1er Congreso - Seminario Internacional de Fundaciones Profundas - Santa Cruz, Bolivia - 2013

1. Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado
1er CONGRESO – SEMINARIO INTERNACIONAL
DE FUNDACIONES PROFUNDAS
Del 23 al 26 de abril de 2013
SANTA CRUZ - BOLIVIA
www.jorgealvahurtado.com
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
LA EXPERIENCIA
PERUANA EN PILOTES DE
GRAN DIÁMETRO

2. CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
ANÁLISIS Y DISEÑO DE PILOTES
ENSAYO DE CARGA DINÁMICA
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

3. Se presenta la naturaleza de los suelos de Lima, los cuales
consisten mayormente de material gravoso compacto, con
partículas de tamaño máximo de 12”.
Se han diseñado y construido pilotes excavados de
concreto de 1.50 m de diámetro y profundidades variables
en las márgenes de los ríos Rimac y Chillón para construir
la cimentación de los puentes de la Av. Nestor Gambetta en
la Provincia Constitucional del Callao.
Se utilizaron métodos de predicción de la carga vertical,
lateral y de grupo de los pilotes en base a investigación
geotécnica de perforaciones diamantinas y ensayos
geofísicos.
Se ejecutaron ensayos de carga dinámica y de integridad en
los pilotes para verificar la carga vertical y la integridad de
los mismos
INTRODUCCIÓN

4. Los pilotes excavados de gran diámetro en los ríos Chillón y
Rímac fueron construidos por el Consorcio Nueva Gambetta
en Ventanilla, Provincia Constitucional del Callao, Lima.
El análisis de carga vertical y carga lateral de pilotes
individuales y en grupo fue realizado en el programa ALL
PILE 7.0 siguiendo la metodología del Prof. Lymon Reese.
El estudio geotécnico consistió en la ejecución de
perforaciones diamantinas y ensayos de refracción sísmica
y ensayos MASW de medición de ondas de corte con
profundidad.
Se ejecutaron ensayos de integridad PIT y ensayos
dinámicos de carga PDA para determinar las cargas
verticales y compararlas con las cargas transmitidas y las
predichas.
ANTECEDENTES

5. DISTRIBUCIÓN DE SUELOS DE LA CIUDAD DE LIMA

6. CARACTERISTICAS DEL CONGLOMERADO DE LIMA

7. CARACTERISTICAS DEL CONGLOMERADO DE LIMA

8. - Todos los pilotes excavados tienen un diámetro de 1.50
m. Las longitudes son variables.
- Los estribos del Puente Chillón tienen una longitud
empotrada de 17 m., los estribos del Puente Rímac una
longitud de empotramiento de 19 m. y los pilares del
Puente Rímac 23 m.
- Se realizó el análisis de cargas verticales, laterales y de
grupo con la teoría de O´Neill y Reese (1999) que
emplea la FHWA de Estados Unidos. Se utilizó el
método LRFD.
- Las cargas utilizadas fueron las de Servicio, Resistencia,
Evento Extremo XX y YY. Las cargas demandadas fueron
carga axial y cortante propuestas por el calculista.
ANÁLISIS Y DISEÑO DE PILOTES

9. - Se determinó la carga admisible de compresión y
tracción para la carga vertical, así como deflexiones,
momentos y cortantes para la carga lateral.
- También se analizó las cargas de grupo de pilotes, carga
axial, fuerza cortante y momento.
- Los análisis de carga vertical y carga lateral de pilotes
individuales y en grupo fue realizado con el programa
ALLPILE 7.0 y hojas de cálculo desarrolladas
expresamente para el caso.
- Se ejecutaron también cálculos de asentamientos de
pilotes individuales y de grupo.
ANÁLISIS Y DISEÑO DE PILOTES

10. DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA ALLPILE
PARA DISEÑO DE PILOTES

11. Parámetros Según el Tipo de Pilote

12. Características y Dimensiones del Pilote

13. Condiciones de Empotramiento y Cargas Aplicadas
al Pilote

14. Propiedades Geométricas del Pilote

15. Sección Característica del Pilote

16. Cargas Aplicadas y Distribución del Grupo de Pilotes

17. Características del Suelo

18. Propiedades de Cada Estrato de Suelo

19. Perfil de Suelo
Depth
from
Pile Top-m
Depth
from
Pile 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
CivilTech
Software Figure 1
"MEJORAMIENTO DE LA AVENIDA NESTOR GAMBETTA - CALLAO"
ESTRIBO - PUENTE RIMAC (KM 23+460)

20. Propiedades Avanzadas – Factores de Seguridad
y Otros

21. Resultados Análisis Vertical

22. 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 50
4.00 9.9 36.0 0.0 33.2 75.23 40
4.30 10.6 40.0 0.0 42.4 85.51 50
15 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/m
0.0 150 17671.5 471.2 24850488.020683 41.669
20.0
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-kN
OK! 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)
CivilTech
Software
"MEJORAMIENTO DE LA AVENIDA NESTOR GAMBETTA - CALLAO"
ESTRIBO - PUENTE RIMAC (KM 23+460)

23. Resultados Análisis Lateral

24. Gráfica: Profundidad – Deflexión – Momento -
Cortante
Depth (Zp)
from
Pile Top-m
Depth (Zp)
from
Pile 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-2
Max. 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=-138.0
Max. Moment=138.0
0-200 +200
Top Shear=30.0
Max. 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 42.4
Sand/Gravel
E -MP=20683
I'-cm4=24850488
DEFLECTION, yt -cm MOMENT -kN-m SHEAR -kN
X-Back, Single Pile, Kbc =2
PILE DEFLECTION & FORCE vs DEPTH
ALL-PILE Version 6 CivilTech Software www.civiltech.com Licensed to
CivilTech
Software Figure 2
"MEJORAMIENTO DE LA AVENIDA NESTOR GAMBETTA - CALLAO"
ESTRIBO - PUENTE RIMAC (KM 23+460)

25. PUENTE VEHICULAR CHILLÓN

26. PUENTE VEHICULAR CHILLÓN

27. PUENTE VEHICULAR CHILLÓN

28. PUENTE VEHICULAR RÍMAC

29. PUENTE VEHICULAR RÍMAC

30. PUENTE VEHICULAR RÍMAC

31. - Los pilotes excavados de gran diámetro fueron
construidos por Pilotes Terratest Perú.
- Los ensayos de integridad y ensayos dinámicos los
ejecutó Falcao Bauer del Brasil.
- Se ejecutaron 22 ensayos PIT (Pile Integrity Test) y 2
ensayos PDA (Pile Dynamic Analyzer) con equipos
fabricados por Pile Dynamics Inc.
- Los ensayos PIT se ejecutaron en los estribos de los
Puentes Chillón y Rímac así como en el pilar del Puente
Rímac. Los ensayos PDA se realizaron en los estribos de
los puentes.
ENSAYO DE CARGA DINÁMICA

32. - El ensayo PDA analizado con el programa CAPWAP
arrojó valores de 825 ton para el estribo ensayado en el
Puente Chillón, mientras que para el estribo del Puente
Rímac el valor es de 1121 ton.
- Los valores de la carga axial demandada en Servicio
eran de 266.4 y 333.0 ton respectivamente para los
estribos de los Puentes Chillón y Rímac.
ENSAYO DE CARGA DINÁMICA

33. APLICACIÓN DE CARGA EN CARGA DINÁMICA

34. CARACTERÍSTICAS DE LOS PILOTES ENSAYADOS

35. CARACTERÍSTICAS DE LOS PILOTES ENSAYADOS

36. ENSAYO DINÁMICO PDA EN PUENTE CHILLÓN

37. ENSAYO DINÁMICO PDA EN PUENTE RÍMAC

38. - El perfil estratigráfico del terreno es un material gravoso
mal gradado, localizado en las riberas y cauce de los ríos
Chillón y Rímac.
- Se realizaron perforaciones diamantinas en la grava y
ensayos dinámicos para medir la velocidad de
propagación de las ondas de corte.
- El análisis de la capacidad de carga vertical y lateral de
pilotes individuales y en grupo se realizó con la
metodología del Federal Highway Administration
propuesta por el Prof. Reese y colaboradores. Se utilizó
el programa de cómputo ALLPILE 7.0
- Los ensayos de carga dinámica e integridad en los
pilotes de concreto excavados indicaron un factor de
seguridad apropiado y adecuada integridad.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

39. REFERENCIAS

45. MUCHAS GRACIAS