Ejemplo de diseño pilotes

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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FUNDACIONES SOBRE PILOTES JUL.963

PDVSA 90615.1.001

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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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mid/indice_mid.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mid/vol18-1/indice_vol18-1.htm

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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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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



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


3 3� P e16 d

9 Pilotes T �2� P e6 d


3 3� P e20 d




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