Los pilotes con hélices utilizan
las propiedades de los tornillos para crear un fuerte contraste en las acciones
tanto de compresión como de tracción.
Consisten en un fuste tubular cilíndrico
de acero de alta resistencia, armado con tornillos helicoidales y con punta de
perforación. La inserción en el terreno hasta la profundidad deseada se lleva a
cabo como si fueran un tornillo. Al momento de la rotación, en la cabeza del
pilote se aplica una acción de compresión. Es en esta fase que se controla la
capacidad de carga del pilote.
Ecuación General de la Capacidad
de Carga
El cálculo de la capacidad de
carga de los pilotes con hélices mantiene el mismo tratamiento teórico de la
carga última de una cimentación superficial, “calibrando oportunamente los
coeficientes de profundidad” según la propuesta de Terzaghi:
qult = c’Nc + q’Nq + 0.5γ’BNγ
Donde:
qult = Capacidad de carga
c’ = cohesión efectiva
γ’ = peso específico efectivo, en
caso de suelo con acuífero
D = profundidad de la hélice con
respecto al plano del terreno
B = diámetro de lahélice
Nc, Nq, Nγ = factores de capacidad
de carga
Se supone lo siguiente para la
tracción teórica:
1 El diámetro de la hélice B y el
término 0.5γ’BNγ no se toman en cuenta.
El cálculo del factor de
capacidad de carga Nc, en condiciones saturadas, se determina mediante la
fórmula de Skempton (1951) Nc=6 (1+0.2 ·D/B)< 9
En condiciones saturadas se
asigna φ’ = 0, Nq = 1, mientras que en los otros casos Nq se determina con
expresiones funcionales de φ’
No se toma en cuenta la
contribución del rozamiento lateral a lo largo del fuste; se considera solo la
capacidad de carga que proporciona la hélice.
Siempre se debe comprobar la
resistencia estructural del pilote indicada por el constructor, tanto en
condiciones de tracción como de compresión.
Capacidad de carga en términos de
Tensiones Totales
En terrenos coherentes, la
capacidad de carga se determina con la siguiente relación:
QH = AH(Nc)su
Donde:
QH = Capacidad de carga en
compresión
su = Cohesión no drenada
Nc = NC = 6.0(1 + 0.2D/B) < 9
En instalaciones profundas se puede asumir NC = 9
AH = Área efectiva del plato de
la hélice
Capacidad de carga en términos de
Tensiones Efectivas
En suelos de grano grueso la
capacidad de carga de cada hélice se obtiene con la ecuación:
QH = AH(σ’vo Nq + 0.5γ’BNγ)
Donde:
QH = Capacidad de carga en compresión
σ’vo = Tensión efectiva en la
profundidad D (γ’.D)
Nq , Nγ = Factores de capacidad
de carga
B = Diámetro de la hélice
γ’ = Peso específico del suelo alivianado (en
caso de acuífero)
AH = Área efectiva del plato de la hélice
El factor Nq se calcula mediante
la relación de Fang & Winterkorn (1983):
Nq = 0.5 (12 x φ’)^(φ’/54)
Sustituyendo Nq en la expresión
general y no tomando en cuenta el término (0.5γ’BNγ) se obtiene la siguiente
expresión simplificada:
H= 0.5· AH· [σ’vo ·
(12·φ’)^(φ’/54)]
Cálculo de la capacidad de carga
de un sistema multi hélice
La capacidad de carga de un
sistema multi hélice, en tracción o compresión, depende de la geometría del
pilote, del número de hélices y del espacio entre ellas. El espaciado óptimo se
puede determinar mediante la siguiente fórmula empírica: espaciado (3-4 veces)
diámetro de la hélice.
La capacidad de carga de un
sistema multi hélice se obtiene de la suma de las resistencias a compresión
sobre cada hélice.
QM = ΣQH
Donde:
QM = Capacidad total del sistema
QH = Capacidad de carga de cada
hélice
PILOTES Y MICROPILOTES DE SIMENTACION – MP
Pilotes y micropilotes de
cimentación MP es un software para el cálculo de la capacidad de carga del
terreno de cimentación para un pilote o un micropilote cargado con cualquier
distribución de cargas (momento, esfuerzo normal y corte).
Lleva a cabo además el cálculo
estructural dimensionando la armadura longitudinal y los estribos.
Cálculo de capacidad de carga con
fórmulas estáticas y dinámicas, inclusive para pilotes con hélices.
