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Tablas de parámetros

Los coeficientes de los métodos semiempíricos, según Cintra & Aoki, Fundações por estacas: projeto geotécnico.

Coeficientes con el mismo nombre, significados distintos

\(\alpha\) aparece en los tres métodos con significados diferentes:

  • En Aoki-Velloso es la razón de fricción \(f_s/q_c\), adimensional, en %.
  • En Décourt (1996) es un factor de corrección de la punta, adimensional.
  • En Teixeira es una tensión, en kPa, que multiplica \(N_{SPT}\).

Lo mismo vale para \(\beta\). No son intercambiables.


Aoki-Velloso

Coeficiente K y razón de fricción α

Tabla 1.3 — Aoki y Velloso (1975).

Suelo \(K\) (MPa) \(\alpha\) (%)
Arena 1,00 1,4
Arena limosa 0,80 2,0
Arena limoarcillosa 0,70 2,4
Arena arcillosa 0,60 3,0
Arena arcillolimosa 0,50 2,8
Limo 0,40 3,0
Limo arenoso 0,55 2,2
Limo arenoarcilloso 0,45 2,8
Limo arcilloso 0,23 3,4
Limo arcilloarenoso 0,25 3,0
Arcilla 0,20 6,0
Arcilla arenosa 0,35 2,4
Arcilla arenolimosa 0,30 2,8
Arcilla limosa 0,22 4,0
Arcilla limoarenosa 0,33 3,0

La relación entre K y α es inversa

La arena limpia tiene \(K\) alto (1,00 MPa) y \(\alpha\) bajo (1,4 %): resiste mucho por punta y poco por fricción. La arcilla es lo opuesto — 0,20 MPa y 6,0 %. Por eso un pilote en arcilla trabaja por fuste y un pilote en arena densa trabaja por punta.

Factores de corrección F1 y F2

Tabla 1.5 — valores actualizados, adaptados de Aoki y Velloso (1975).

Tipo de pilote \(F_1\) \(F_2\)
Franki 2,50 \(2F_1\)
Metálico 1,75 \(2F_1\)
Prefabricado \(1 + D/0{,}80\) \(2F_1\)
Excavado 3,0 \(2F_1\)
Raíz, hélice continua y Omega 2,0 \(2F_1\)

Los factores son divisores: cuanto mayores, menor la capacidad. La escala es la del efecto de la ejecución sobre el suelo — el hincado densifica el terreno y lleva los menores factores; el excavado, que alivia tensiones, lleva los mayores.

De dónde vinieron los valores actualizados

La tabla original (1975) solo traía Franki 2,50, Metálico 1,75 y Prefabricado 1,75.

  • Prefabricado: Aoki (1985) constató que el método era demasiado conservador para diámetros pequeños y propuso \(F_1 = 1 + D/0{,}80\), con \(D\) en metros — el diámetro o lado de la sección del fuste.
  • Excavado: \(F_1 = 3{,}0\) y \(F_2 = 6{,}0\), de Aoki y Alonso (1991).
  • Raíz, hélice continua y Omega: \(F_1 = 2{,}0\) y \(F_2 = 4{,}0\), de Velloso y Lopes (2002).

Décourt-Quaresma

Coeficiente característico del suelo C

Tabla 1.6 — Décourt y Quaresma (1978). Ajustado con 41 pruebas de carga en pilotes prefabricados de hormigón.

Tipo de suelo \(C\) (kPa)
Arcilla 120
Limo arcilloso * 200
Limo arenoso * 250
Arena 400

* roca alterada — suelos residuales.

Factores α y β de Décourt (1996)

Tablas 1.7 y 1.8. Note que la clasificación es en tres familias — arcillas, suelos intermedios y arenas —, y no por el código completo de suelo.

Factor α, sobre la resistencia de punta:

Tipo de suelo Excavado en general Excavado (bentonita) Hélice continua Raíz Inyectado a alta presión
Arcillas 0,85 0,85 0,30 * 0,85 * 1,00 *
Suelos intermedios 0,60 0,60 0,30 * 0,60 * 1,00 *
Arenas 0,50 0,50 0,30 * 0,50 * 1,00 *

Factor β, sobre la resistencia lateral:

Tipo de suelo Excavado en general Excavado (bentonita) Hélice continua Raíz Inyectado a alta presión
Arcillas 0,80 * 0,90 * 1,00 * 1,50 * 3,00 *
Suelos intermedios 0,65 * 0,75 * 1,00 * 1,50 * 3,00 *
Arenas 0,50 * 0,60 * 1,00 * 1,50 * 3,00 *

* valores solo orientativos, ante el reducido número de datos disponibles.

El sentido de la variación: arcilla arriba, arena abajo

En \(\alpha\), la arcilla lleva el valor más alto (0,85) y la arena el más bajo (0,50). Es contraintuitivo para quien espera que la arena resista más — pero el factor no mide resistencia, sino cuánto del método original se aprovecha en ese suelo con esa ejecución. La excavación alivia más la punta en arena que en arcilla, y eso es lo que el factor penaliza.

Invertir las filas invierte el resultado: un pilote excavado en arena ganaría un 70 % más de punta de lo que debe.

Tres tipos quedan fuera

Los pilotes prefabricados, metálicos y Franki mantienen \(\alpha = \beta = 1\) — el método original de 1978, sin corrección.


Teixeira

Válida para \(4 < N_{SPT} < 40\).

Parámetro α (kPa)

Tabla 1.9 — Teixeira (1996). Depende del suelo y del tipo de pilote.

Suelo Prefabricado y perfil metálico Franki Excavado a cielo abierto Raíz
Arcilla limosa 110 100 100 100
Limo arcilloso 160 120 110 110
Arcilla arenosa 210 160 130 140
Limo arenoso 260 210 160 160
Arena arcillosa 300 240 200 190
Arena limosa 360 300 240 220
Arena 400 340 270 260
Arena con grava 440 380 310 290

Parámetro β (kPa)

Tabla 1.10 — depende solo del tipo de pilote.

Tipo de pilote \(\beta\) (kPa)
Prefabricado y perfil metálico 4
Franki 5
Excavado a cielo abierto 4
Raíz 6

Fricción lateral en arcilla blanda sensible

Tabla 1.11 — para el caso en que el método no se aplica: pilotes prefabricados de hormigón flotantes en capas espesas de arcilla blanda sensible, con \(N_{SPT}\) normalmente inferior a 3. Aquí \(r_L\) se tabula directamente, según la naturaleza del sedimento.

Sedimento \(r_L\) (kPa)
Arcilla fluviolagunar (SFL) 20 a 30
Arcilla transicional (AT) 60 a 80

SFL — arcillas fluviolagunares y de bahías, holocénicas, situadas hasta cerca de 20 a 25 m de profundidad, con \(N_{SPT} < 3\), gris oscuro, ligeramente preconsolidadas.

AT — arcillas transicionales, pleistocénicas, subyacentes al SFL, con \(N_{SPT}\) de 4 a 8, a veces gris claro, con tensiones de preconsolidación mayores que las del SFL.

La tabla del programa cubre más tipos que la fuente

Teixeira tabuló cuatro tipos de pilote. El SPX ofrece siete, y los tres restantes — excavado con lodo, hélice continua y Omega — reciben valores extrapolados, no publicados por el autor.

Regístrelo en la memoria de cálculo cuando use el método en esos tipos.


Coeficiente m para Kh

Se usa en la reacción del suelo, no en la capacidad de carga. Se selecciona por la fracción dominante — los suelos arenosos y limosos usan la tabla de arena, los arcillosos la de arcilla.

Arenas y limos (kN/m⁴)

\(N_{SPT}\) Compacidad \(m\)
1–6 Suelta 1500 – 2750
7–39 Poco compacta 3000 – 7850
40–49 Compacta 8000 – 14300
50 Muy compacta 15000

La tabla se define punto a punto para cada \(N_{SPT}\) entero, con progresión lineal por rango: cerca de 154 kN/m⁴ por golpe en el rango poco compacto y 700 en el compacto.

Arcillas (kN/m⁴)

\(N_{SPT}\) Consistencia \(m\)
0 Semilíquida 250
1–2 Muy blanda 750 – 1125
3–5 Blanda 1500 – 2500
6–11 Media 3000 – 4667
12–21 Firme 5000 – 6800
22–29 Muy firme 7000 – 8750
30 Dura 9000

Saturación fuera del rango

Por encima del último \(N_{SPT}\) tabulado — 50 para arenas, 30 para arcillas — el programa adopta el último valor, sin extrapolar. Una arcilla con \(N = 45\) recibe el mismo \(m\) que una con \(N = 30\).

Es la decisión conservadora, pero significa que, en suelos muy resistentes, el modelo subestima la rigidez horizontal y sobrestima los desplazamientos.


Módulo de deformabilidad del suelo

Se usa en el asentamiento. Aoki (1984):

Tipo de pilote \(E_0\)
Hincados \(6 \, K \, N_{SPT}\)
Hélice continua \(4 \, K \, N_{SPT}\)
Excavados \(3 \, K \, N_{SPT}\)

con \(K\) de la tabla de Aoki-Velloso.