Ejemplo de diseño pilotes
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PDVSA N° TITULO
REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.
APROB. FECHAAPROB.FECHA
VOLUMEN 18–I
� PDVSA, 1983
90615.1.001 FUNDACIONES SOBRE PILOTES
APROBADA
José Gilarranz Eduardo SantamaríaJUN.90 JUL.90
GUIA DE INGENIERIA
JUL. 90
AGO.94
JUL.96 L.T.
L.T.
3
2
0
Revisión General
Revisión General 13
12
6
E.J.
E.J.
A.N.
A.N.
J.S.
MANUAL DE INGENIERIA DE DISEÑO
ESPECIALISTAS
�����
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.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma
Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Especificaciones de Ingeniería 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Procedimientos de Ingeniería 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Guías de Ingeniería 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Referencias de la Industria 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 INFORMACION 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 FUNDACION FLEXIBLE SOBRE PILOTES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Datos de Diseño (Ver Esquema 1) 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Cálculos de Diseño 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 FUNDACION RIGIDA SOBRE PILOTES 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Datos de Diseño (Ver Esquema 2) 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Cálculos de Diseño 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1 ALCANCEEsta Guía de Ingeniería contiene recomendaciones para el dimensionamiento ycálculo de refuerzo de fundaciones de concreto reforzado sobre pilotes.
2 REFERENCIAS
2.1 Especificaciones PDVSA
A–211 Concreto – Materiales y Construcción
A–251 Diseño de Concreto bajo Tierra
AI–211 Limpieza de Sitio y Movimiento General de Tierra
AJ–211–POT Pilotes de Madera
AJ–212–POT Pilotes de Sección de Acero
AJ–213–POT Pilotes Tubulares de Acero con Relleno de Con-creto
AK–211 Movimiento de Tierra – Excavación y Relleno
JA–221 Diseño Antisísmico de Instalaciones Industriales
JA–251 Estructuras de Concreto – Diseño
JB–251 Estructuras de Acero – Diseño
2.2 Procedimientos PDVSA
L–STC–001 Procedimiento para el Diseño de Concreto
JA-252 Diseño de Fundaciones
2.3 Guías PDVSA
90615.1.003 Diseño de Secciones de Concreto Armado
2.4 Normas COVENIN1753 Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones –
Análisis y Diseño.2000 Parte II – Edificios
2.5 Referencias de la IndustriaACI – American Concrete Institute
318 Requerimiento del Código de Especificaciones paraConcreto Reforzado.
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3 INFORMACIONEl Ingeniero de estructuras verificará los siguientes renglones:
3.1 Tipo de pilotes a utilizar.
3.2 Ubicación de los pilotes.
3.3 Nivel de corte del pilote.
3.4 Separación mínima y distancia mínima del borde.
3.5 Separación entre cabillas y recubrimiento de concreto.
4 FUNDACION FLEXIBLE SOBRE PILOTES
4.1 Datos de Diseño (Ver Esquema 1)
Diámetro del pilote = 30,5 cm
Columna = 40,6 cm (cuadrada)
f’c = 280 kg/cm2
fy = 4200 kg/cm2
Carga por pilote:
Carga muerta = 9072 kg
Carga viva = 4536 kg
4.2 Cálculos de Diseño
El dimensionamiento que se presenta a continuación esta hecho sólo para el casoque considera carga viva y muerta; sin embargo el mismo se deberá verificar paracualquier otro caso de carga al que pueda estar sometida la fundación.
Pu por pilote = 1,4 x 9072 + 1,7 x 4536 (ver PDVSA–90615.1.003)
= 20.412 kg
Determinación de la altura útil del cabezal mediante el esfuerzo cortante en elcabezal
Vu = 20.412 x 3 = 61.236 kg (no tomando en cuenta el peso del Cabezal)
b = 259 cm
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vc � 0, 53 280� � 8, 87 kg�cm2
vu �Vu
0, 85 b d
vu � 612360, 85 x 259 x d
� vc
dmín. �Vu
vc b �� 61236
8, 87 x 259 x 0, 85� 31, 32 cm
Para obtener dmín. se iguala vu = vc
(30 cm es la altura útil mínima para cabezales sobre pilotes)
Determinación de la altura útil del cabezal considerando el esfuerzo cortante alpunzonado por columna
vc � 1, 06 280� � 17, 76 kg�cm2
vu �Vu
� bo d
bo � 4 (40, 6 � d) � 162, 4 � 4 d
Vu � 20412 x 8 � 163296 kg
� 1632960, 85 x (162, 4 � 4d) d
� 17, 76 cm
163296 � [0, 85 (162, 4 � 4d) d ] x 17, 76 cm
Para obtener dmín se iguala vu = vc
= 2451,6d + 60,38d2
d2 + 40,60d – 2704,47 = 0
d = 35,5 cm.
luego, predomina el esfuerzo cortante al punzonado. Para evitar el refuerzo porpunzonado use: d = 35,5 cm.
Chequeo del Esfuerzo Cortante al punzonado local por un pilote crítico (esquina)
(Diámetro pilote + d) = 30,5 + 35,5 = 66 cm
bo = 38 x 2 � �
4 66 = 127,83 cm
vu � 20412
0, 85 x 127, 84 x 35, 5
vu = 5,29 kg/cm2< 17,76 kg / cm2 O.K
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Refuerzo del cabezal del pilote
Mu = 3 x 20412 x 0,71 = 43.477,6 kg – m
F � 259, 0 x 35, 52
100� 3264
Ku � 43.477, 63264
� 13, 32
13,32 = 0,9 x 281w (1 – 0,59w)
w = 0,055
au �0, 9 x 2812 (1 – 0, 59 x 0, 055)
100� 24, 5 (aproximadamente 25)
As � 43.477, 625 x 35, 5
� 49 cm2; verificar la cuantía mínima:
�min � 144200
� 0, 003
As = 0,003 x 259 x 35,5
= 27,58 cm2 < 49 O.K
N� de barras # 7 requeridas: 49/3,88 = 12,63 � 13
Use 13 barras # 7 en cada dirección – (cara inferior)
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NOTA:1. TODAS LAS MEDIDAS ESTAN
EN MILIMETROS A MENOS QUE
SE INDIQUE LO CONTRARIO
CORTE
PLANTA
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ESQUEMA 1
��
�
��
��
��
��
��
�
��
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��
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5 FUNDACION RIGIDA SOBRE PILOTES
5.1 Datos de Diseño (Ver Esquema 2)Diámetro de los pilotes = 35 cmColumna = 40 cm (cuadrada)f’c = 280 kg/cm2
fy = 4200 kg/cm2
Cargas sobre la columna:Carga muerta CP = 54432 kgCarga Viva CV = 27216 kgCarga admisible por pilote:Pup = 25000 kgSeparación entre ejes de pilotes:e = 130 cm
5.2 Cálculos de DiseñoEl dimensionamiento que se presenta a continuación esta hecho sólo para el casoque considera carga viva y muerta; sin embargo el mismo se deberá verificar paracualquier otro caso de carga al que pueda estar sometida la fundación.
Pu de la columna Puc = 1,4 CP + 1,7 CV (Ver PDVSA–90615.1.003)=1,4 x 54432 + 1,7 x 27216=122.272 kg
5.2.1 Determinación del número de pilotes
Se incrementa en un 5% la carga actuante Pu para estimar el peso propio delcabezal.
n � 1, 05 x Pu cPu p
n � 1, 05 x 122.47225.000
n � 5, 14 tomamos n = 6
5.2.2 Dimensiones del cabezal (Ver Esquema 2)
Para una separación entre ejes de pilotes de 130 cm en un cabezal rectangulary dejando 15 cm (como mínimo recomendado) entre la cara del pilote y la caradel pedestal resulta:
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L= Largo del cabezal
B= Ancho del cabezal
L = 2 x 130 + 2 x 15 + 35
L = 325 cm
B = 130 + 2 x 15 + 35
B = 195 cm
Altura del cabezal
Se determina de manera tal que la biela comprimida, desde el centro de lacolumna al pilote más alejado tenga una inclinación de 50�.
S � l2 � b2�
l = distancia horizontal de la columna al pilote más alejado en el eje x.
b = distancia horizontal de la columna al pilote más alejado en el eje y.
S � 1302 � 652�
S � 145, 34 cm
Altura útil del cabezal “d”
d � S tan 50o
d � 145, 34 tan 500
d � 173 cm
Altura “H” del cabezal será la suma de la altura útil más la penetración del piloteen el cabezal, la cual se recomienda no menor de 25 cm.
H � d � penetración del pilote en el cabezal
H � 173 � 25
H � 198 cm tomamos H � 200 cm
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5.2.3 Peso propio del cabezal
Pp � L x B x H x peso específico concreto
Pp � 3, 25 x 1, 95 x 2, 00 x 2400
Pp � 30420 kg
5.2.4 Carga total sobre los pilotes
Pt � Pu c � Pp
Pt � 122472 � 30420
Pt � 152892 kg
Carga por pilote incluyendo peso propio del cabezal.
Carga por pilote �Pt
6
Carga por pilote � 152.8926
Carga por pilote � 25.480 kg
Los 480 kg por encima de la carga admisible del pilote representaaproximadamente 2%, lo cual no es significativo como para aumentar el númerode pilotes, por lo cual se mantiene el mismo arreglo de n = 6.
Area de acero en la zona de tracción de la base del cabezal (ver tabla para cabezalrectangular de 6 pilotes anexa).
Fuerza de tracción en x.
tx �Put x e
3d
tx � 152892 x 1303 x 173
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tx � 38296, 64 kg
Fuerza de tracción en y
ty �Put x e4 x d
ty � 152.892 x 1304 x 173
ty � 28722, 48 kg
Area de refuerzo
Dirección x
Asx � tx
fy
Asx � 38296, 644200
Asx � 9, 12 cm 2
Dirección y
Asy �ty
4200
Asy � 28722, 484200
Asy � 6, 84 cm 2
Chequeo del área de acero mínimo.
�mínimo � 14fy
�mínimo � 0, 003
Asx mínimo = 0,003 x B x dAsx mínimo = 0,003 x 195 x 173Asx mínimo = 101,21 cm2 > 9,12 cm2
Asy mínimo = 0,003 x L x dAsy mínimo = 0,003 x 325 x 173
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Asy mínimo = 168,68 cm2 > 6,84 cm2
Número de barras en el sentido x.
28 barras 7/8”
Número de barras en el sentido y.
44 barras 7/8”
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NOTA:1. TODAS LAS MEDIDAS ESTAN �
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CORTE
PLANTA
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ESQUEMA 2
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ANEXO
Cabezal Valor de T
2 Pilotes T � P ( 2e – a )8 d
3 Pilotes T �P � 2e 3� – a 2� �
18 3� d
4 Pilotes T � P ( 2e – a )8 d
5 Pilotes T � P ( 2e – a )10 d
6 PilotesHexagonal Tx � P e
3 dTy � P e
2 3� d
6 PilotesRectangular
Tx � P e3 d
Ty � P e4 d
7 Pilotes Tx � 2 P e7 d Ty �
P e 3�7 d
8 Pilotes Tx � 5 P e16 d Ty �
3 3� P e16 d
9 Pilotes T �2� P e6 d
10 Pilotes Tx � 4 P e10 d Ty �
3 3� P e20 d