COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE

MXICO

CAPIT

TEMA: CLCULO DE LA FRICCIN NEGATIVA EN

PILOTES

DR RIGOBERTO RIVERA CONSTANTINO, PROFESOR TITULAR,

FACULTAD DE INGENIERA, UNAM

MAYO 2009

1

Fenmeno de friccin negativa en pilotes Los pilotes o pilas trabajando por punta generalmente se apoyan en un estrato resistente, que se localiza a cierta profundidad. Cuando al estrato de apoyo sobreyacen suelos blandos en proceso de consolidacin se genera sobre los pilotes el fenmeno conocido como friccin negativa. Al estar los pilotes apoyados en un estrato poco compresible, el suelo en proceso de consolidacin desciende a una velocidad mayor que stos, transfiriendo parte de su peso al campo de pilotes, generndose con ello friccin negativa. Las fuerzas de arrastre que genera la friccin negativa deben ser tomadas por los pilotes en adicin a las cargas gravitacionales que estos soportan. Se reconoce que la friccin negativa que se genera sobre el pilote tiene un efecto dual: a) Un incremento de la carga a la que se encuentra sometido el elemento b) Una reduccin del esfuerzo efectivo de confinamiento a nivel de desplante del pilote

d

q

PILOTE

or2a c

z

z

hzzS

zi

i

d ddhz

zS

dzZFNFN

+

FN

Z

b d e

Fig. 1 Pilote sometido a friccin negativa

Analizando el equilibrio plstico del elemento diferencial de pilote que se muestra en la figura 1, se obtiene:

ozosrdzzFN 2=

(1) Siendo FN la friccin negativa que se desarrolla a lo largo del fuste del pilote, la resistencia la esfuerzo cortante del suelo que rodea al pilote y

ozs

or el radio del pilote corregido bajo el supuesto de que la falla se genera en el contacto suelo-suelo.

2

El permetro del pilote se puede expresar como or 2= , por lo que la friccin negativa que se desarrolla a lo largo del fuste del pilote se calcula como:

dzsFNd

o oz= (2)

Por otra parte, la resistencia al esfuerzo cortante se puede expresar como ( )zozooz Ks = / (3)

Siendo

N

TanK ro =/ y r

ro sen

senN

2

2

11++=/

Sustituyendo la ecuacin 3 en la 2, se tiene

dzKdzKFNd

o zo

d

o ozo = // (4)

Las integrales que aparecen en la ecuacin 4 representan:

:dzd

o oz rea de esfuerzos efectivos iniciales (abec). :dz

d

o z rea de alivio de esfuerzos efectivos (cde), la cual se puede calcular de manera aproximada como: dd )(3

1 Por lo tanto:

= / dKdzKFN ddo ozo )(31 (5) Llamando a al rea tributaria efectiva del pilote y suponiendo que esta es constante con la profundidad, dicha rea se puede calcular de forma aproximada como: ( )2onra = , siendo n=12 para un pilote aislado. ( )

adFN

d = (6) Sustituyendo la ecuacin 6 en la 5, se obtiene para la friccin negativa:

( ) dzadK

KFN

d

o ozo

o //+=

31

(7)

3