Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado

1er CONGRESO – SEMINARIO INTERNACIONAL

DE FUNDACIONES PROFUNDASDel 23 al 26 de abril de 2013

SANTA CRUZ - BOLIVIA

www.jorgealvahurtado.com

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

LA EXPERIENCIA

PERUANA EN PILOTES DE

GRAN DIÁMETRO

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

ANTECEDENTES

ANÁLISIS Y DISEÑO DE PILOTES

ENSAYO DE CARGA DINÁMICA

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se presenta la naturaleza de los suelos de Lima, los cualesconsisten mayormente de material gravoso compacto, conpartículas de tamaño máximo de 12”.

Se han diseñado y construido pilotes excavados deconcreto de 1.50 m de diámetro y profundidades variablesen las márgenes de los ríos Rimac y Chillón para construirla cimentación de los puentes de la Av. Nestor Gambetta enla Provincia Constitucional del Callao.

Se utilizaron métodos de predicción de la carga vertical,lateral y de grupo de los pilotes en base a investigacióngeotécnica de perforaciones diamantinas y ensayosgeofísicos.

Se ejecutaron ensayos de carga dinámica y de integridad enlos pilotes para verificar la carga vertical y la integridad delos mismos

INTRODUCCIÓN

Los pilotes excavados de gran diámetro en los ríos Chillón yRímac fueron construidos por el Consorcio Nueva Gambettaen Ventanilla, Provincia Constitucional del Callao, Lima.

El análisis de carga vertical y carga lateral de pilotesindividuales y en grupo fue realizado en el programa ALLPILE 7.0 siguiendo la metodología del Prof. Lymon Reese.

El estudio geotécnico consistió en la ejecución deperforaciones diamantinas y ensayos de refracción sísmicay ensayos MASW de medición de ondas de corte conprofundidad.

Se ejecutaron ensayos de integridad PIT y ensayosdinámicos de carga PDA para determinar las cargasverticales y compararlas con las cargas transmitidas y laspredichas.

ANTECEDENTES

DISTRIBUCIÓN DE SUELOS DE LA CIUDAD DE LIMA

CARACTERISTICAS DEL CONGLOMERADO DE LIMA

CARACTERISTICAS DEL CONGLOMERADO DE LIMA

- Todos los pilotes excavados tienen un diámetro de 1.50m. Las longitudes son variables.

- Los estribos del Puente Chillón tienen una longitudempotrada de 17 m., los estribos del Puente Rímac unalongitud de empotramiento de 19 m. y los pilares delPuente Rímac 23 m.

- Se realizó el análisis de cargas verticales, laterales y degrupo con la teoría de O´Neill y Reese (1999) queemplea la FHWA de Estados Unidos. Se utilizó elmétodo LRFD.

- Las cargas utilizadas fueron las de Servicio, Resistencia,Evento Extremo XX y YY. Las cargas demandadas fueroncarga axial y cortante propuestas por el calculista.

ANÁLISIS Y DISEÑO DE PILOTES

- Se determinó la carga admisible de compresión ytracción para la carga vertical, así como deflexiones,momentos y cortantes para la carga lateral.

- También se analizó las cargas de grupo de pilotes, cargaaxial, fuerza cortante y momento.

- Los análisis de carga vertical y carga lateral de pilotesindividuales y en grupo fue realizado con el programaALLPILE 7.0 y hojas de cálculo desarrolladasexpresamente para el caso.

- Se ejecutaron también cálculos de asentamientos depilotes individuales y de grupo.

ANÁLISIS Y DISEÑO DE PILOTES

DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA ALLPILE

PARA DISEÑO DE PILOTES

Parámetros Según el Tipo de Pilote

Características y Dimensiones del Pilote

Condiciones de Empotramiento y Cargas Aplicadas

al Pilote

Propiedades Geométricas del Pilote

Sección Característica del Pilote

Cargas Aplicadas y Distribución del Grupo de Pilotes

Características del Suelo

Propiedades de Cada Estrato de Suelo

Perfil de Suelo

DepthfromPile Top-m

DepthfromPile Top-m

0 0

2 2

4 4

6 6

8 8

10 10

12 12

14 14

16 16

18 18

20 20

22 22

24 24

26 26

28 28

30 30

(Pile diameter not to scale) Surface Angle=0Batter Angle=0

Depth -kN/m3 C-kN/m2 k-MN/m3 e50 % Nspt

0.0 20.4 40.0 0.0 75.2 50

Sand/Gravel

4.0 9.9 36.0 0.0 33.2 40

Sand/Gravel

4.3 10.6 40.0 0.0 42.4 50

Sand/Gravel

15.0 10.6 40.0 0.0 42.4 50

Sand/Gravel

Depth Width-cm A'-cm2 Per.-cm I'-cm4 E -MP W -kN/m

0.0 150 17671.5 471.2 24850488.0 20683 41.669

Concrete (rough)

20.0

Diameter more than 24in (61cm).

For bell section, select "Belled" in Diameter Variation of Pile Section

Screen.FOUNDATION PROFILE & SOIL CONDITIONS

FOUNDATION PROPERTIES SOIL PROPERTIES

ALL-PILE Version 6 CivilTech Software www.civiltech.com Licensed to

CivilTechSoftware Figure 1

"MEJORAMIENTO DE LA AVENIDA NESTOR GAMBETTA - CALLAO" ESTRIBO - PUENTE RIMAC (KM 23+460)

Propiedades Avanzadas – Factores de Seguridad

y Otros

Resultados Análisis Vertical

Reporte: Análisis de Grupo

Loads: Load Factor for Vertical Loads= 1.0 Load Factor for Lateral Loads= 1.0

Loads Supported by Pile Cap= 0 % Shear Condition: Static

Vertical Load, Q= 3330.0 -kN Shear Load, P= 30.0 -kN

Slope Restain St= 0.00 -cm/-cm

Profile: Pile Length, L= 20.0 -m

Top Height, H= 5.0 -m Slope Angle, As= 0

Batter Angle, Ab= 0

Group and Boundary Condition:

Fixed Head Sx= 590.5 -cm

Sy= 150.0 -cm Nx= 3 Ny= 1

Soil Data:Depth Gamma Phi C K e50 or Dr Nspt

-m -kN/m3 -kN/m2 -MN/m3 %0 20.4 40.0 0.0 75.2 85.51 504.00 9.9 36.0 0.0 33.2 75.23 40

4.30 10.6 40.0 0.0 42.4 85.51 5015 10.6 40.0 0.0 42.4 85.51 50

Pile Data:Depth Width Area Per. I E Weight

-m -cm -cm2 -cm -cm4 -MP -kN/m0.0 150 17671.5 471.2 24850488.020683 41.66920.0

Group Vertical capacity:Total Ultimate Capacity (Down)= 86315.359-kN Total Ultimate Capacity (Up)= 7941.693-kN

Total Allowable Capacity (Down)= 86315.359-kN Total Allowable Capacity (Up)= 7941.693-kNOK! Qallow > Q

Group Settlement Calculation:At Xallow= 2.50-cm Qallow= 36481.27-kN

At Q= 3330.00-kN Settlement= 0.12190-cm

Note: If the program cannot find a result or the result exceeds the upper limit. The result will be displayed as 99999.

VERTICAL ANALYSIS Figure 1

Drilled Shaft (dia >24 in. or 61 cm)

CivilTechSoftware

"MEJORAMIENTO DE LA AVENIDA NESTOR GAMBETTA - CALLAO"

ESTRIBO - PUENTE RIMAC (KM 23+460)

Resultados Análisis Lateral

Gráfica: Profundidad – Deflexión – Momento -

Cortante

Depth (Zp)fromPile Top-m

Depth (Zp)fromPile Top-m

0 0

2 2

4 4

6 6

8 8

10 10

12 12

14 14

16 16

18 18

20 20

22 22

24 24

26 26

28 28

30 30

Ground

Tip yt=1.69E-4 Top yt=4.17E-2Max. yt=4.17E-2

Top St=1.34E-19

0-0.05 +0.05

yt=0 at 10.4-m

St=0 at 12.6-m

Top Moment=-138.0Max. Moment=138.0

0-200 +200

Top Shear=30.0Max. Shear=31.5

0-50 +50

-kN/m3 C-kN/m2 k-MN/m3 e50 %

20.4 40.0 0.0 75.2

Sand/Gravel

E -MP=20683

I'-cm4=24850488

9.9 36.0 0.0 33.2

Sand/Gravel

E -MP=20683

I'-cm4=24850488

10.6 40.0 0.0 42.4Sand/Gravel

E -MP=20683

I'-cm4=24850488

DEFLECTION, yt -cm MOMENT -kN-m SHEAR -kN

X-Back, Single Pile, Kbc =2PILE DEFLECTION & FORCE vs DEPTH

ALL-PILE Version 6 CivilTech Software www.civiltech.com Licensed to

CivilTechSoftware Figure 2

"MEJORAMIENTO DE LA AVENIDA NESTOR GAMBETTA - CALLAO" ESTRIBO - PUENTE RIMAC (KM 23+460)

PUENTE VEHICULAR CHILLÓN

PUENTE VEHICULAR CHILLÓN

PUENTE VEHICULAR CHILLÓN

PUENTE VEHICULAR RÍMAC

PUENTE VEHICULAR RÍMAC

PUENTE VEHICULAR RÍMAC

- Los pilotes excavados de gran diámetro fueronconstruidos por Pilotes Terratest Perú.

- Los ensayos de integridad y ensayos dinámicos losejecutó Falcao Bauer del Brasil.

- Se ejecutaron 22 ensayos PIT (Pile Integrity Test) y 2ensayos PDA (Pile Dynamic Analyzer) con equiposfabricados por Pile Dynamics Inc.

- Los ensayos PIT se ejecutaron en los estribos de losPuentes Chillón y Rímac así como en el pilar del PuenteRímac. Los ensayos PDA se realizaron en los estribos delos puentes.

ENSAYO DE CARGA DINÁMICA

- El ensayo PDA analizado con el programa CAPWAParrojó valores de 825 ton para el estribo ensayado en elPuente Chillón, mientras que para el estribo del PuenteRímac el valor es de 1121 ton.

- Los valores de la carga axial demandada en Servicioeran de 266.4 y 333.0 ton respectivamente para losestribos de los Puentes Chillón y Rímac.

ENSAYO DE CARGA DINÁMICA

APLICACIÓN DE CARGA EN CARGA DINÁMICA

CARACTERÍSTICAS DE LOS PILOTES ENSAYADOS

CARACTERÍSTICAS DE LOS PILOTES ENSAYADOS

ENSAYO DINÁMICO PDA EN PUENTE CHILLÓN

ENSAYO DINÁMICO PDA EN PUENTE RÍMAC

- El perfil estratigráfico del terreno es un material gravosomal gradado, localizado en las riberas y cauce de los ríosChillón y Rímac.

- Se realizaron perforaciones diamantinas en la grava yensayos dinámicos para medir la velocidad depropagación de las ondas de corte.

- El análisis de la capacidad de carga vertical y lateral depilotes individuales y en grupo se realizó con lametodología del Federal Highway Administrationpropuesta por el Prof. Reese y colaboradores. Se utilizóel programa de cómputo ALLPILE 7.0

- Los ensayos de carga dinámica e integridad en lospilotes de concreto excavados indicaron un factor deseguridad apropiado y adecuada integridad.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

REFERENCIAS

MUCHAS GRACIAS