614 Capítulo 11: Cimentaciones con pilotes En algunos casos, la fuerza de arrastre hacia abajo puede ser excesiva y ocasionar la falla de la cimentación. En esta sección se resumen dos métodos tentativos para el cálculo de la fricción superficial negativa. Relleno de arcilla sobre suelo granular (figura 11.35a) Similar al método b presentado en la sección 11.12, el esfuerzo superficial negativo (hacia abajo) sobre un pilote es fn 5 Krsor tan dr
(11.112)
donde K9 5 coeficiente de presión de tierra 5 Ko 5 1 – sen f9 s9o 5 esfuerzo vertical efectivo a cualquier profundidad z 5 g9fz g9f 5 peso específico efectivo del relleno d9 5 ángulo de fricción entre el suelo y el pilote < 0.5-0.7f9 De aquí, la fuerza de arrastre hacia abajo sobre un pilote es Hf
Qn 5 3 (pKrgfr tan dr)z dz 5
pKrgfr H 2f tan dr 2
0
(11.113)
donde Hf 5 altura del relleno. Si el relleno está arriba del nivel freático, el peso específico efectivo g f9 se debe reemplazar por el peso específico húmedo. Relleno de suelo granular sobre arcilla (figura 11.35b) En este caso, la evidencia indica que el esfuerzo superficial negativo sobre el pilote puede existir de z 5 0 a z 5 L1, a la que se le refiere como profundidad neutra. (Consulte Vesic, 1977, pp. 25-26). La profundidad neutra se puede dar como (Bowles, 1982)
L1 5
(L 2 Hf )
L 2 Hf
L1
2
1
gfr Hf gr
2
2gfr Hf gr
(11.114)
donde g9f y g9 5 pesos específicos efectivos del relleno y del estrato de arcilla subyacente, respectivamente. Para pilotes de carga de punta, se puede suponer que la profundidad neutra está ubicada en la punta del pilote (es decir, L1 5 L – Hf). Una vez que se determina el valor de L1, la fuerza de arrastre hacia abajo se obtiene de la manera siguiente: la fricción superficial negativa unitaria a cualquier profundidad de z 5 0 a z 5 L1 es fn 5 Krsor tan dr donde Kr 5 Ko 5 1 2 sen fr sor 5 gfr Hf 1 grz dr 5 0.5-0.7fr
(11.115)