El piezocono (CPTU) y su aplicación al cálculo de la carga admisible a compresión para pilotes


El Piezocono (CPTU) ¿Que es?

Se trata de un ensayo de penetración estática (CPT,Cone Penetration Test) con medida de las presiones intersticiales (CPTU) y consiste en hincar una punta cónica en el terreno para  obtener, entre otros datos, la resistencia de esta punta la penetración estática (qc), el rozamiento lateral (fs) y la presión intersticial (U).

¿Para qué nos puede servir?

El ensayo da  muy buenos resultados en suelos arenosos, limosos y arcillosos de naturaleza deltaica, donde es frecuente encontrar intercalaciones de niveles de cohesivos de consistencias blandas “blandones”.

GRAFICA CPTU (qc-U)

Grafica CPTU: valores de resistencia a la penetración (qc) y presión intersticial (U)

Se puede obtener un registro continuo de los valores de resistencia a la penetración estática (qc) y de las medidas de presión intersticial (U) (ver gráfica).  Con los primeros se puede conocer la resistencia del suelo a la penetración y las segundas  puede darnos una idea de si el suelo es cohesivo o no (un suelo cohesivo es poco permeable y tendrá una presión inersticial más elevada).

Zona influencia de la punta de un pilote

Zona de influencia de la punta de un pilote. “Guia de cimentaciones para las obras en carretera” del Ministerio de Fomento (España).

Lo bueno de este ensayo es que tenemos un registro continuo de las caracerísticas geotécnicas del terreno y que a partir la gráfica se puede estimar que longitud debería tener un pilote para que la zona de influencia de la punta del pilote (6D de la zona activa y 3D de la zona pasiva) se sitúe en la zona de mayor resistencia (valores de qc más elevados) y fuera de la zona de blandones (valores de qc bajos y de U altos.

Sabiendo que longitud de pilote es la más adecuada (si el pilote quedara muy largo quizás habría que plantearse hacer más pero de menor longitud), se puede calcular la carga admisible para esa profundidad (correspondiente a la zona de influencia de la  punta del pilote estimado).

¿Cómo se puede calcular la carga admisible?

Se pueden utilizar los valores de resistencia a la penetración estática (qc) y rozamiento lateral (fs) obtenidos en el piezocono y obtener los valores de carga de hundimiento por punta y fuste y así calcular la carga admisible a partir de la formulación que aparece en la  “Guía de cimentaciones de obras en carretera” del Ministerio de Fomento.

 A modo de resumen.

La resistencia unitaria por punta para un pilote perforado se calcula según la siguiente expresión:

qp = ρ ⋅ qc

Donde:
qc: es el valor promedio de la resistencia por punta obtenida a partir del penetrómetro estático en la zona de influencia de la punta.
ρ: es un factor adimensional que depende del diámetro y del tipo de terreno (ver tabla)

conversión pilotes hincados

La resistencia unitaria por punta para pilotes hincados.  Se obtiene multiplicando la resistencia unitaria por punta obtenida para pilotes perforados por el factor n que depende del tipo de terreno (ver tabla):

La resistencia unitaria por fuste para pilotes perforados se calcula a partir de los valores de rozamiento lateral obtenidos del penetrómetro estático según la expresión:

formula fuste pilotes

La resistencia unitaria por punta para pilotes hincados se obtiene a partir de la resistencia unitaria por fuste para pilotes perforados, multiplicándo por el factor m que depende del tipo de terreno y de pilote (ver tabla):

Y por ultimo a partir de estos valores, la carga admisible a compresión, que es la suma de la carga de hundimiento por punta y fuste, aplicándole el factor de seguridad correspondiente:

  • Carga de hundimiento por punta se calcula a partir de la siguiente expresión:

Donde Ap es el área de la punta y qp la resistencia unitaria por punta.

  • Carga de hundimiento por fuste se calcula a partir de la siguiente expresión:


Donde D es el diámetro equivalente del pilote y fs la resistencia por fuste unitaria.

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