Manual De Usuario:  José Antonio Agudelo Zapata.  David Boixader Cambronero

MANUAL DE USUARIO

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 José Antonio Agudelo Zapata. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos David Boixader Cambronero Ingeniero Industrial e Ingeniero Técnico Naval

1ª EDICIÓN REVISADADA. SEPTIEMBRE 2017  Autores:

 José Antonio Agudelo Zapata. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos David Boixader Cambronero Ingeniero Industrial e Ingeniero Técnico Naval ©2017

CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO

INDICE 1. OBJETO DEL PROGRAMA .............................................................................3 2. MÓDULOS CON LOS QUE CUENTA CPILOTE ...............................................3 3. CARACTERÍSTICAS COMUNES EN LOS MÓDULOS DEL PROGRAMA .........4 3.1.

Crear/abrir un proyecto ........................ ................................................... ....................................................... ............................... ... 4

3.2.

Estructura de un módulo ........................... ...................................................... ...................................................... ........................... 5

3.3.

Manejo y definición de la estratigrafía ........................... ....................................................... ................................ 8

3.4.

Definición de combinaciones de acciones. ......................... ................................................ ....................... 8

3.5.

Impresión de listados............................ listados....................................................... ...................................................... ................................ ..... 9

4. EXPLICACIÓN DE CADA MÓDULO ............................................................11 4.1.

Cálculo de longitud

: ......................... .................................................... ...................................................... ............................. 11

4.2.. 4.2

Cálculo Cál culo de la Car Carga ga de Hun Hundimi dimient ento o Admis Admisibl ible e

4.3.

Cálculo de carga de arranque admisible

4.4.

Comprobación de cargas cíclicas

4.5.

Cálculo de esfuerzos laterales

4.6.

Cálculo de rozamiento negativo

4.7.

Cálculo de asiento de pilotes

4.8.

Comprobación Compro bación de Resist Resistencia encia Horizo Horizontal ntal

4.9.

Cálculo de Resistencia Unitarias

: .... ........ ........ ........ ........ ....... ....... ........ ........ 19

: ........................... ........................................... ................ 25

: ............................. ...................................................... ......................... 32

: .......................... ....................................................... ..................................... ........ 41 :............................ ......................................................... ................................. 52 : ........................ .................................................. ........................................ .............. 62 : ........ ................ ............... ............... ................ ............. ..... 70

: .......................... ..................................................... ................................. ...... 77

4.10.

Distribución de cargas

: .......................... ...................................................... ............................................. ................. 81

4.11.

Armado de secciones

: ......................... ..................................................... .............................................. .................. 87

5. LIMITACIONES DE LA VERSIÓN DE EVALUACIÓN .....................................93 6. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................93

 José Antonio Agudelo Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO 1. OBJETO DEL PROGRAMA CPILOTE ©  es un sencillo y potente programa, con enfoque educacional, que realiza diversas comprobaciones geotécnicas y estructurales sobre cimentaciones profundas tipo pilote.

2. MÓDULOS CON LOS QUE CUENTA CPILOTE El programa C PILO TE © cuenta con los siguientes 11 módulos: 1.

Cálculo de longitud: módulo que calcula la longitud necesaria de un pilote o grupo de pilotes, en función de una estratigrafía definida y un axil aplicado en cabeza.

2.

Cálculo de la Carga de Hundimiento Admisible: módulo que calcula la carga de hundimiento admisible de un pilote o grupo de pilotes en función de una estratigrafía y longitud de pilote definida.

3.

Cálculo de la Carga de Arranque Admisible : módulo que calcula la carga de arranque admisible de un pilote o grupo de pilotes en función de una estratigrafía y longitud de pilote definida.

4.

Comprobación de cargas cíclicas:   módulo que realiza la comprobación ante cargas cíclicas en una cimentación profunda tipo pilote.

5.

Cálculo de esfuerzos laterales:   módulo que realiza el cálculo de esfuerzos y desplazamiento de un pilote sometido a cargas en cabeza y embebido en un medio elástico.

6.

Cálculo de rozamiento negativo: módulo que comprueba si se produce rozamiento negativo en una cimentación profunda y hasta qué cota es susceptible que ocurra.

7.

Cálculo de asiento de pilotes: módulo que realiza el cálculo de asiento esperable en cimentación profunda.

Comprobación de Resistencia Horizontal: módulo que realiza la comprobación de Resistencia Horizontal del terreno en cimentaciones profundas. Cálculo de Resistencias Unitarias: módulo que calcula las resistencias 9. unitarias de estratos en función de sus propiedades geotécnicas siguiendo la Guía de Cimentaciones de Carretera, las Recomendaciones en Obras Marítimas o el Código Técnico de la Edificación. 8.

10.

Distribución de cargas: módulo que realiza un reparto de cargas en un encepado en función de la disposición geométrica de los pilotes y su rigidez relativa.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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11.

Armado de secciones:  módulo que realiza el dimensionamiento o comprobación de la armadura a flexión y/o a cortante de secciones circulares de hormigón.

3. CARACTERÍSTICAS COMUNES EN LOS MÓDULOS DEL PROGRAMA 3.1. CREAR/ABRIR UN PROYECTO Para crear un proyecto nuevo o abrir uno existente, el usuario debe ir al menú “Archivo” del programa y elegir “Nuevo” o “Abrir” o también puede elegir los iconos respectivos en la barra de herramientas:

Si el usuario crea un proyecto nuevo, el programa pedirá los datos de la obra.

Dicha información se verá reflejada en el encabezado de los listados de cálculo del programa. Los datos de la obra podrán ser modificados en cualquier momento, en el menú “Opciones” y opción “Datos de la obra”:

Enca be zad o tipo de los listados de c álculo y e l lug ar

 Me nú “Op c ione s” y opc ión “Da tos de o bra ”.

dónde apa rece descrita la informac ión de la ob ra.

Para guardar el proyecto es suficiente con ir al menú “Archivo” y la opción “Guardar” o elegir el icono respectivo en la barra de herramientas.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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Opc iones de g uardado.

También existe la opción de “Guardar Como” en el menú “Archivo” para cuando se desee guardar el proyecto actual con otro nombre.

3.2. ESTRUCTURA DE UN MÓDULO La mayoría de los módulos cuentan con la misma estructura general. Se basan en un área de trabajo con tres pestañas, “Edición”, “Resumen” y “Resultados” y una barra de herramientas vertical en el lateral izquierdo.

Pestañas

Barra de herramientas lateral

Vista g eneral del área de traba jo del prog rama.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO 3.2.1. Área de trabajo con pestañas

La pestaña llamada “Edición” es donde el usuario puede definir la estratigrafía del proyecto gracias a las herramientas de la barra lateral izquierda.

En la pestaña “Resumen”, el usuario podrá ver un resumen detallado de toda la información que hasta ahora ha introducido en el proyecto, relevante en el módulo actual.

Ejemp lo de p estaña “Resumen” ac tivad a.

La pestaña “Resultados ” muestra al usuario los resultados obtenidos por el programa en el módulo activo.

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Ejemplo de pe staña “Resultados” ac tivada ( módulo cá lc ulo de long itud) .

3.2.2. Barra de herramientas lateral

En la barra de herramientas lateral izquierda se distinguen 4 zonas: Zona 1: Herramientas de Visualización.

Zona 2. Herramientas para edición de estratos.

Zona 3. Herramientas para definición de opciones de cálculo.

Zona 4. Herramientas para visualizar listados de cálculo.

La zona 1 posee los botones que controlan los parámetros de visualización. La zona 2 posee los botones para la edición de la estratigrafía del proyecto.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO La zona 3 es la única zona que varía de un módulo a otro. Esta zona suele tener los botones de opciones de cálculo, definición de nivel freático y de cargas. La zona 4 posee el botón de impresión de listados.

3.3. MANEJO Y DEFINICIÓN DE LA ESTRATIGRAFÍA Por defecto, el programa cuenta siempre con un mínimo de un estrato. Con las herramientas de la Zona 1 de la barra herramientas lateral, el usuario puede acercar, alejar o centrar la estratigrafía que está definiendo (al igual que puede hacerlo usando la rueda o scroll del ratón): Acercar estratigrafía. Alejar estratigrafía. Centrar la estratigrafía en pantalla Para editar la características geotécnicas de un estrato basta con pulsar el botón de edición de estrato

y pinchar en el estrato que queramos definir. Para crear un

nuevo estrato en la estratigrafía bastara con pulsar el botón de nuevo estrato de la barra de herramientas. Por último, para eliminar un estrato definido, bastará con pulsar el botón de eliminar estrato eliminar.

y posteriormente pinchar en el estrato que queremos

3.4. DEFINICIÓN DE COMBINACIONES DE ACCIONES. El programa CPILOTE© realiza sus cálculos en función de combinaciones de acciones definidas por el usuario. Cada combinación tiene asociada un valor de carga y unos coeficientes de seguridad (valores editables en cada módulo). Por defecto, el programa considera tres tipos de combinaciones: -

C ombinac ión C asipermanente.

-

C ombinac ión C arac terístic a.

-

C ombinación Ac cidental.

Sin embargo, el número de combinaciones y denominación son abiertos y totalmente editables por el usuario. En el menú “Opciones” en la opción “Combinaciones” podemos entrar en la ventana de edición de combinaciones:  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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En dicha ventana podremos elegir usar las combinaciones recogidas en la normativas (opción por defecto según GCOC) o editarlas a conveniencia.

3.5. IMPRESIÓN DE LISTADOS. El programa CPILOTE ©   confecciona uno o varios listados de cálculo para cada módulo. Para imprimirlos basta con pulsar el botón de impresión . Dicho botón se encuentra en la barra de herramientas lateral en la zona 4 para la mayoría de los módulos del programa.

Antes de la impresión, el programa arroja una vista previa del listado de cálculo que podrá enviar a impresora pulsando el botón superior izquierdo de la pantalla.

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Impresión de resultados.

Dicho botón está deshabilitado para las licencias de evaluación del programa y por tanto, en ese caso no se podrá mandar a impresión (vea punto 5. “Limitaciones versión de evaluación” para conocer las restricciones de la versión de prueba).

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO 4. EXPLICACIÓN DE CADA MÓDULO Una vez abierto un proyecto, el programa ofrece 11 módulos de cálculo distintos que pueden elegirse tanto por su icono en la barra de herramientas principal como en el menú “Cálculo”.

Barra de herramientos principal.

Menú “Cálculo”.

A continuación se procede a la explicación pormenorizada de cada módulo de cálculo.

4.1. CÁLCULO DE LONGITUD

:

Este módulo permite al usuario calcular la longitud necesaria de un pilote o grupo de pilotes en función de una estratigrafía definida y unas cargas verticales aplicadas en cabeza. De forma general, se siguen las siguientes formulaciones:

Q  W´  Q  Q 

  ´   ∙  Qh = carga vertical que, aplicada en la cabeza del pilote, produce su hundimiento. T = Resistencia al arranque. W’ = peso efectivo del pilote. Bajo el nivel freático se considera el peso sumergido. Qp = parte de la carga soportada por la punta. Resistencia por punta. Qf = parte de la carga soportada por el fuste. Resistencia por fuste.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO  = Coeficiente reductor de la carga por rozamiento por fuste. En la GCOC y en el CTE el valor este coeficiente es 0,7 mientras que en la ROM es de 0,5. α

El programa puede o no, considerar el peso propio del pilote para la carga de hundimiento. Si se quiere asumir el peso del pilote, el programa considerará una densidad de 25 KN/m³ para pilotes de hormigón, 78.50 KN/m³ para pilotes de acero y 10 KN/m³ para pilotes de madera. Para el pilote virtual equivalente al grupo de pilotes se considera una densidad de 20 KN/m³. En el cálculo del peso del pilote se tiene en cuenta si el pilote está por encima o por debajo del Nivel Freático.

4.1.1. Barra de herramientas lateral

En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4  las siguientes herramientas:

Barra herramientas lateral. M ódulo de c álculo de long itud d el pilote.

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Botón de definición de cargas que abre la siguiente ventana:

Ve ntana d efinición de c arg as. Módulo de c álc ulo de long itud del pilote.

En dicha ventana, el usuario debe definir las cargas en cabeza del pilote o grupo de pilotes según las combinaciones de cargas definidas (para poder definir las combinaciones de carga, ver punto 3.4. del presente manual).

Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:

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Ve ntana definición de c arac terística s de l pilote. Mód ulo de c álculo de long itud del pilote.

Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo de cálculo de longitud. En ella, el usuario puede definir la forma del pilote, proceso constructivo y si se considera como pilote aislado o grupo de pilotes.

Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:

Ve ntana definición del nivel freá tic o. Mód ulo de c álculo de long itud del pilote.

El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y la cota en la que se encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para el cálculo del peso del pilote en caso de que este esté considerado en los cálculos.

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Botón de opciones de cálculo que en este módulo abre la siguiente ventana:

Ventana op c iones de c álc ulo. Módulo de c álc ulo de long itud del pilote.

En esta ventana, el usuario podrá elegir considerar o no el peso del pilote, tanto para el cálculo del hundimiento como para el arranque, el empotramiento mínimo en un estrato y si quiere promediar o no el valor de la resistencia por punta en la zona de influencia del bulbo.

4.1.2. Características de los estratos en este módulo.

Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “ Edición” del módulo se abrirá la siguiente ventana:

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Edición de e stratos. Mód ulo de c álculo de long itud del pilote.

En ella, el usuario puede: -

-

asignar descripción al estrato, definir su color, definir la profundidad en la que se encuentra el techo del estrato, definir las resistencias por fuste y por punta del estrato. En este caso el usuario puede elegir entre emplear valores constantes de la resistencia o considerar valores variables con la profundidad (definiendo gradiente y valor máximo). definir los coeficientes de seguridad tanto para la resistencia por fuste como por punta del estrato y para cada combinación definida (ver definición de combinaciones en el punto 3.4).

4.1.3. Interpretación de los resultados.

Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas en cabeza, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados ”. 

En la pestaña “Resumen” encontramos:

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Área 1

Área 2

Área 4 Área 3

Ve ntana Resumen de resultados. Mód ulo de c álculo de long itud del pilote.









Área 1:  el programa muestra el resumen de las características de la cimentación. Área 2: el programa muestra el resumen de los estratos y las características geotécnicas de estos. Área 3: el programa muestra el resumen de las cargas aplicadas en cabeza de la cimentación. Área 4: el programa muestra una gráfica de la variación de la resistencia por fuste y por punta en función de la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de las curvas y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático en el gráfico.

Parámetros de v isualizac ión de las g ráficas. Mód ulo de c álculo de long itud de l pilote.

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

En la pestaña “Resultados ” encontramos:

Área 1

Área 2

Ve ntana resultados. Mód ulo de c álculo de long itud del pilote.





Área 1: el programa muestra el cálculo de la longitud necesaria de pilote o grupo de pilotes para soportar la cargas en cada combinación. Finalmente muestra la longitud necesaria como la longitud máxima entre todas las combinaciones. Área 2: el programa muestra una gráfica de la carga de hundimiento y arranque en función de la longitud del pilote, para cada combinación de cargas. Además señala la cota necesaria para cada combinación de cargas. El botón permite al usuario modificar el color de las curvas y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático en el gráfico.

Parámetros de visualizac ión de las g ráfic as. Mód ulo de c álculo de long itud de l pilote.

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4.2. CÁLCULO DE LA CARGA DE HUNDIMIENTO ADMISIBLE

:

Este módulo permite al usuario calcular, a partir de las características de la cimentación, longitud del pilote y en función de una estratigrafía definida, la carga de hundimiento admisible de la cimentación. De forma general, se siguen las siguientes formulaciones:

Q  W´  Q  Q  Qh = carga vertical que, aplicada en la cabeza del pilote, produce su hundimiento. W’ = peso efectivo del pilote. Bajo el nivel freático se considera el peso sumergido. Qp = parte de la carga soportada por la punta. Resistencia por punta. Qf = parte de la carga soportada por el fuste. Resistencia por fuste. El programa puede o no, considerar el peso propio del pilote para la carga de hundimiento. Si se quiere asumir el peso del pilote, el programa considerará una densidad de 25 KN/m³ para pilotes de hormigón, 78.50 KN/m³ para pilotes de acero y 10 KN/m³ para pilotes de madera. Para el pilote virtual equivalente al grupo de pilote se considera una densidad de 20 KN/m³. En el cálculo del peso del pilote se tiene en cuenta si el pilote está por encima o por debajo del Nivel Freático.

4.2.1. Barra de herramientas lateral

En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4  las siguientes herramientas:

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Barra he rramientas lateral. Módulo de c álculo c arg a d e hundimiento ad misible.

Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:

Ve ntana de finición de pilote. Mó dulo de c álculo hundimiento admisible.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo de cálculo de carga de hundimiento admisible. En ella, el usuario puede definir la forma del pilote, longitud, proceso constructivo y si se considera como pilote aislado o grupo de pilotes.

Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:

Ve ntana definición del nivel freá tic o. Mód ulo de c álculo c arg a de hundimiento ad misible.

El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y la cota en la que se encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para el cálculo del peso del pilote en caso de que este esté considerado en los cálculos.

Botón de opciones de cálculo que en este módulo abre la siguiente ventana:

Ve ntana opc iones de c álc ulo. Módulo de c álc ulo c arg a de hundimiento admisible.

En esta ventana, el usuario podrá elegir considerar o no el peso del pilote y si quiere promediar o no el valor de la resistencia por punta en la zona de influencia del bulbo.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO 4.2.2. Características de los estratos en este módulo.

Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “ Edición” del módulo, se abrirá la siguiente ventana:

Ve ntana edic ión de estratos. Mód ulo de c álculo ca rg a de hundimiento admisible.

En ella, el usuario puede: -

-

asignar descripción al estrato, definir su color, definir la profundidad en la que se encuentra el techo del estrato, definir las resistencias por fuste y por punta del estrato. En este caso el usuario puede elegir entre emplear valores constantes la resistencia o considerar valores variables con la profundidad (definiendo gradiente y valor máximo). definir los coeficientes de seguridad tanto para la resistencia por fuste como por punta del estrato y para cada combinación definida (ver definición de combinaciones en el punto 3.4).

4.2.3. Interpretación de los resultados.

Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas en cabeza, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados ”.

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En la pestaña “Resumen” encontramos:

Área 1

Área 2

Área 3

Ve ntana Resumen de resultados. Mód ulo de c álculo c arg a de hundimiento admisible.







Área 1:  el programa muestra el resumen de las características de la cimentación. Área 2: el programa muestra el resumen de los estratos y las características geotécnicas de estos. Área 3: el programa muestra una gráfica de la variación de la resistencia por fuste y por punta en función de la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de las curvas y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático en el gráfico.

Parámetros de visualizac ión de las g ráfica s. Mód ulo de c álculo c arg a de hundimiento admisible.

 José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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En la pestaña “Resultados ” encontramos:

Área 1

Área 2

Ve ntana de resul resultados. Mód ulo ulo de c álculo álculo ca rg a de hundimiento hundimiento admisibl admisible. e.





Área 1:  el programa muestra el cálculo de la carga de hundimiento del pilote o grupo de pilotes pil otes para cada combinación definida. Área 2: el programa muestra una gráfica de la carga de hundimiento admisible en función de la longitud longitud del pilote, para cada combinación combinación de cargas. El botón permite al usuario modificar el color de las curvas y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, delimitación delimitación de estratos y nivel freático en el gráfico.

Parámetros de visualiz visualizac ac ión de las las g ráfica s. Mód ulo ulo de c álculo c arg a de hundimiento admisible. admisible.

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4.3. CÁLCULO DE CARGA DE ARRANQUE ADMISIBLE

:

Este módulo permite al usuario calcular la carga de arranque admisible de un pilote o grupo de pilotes en función de una estratigrafía definida y una longitud de cimentación dada. De forma general, se siguen las siguientes formulaciones:

  ´   ∙  T = Resistencia al arranque. arranque. W’ = peso efectivo del pilote. Bajo el nivel freático se considera el peso sumergido. Qp = parte de la carga soportada por la punta. Resistencia Resistencia por punta. Qf = parte de la carga soportada por el fuste. Resistencia por fuste.  = Coeficiente reductor de la carga por rozamiento por fuste. En la GCOC y en el CTE el valor este coeficiente es 0,7 mientras que en la ROM es de 0,5. α

El programa puede o no, considerar el peso propio del pilote para la carga de hundimiento. Si se quiere asumir el peso del pilote, el programa considerará una densidad de 25 KN/m³ para pilotes de hormigón, 78.50 KN/m³ para pilotes de acero y 10 KN/m³ para pilotes de madera. Para el pilote virtual equivalente al grupo de pilote se considera una densidad de 20 KN/m³. En el cálculo del peso del pilote se tiene en cuenta si el pilote está por encima o por debajo del Nivel Freático.

4.3.1. Barra de herramientas lateral

En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4  las siguientes herramientas: herramientas:

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Barra Barra herramientas herramientas lateral. lateral. Módulo de c álculo álculo a rranque rranque admisible. admisible.

Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:

De finición finición d el pilote. pilote. Mó dulo dulo de c álculo álculo a rranque rranque ad misibl misible. e.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo de cálculo de arrancamiento admisible. En ella, el usuario puede definir la forma del pilote, longitud, proceso constructivo y si se considera como pilote aislado o grupo de pilotes.

Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:

Ve ntana definición del nivel freá tic o. Mód ulo de c álculo arranque ad misible.

El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y la cota en la que se encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para el cálculo del peso del pilote en caso de que este esté considerado en los cálculos.

Botón de opciones de cálculo que en este módulo abre la siguiente ventana:

Ve ntana op c iones de c álc ulo. Módulo de c álc ulo arranque admisible.

En esta ventana, el usuario podrá elegir considerar o no el peso del pilote. También qué coeficiente aplicar a la resistencia por fuste en el caso de tiro y si quiere promediar o no el valor de la resistencia por punta en la zona de influencia del bulbo (en este caso de comprobación a arrancamiento es un dato superfluo ya que la resistencia por punta no se considera).  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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4.3.2. Características de los estratos en este módulo.

Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “ Edición” del módulo, se abrirá la siguiente ventana:

Ve ntana edic ión de estrato. Mód ulo de c álculo arranque admisible.

En ella, el usuario puede: -

-

asignar descripción al estrato, definir su color, definir la profundidad en la que se encuentra el techo del estrato, definir las resistencias por fuste y por punta del estrato. En este caso el usuario puede elegir entre emplear valores constantes de la resistencia o considerar valores variables con la profundidad (definiendo gradiente y valor máximo). definir los coeficientes de seguridad tanto para la resistencia por fuste como por punta del estrato y para cada combinación definida (ver definición de combinaciones en el punto 3.4).

4.3.3. Interpretación de los resultados.

Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas en cabeza, el programa

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados ”. 

En la pestaña “Resumen” encontramos:

Área 1

Área 2

Área 3

Ve ntana resumen. Mód ulo de c álculo arranque a dmisible.







Área 1:  el programa muestra el resumen de las características de la cimentación. Área 2: el programa muestra el resumen de los estratos y las características geotécnicas de estos. Área 3: el programa muestra una gráfica de la variación de la resistencia por fuste y por punta en función de la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de las curvas y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático en el gráfico.

Parámetros de v isualizac ión de las g ráficas. Mód ulo de c álculo arranque ad misible.

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

En la pestaña “Resultados ” encontramos:

Área 1

Área 2

Ve ntana resultados. Mód ulo de c álculo arranque ad misible.





Área 1: el programa muestra el cálculo de la carga de arranque admisible del pilote o grupo de pilotes para cada combinación definida. Área 2: el programa muestra una gráfica de la carga de arranque admisible en función de la longitud del pilote, para cada combinación de cargas. El botón permite al usuario modificar el color de las curvas y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático en el gráfico.

Parámetros de v isualizac ión de las g ráficas. Mód ulo de c álculo arranque ad misible.

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4.4. COMPROBACIÓN DE CARGAS CÍCLICAS

:

Este módulo permite al usuario realizar la comprobación de un pilote ante cargas cíclicas, es decir, la situación cuando además de una carga Q en cabeza del pilote aparece un incremento de carga ΔQ cíclica, es decir, Q+ΔQ y Q-ΔQ en número de ciclos grande.

El efecto cíclico de las acciones produce cambios significativos en la capacidad de carga del pilote, mayor cuando realmente se produce un cambio de signo en la acción aunque tampoco despreciable cuando no se llega a producir ese cambio de signo. El programa asume el método propuesto por la ROM, que consiste en considerar el siguiente diagrama de interacción entre la parte de la carga permanente del pilote Q y la parte de la carga cíclica del pilote ΔQ:

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De esta manera, para la comprobación de un pilote A sometido a una situación de carga Q±ΔQ, bastará con ver su situación en el diagrama posicionando el punto A (Q, ΔQ) y comprobar que el coeficiente de seguridad definido como:

Cumple con los coeficientes de seguridad mínimos exigidos por la normativa. En el diagrama de interacción anterior, Qh es la carga de hundimiento estática, Ta es la resistencia al arranque estática y el valor de η viene dado por:

Donde:   = relación entre la resistencia por punta y por fuste en el hundimiento en condiciones estáticas: α

β =

relación que existe entre el peso efectivo enterrado del pilote y la resistencia al arranque:  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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4.4.1. Barra de herramientas lateral

En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4  las siguientes herramientas:

Barra herramientas lateral. Mód ulo d e c omprobac ión de c arg as c íclicas.

Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:

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Ventana definic ión de pilote. Módulo de c omprobac ión de ca rga s c íclicas.

Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo de comprobación de cargas cíclicas. En ella, el usuario puede definir la forma del pilote, longitud, proceso constructivo y si se considera como pilote aislado o grupo de pilotes.

Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:

Ve ntana de finición del nivel freático. Módulo de c omprobac ión de ca rga s c íclicas.

El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y la cota en la que se encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para el cálculo del peso del pilote en caso de que este esté considerado en los cálculos. Botón de definición de cargas cíclicas que abre la siguiente ventana:

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Ventana definición de carg as c íclicas. Módulo de comprobac ión de c arg as c íclicas.

En esta ventana, el usuario define la carga principal constante Q y la carga secundaria variable Δ. Botón de opciones de cálculo que en este módulo abre la siguiente ventana:

Ve ntana opc iones de c álc ulo. Módulo de comprobac ión de c arg as c íclicas.

En esta ventana, el usuario podrá elegir considerar o no el peso del pilote, tanto para el cálculo del hundimiento como para el arranque, el empotramiento mínimo en un estrato y si quiere promediar o no el valor de la resistencia por punta en la zona de influencia del pilote.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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4.4.2. Características de los estratos en este módulo.

Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “ Edición” del módulo, se abrirá la siguiente ventana:

Ve ntana edic ión estrato. Módulo de c omprobac ión de c arg as c íclicas.

En ella, el usuario puede: -

-

asignar descripción al estrato, definir su color, definir la profundidad en la que se encuentra el techo del estrato, definir las resistencias por fuste y por punta del estrato. En este caso el usuario puede elegir entre poner valores constantes de la resistencia o considerar valores variables con la profundidad (definiendo gradiente y valor máximo). definir los coeficientes de seguridad tanto para la resistencia por fuste como por punta del estrato y para cada combinación definida (ver definición de combinaciones en el punto 3.4).

4.4.3. Interpretación de los resultados.

Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas cíclicas en cabeza del pilote, el

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados”. 

En la pestaña “Resumen” encontramos:

Área 1

Área 2

Área 4

Área 3

Ve ntana resumen. Módulo de comprobac ión de c arg as c íclicas.









Área 1:  el programa muestra el resumen de las características de la cimentación. Área 2: el programa muestra el resumen de los estratos y las características geotécnicas de estos. Área 3: el programa muestra el resumen de las cargas cíclicas (constante Q y variable Δ) aplicadas en la cabeza del pilote y/o el grupo de pilotes. Área 4: el programa muestra una gráfica de la variación de la resistencia por fuste y por punta en función de la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de las curvas y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático en el gráfico.

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Parámetros de visualizac ión de las g ráfic as. Módulo de c omprobac ión de c arg as cíc licas.



En la pestaña “Resultados ” encontramos:

Área 1

Área 2

Ve ntana resultados. Módulo de c omprobac ión de c arg as cíclic as.





Área 1:  el programa muestra el cálculo del coeficiente de seguridad del pilote o grupo de pilotes ante cargas cíclicas en función de las cargas introducidas por el usuario. Área 2: el programa muestra el diagrama de interacción Q y ΔQ donde se dibuja la situación actual de la cimentación junto con su coeficiente de seguridad calculado. El botón permite al usuario modificar el color del diagrama y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula.

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Parámetros de visualizac ión de las g ráfic as. Módulo de c omprobac ión de c arg as cíc licas.

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4.5. CÁLCULO DE ESFUERZOS LATERALES

:

Este módulo permite al usuario el cálculo de esfuerzos y desplazamientos de un pilote sometido a cargas en cabeza y embebido en un medio elástico. Para ello, el programa considera el pilote apoyado sobre un conjunto de muelles elásticos cuya rigidez depende de las características geotécnicas del terreno. De manera que si se tiene un pilote de longitud L que atraviesa n estratos, cada uno con un coeficiente de balasto horizontal Kn, y se le aplica en cabeza una fuerza F y un momento M:

El modelo considerado por el programa sería el siguiente:

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Donde la rigidez de cada resorte, k’, viene dada en función del coeficiente de balasto del terreno, Kn, el diámetro del pilote, D, y el incremento de longitud, ΔL, de cada barra:

El programa realiza un cálculo matricial sobre el modelo anterior para obtener los esfuerzos y desplazamientos en el pilote.

4.5.1. Barra de herramientas lateral

En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4  las siguientes herramientas:

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Barra herramientas lateral. Módulo de cálculo de esfuerzos laterales.

Botón de definición de cargas en cabeza del pilote que abre la siguiente ventana:

Ve ntana definición c arg as en ca beza de p ilote. ilote. Mód ulo ulo de c álculo álculo de e sfuerz sfuerzos os laterales laterales..

El usuario podrá asignar la fuerza horizontal y momento en la cabeza del pilote. En el caso de que la cabeza del pilote esté considerada como empotrada, el usuario solo podrá definir la fuerza horizontal.

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Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:

Ve ntana de finic finic ión de p ilote. ilote. M ódulo de c álculo álculo de esfuerzos esfuerzos laterales laterales..

Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo. En ella, el usuario puede definir definir la forma del pilote, longitud, tipo de pilote y elegir entre cabeza de pilote libre, en la que se permite el giro y desplazamiento (pueden aplicarse cargas horizontales y momentos), y cabeza de pilote empotrada en un encepado, en el que se permite el desplazamiento de la cabeza pero no el giro (solo pueden aplicarse cargas horizontales, no momentos).

Cabeza libre. Se permite desplazamiento y giro

Cabeza empotrada. Se permite desplzamiento pero no giro

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Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:

Ve ntana de finición finición de l nivel freá freá tic tic o. Mód ulo ulo de c álculo álculo de esfuerzos esfuerzos laterales laterales..

El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y la cota en la que se encuentra. encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para afectar o no, el Módulo de Balasto, por un coeficiente reductor.

4.5.2. Características de los estratos en este módulo.

Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “ Edición” del módulo, se abrirá la siguiente ventana:

Ve ntana edic ión de estratos. estratos. Mód ulo ulo de c álculo de esfuerzos esfuerzos laterales laterales..

En ella, el usuario puede: -

asignar descripción al estrato, definir su color, definir la profundidad en la que se encuentra encuentra el techo del estrato, definir el Módulo de Balasto del estrato según varios métodos: o Según el NSPT en Arenas:

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO El programa considera un Coeficiente de Balasto creciente con la profundidad dado por:

   ∙  Donde: z, es la profundidad bajo la superficie del terreno nh, es un coeficiente que se obtiene en función del N SPT interpolando de la siguiente tabla:

COMPACIDAD DE LAS ARENAS

Nspt

Muy floja Floja Media Densa Muy Densa

50

o

SITUACIÓN RESPECTO AL NIVEL FREÁTICO POR ENCIMA POR DEBAJO DEL NF DEL NF 1,0 0,6 2,0 1,2 5,0 3,0 10,0 6,0 20,0 12,0

Según el Módulo Presiométrico Ep en Arenas:

El programa considera un Coeficiente de Balasto proporcional al Módulo Presiométrico Ep con la fórmula:

  3 ∙ o

Según la Resistencia al Corte sin Drenaje, Su, en Arcillas:

El programa considera un Coeficiente de Balasto proporcional a la Resistencia al Corte sin Drenaje, Su, con la fórmula:

   ∙  Donde K es un coeficiente de proporcionalidad que suele variar entre 50 y 100. La GCOC considera 75 mientras que el CTE considera 67. o

Según el Módulo Presiométrico Ep en Arcillas:

El programa considera un Coeficiente de Balasto proporcional al Módulo Presiométrico Ep con la fórmula:

K  1,5 ∙ E o

Según el Módulo Presiométrico Ep en Limos:

El programa considera un Coeficiente de Balasto proporcional al Módulo Presiométrico Ep con la fórmula:  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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K  2,2 5∙ E o

Según un Módulo de Balasto y su gradiente dado por el usuario:

El usuario puede ofrecer un valor directo del Módulo de Balasto en el techo del estrato y un gradiente (incremento en función de la profundidad), o un valor constante a lo largo del estrato. o

Según el Módulo Presiométrico Ep y coeficiente de proporcionalidad:

El programa considera un Coeficiente de Balasto proporcional al Módulo Presiométrico Ep con la fórmula:

K  k∙ E Donde K es el coeficiente de proporcionalidad que define el usuario. -

Definir el coeficiente reductor del Módulo de Balasto cuando el estrato esté bajo el Nivel Freático.

4.5.3. Interpretación de los resultados.

Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas en cabeza, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados ”. 

En la pestaña “Resumen” encontramos:

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Área 1

Área 2

Área 4 Área 3

Ve ntana resumen. Mód ulo de c álculo de e sfuerzos laterales.









Área 1:  el programa muestra el resumen de las características de la cimentación. Área 2: el programa muestra el resumen de los estratos y su Coeficiente de Balasto en el techo y el muro de cada estrato. Área 3: el programa muestra las condiciones de contorno, las cargas aplicadas en cabeza y la posición del Nivel Freático. Área 4: el programa muestra una gráfica de la variación del Coeficiente de Balasto en función de la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de la curva y decidir si quiere o no que se dibuje en el gráfico la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático.

Parámetros de visualizac ión de las g ráfic as. Mód ulo de c álculo de esfuerzos laterales.



En la pestaña “Resultados ” encontramos dos posibilidades:

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Área 1

Área 2

Ve ntana resultados. Op c ión g ráficas. Mód ulo de c álculo de e sfuerzos laterales.





Área 1:  zona donde el usuario elige si quiere ver los resultados en forma gráfica o en tabla. En caso de elegir la forma gráfica, el programa puede mostrar la ley de desplazamientos, de momentos flectores y esfuerzos cortantes. Área 2: el programa muestra la ley desplazamientos o de esfuerzos seleccionada en el Área 1. El botón permite al usuario modificar el color de las leyes, decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, divisorias de los estratos, Nivel Freático y los valores de los puntos de la gráfica.

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Parámetros de visualizac ión de las g ráfic as. Mód ulo de c álculo de esfuerzos laterales.

Área 1

Área 2

Ve ntana resultados. O pc ión tablas. Mód ulo de c álculo de esfuerzos laterales.



Área 1:  zona donde el usuario elige si quiere ver los resultados en forma gráfica o en tabla.

 José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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

Área 2: el programa muestra una tabla con los valores, en diferentes puntos, de la ley desplazamientos, esfuerzos cortantes y momentos flectores. También muestra un resumen de los valores máximos y mínimos de dichas leyes.

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4.6. CÁLCULO DE ROZAMIENTO NEGATIVO

:

En este módulo, el programa realiza un cálculo de deformaciones relativas suelopilote, para encontrar la profundidad hasta la que puede actuar el rozamiento negativo. El método se basa en la comparación de la curva de asiento del terreno debido a una sobrecarga en superficie y la curva de asiento del pilote debido a la carga en cabeza y en función de la profundidad considerada hasta la que se moviliza el rozamiento negativo. El corte de ambas curvas define la profundidad hasta la que se produce el rozamiento negativo.

1 Curva de asiento del terreno debido a una sobrecarga superficial. 2 Curva de asiento del pilote en función de la profundidad hasta la que se produce rozamiento negativo.

Para el cálculo de la curva de asiento del terreno debido a una sobrecarga en superficie, el programa utiliza el método de  Steinb renn e r:

Este método permite evaluar el asiento de la superficie como la suma de acortamientos de cada uno de los estratos. El asiento de cada estrato viene dado por:

      Siendo la fórmula del asiento en profundidad:  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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  2∙∙    ∙ ∅   ∙ ∅ Siendo:

   1    1  2  ∅  1       ∙  1 1 ∅             1     Por otro lado, para el cálculo del asiento del pilote o grupo de pilotes, el programa realiza el cálculo de la rigidez del pilote en función de la profundidad hasta donde se desarrolla el rozamiento negativo. El asiento del pilote, en función de la profundidad hasta la que se desarrolla el rozamiento negativo, s(x), viene dado entonces por:

  ∙40      Donde: N(x) = Carga virtual de referencia, incluyendo el rozamiento negativo

     N = Carga vertical que actúa sobre el pilote o grupo de pilotes. W = Peso del pilote. R-(x)= Rozamiento negativo hasta la profundidad x. D = Diámetro del pilote. Qh (x)= Carga de hundimiento suponiendo que se produce rozamiento negativo hasta la cota x. Lc(x)= Longitud de cálculo del pilote teniendo en cuenta que se produce rozamiento negativo hasta la cota x. A = Área transversal del pilote.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO E = módulo de elasticidad del pilote.

4.6.1. Barra de herramientas lateral

En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4  las siguientes herramientas:

Barra he rramientas lateral. Mó dulo d e rozamiento neg ativo.

Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:

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Ve ntana definición del pilote. Mód ulo de rozamiento neg ativo.

Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo. En ella, el usuario puede definir la forma del pilote, longitud, tipo de pilote y elegir entre pilote aislado o grupo de pilotes. En caso de elegir el cálculo de un grupo de pilotes, el usuario debe definir la geometría del grupo de pilotes en función del número de filas y columnas, y la separación entre ambas.

Por otro lado, el usuario también tendrá que definir el valor medio del módulo de deformación E y el módulo de Poisson ν, del terreno en la zona de interés. La zona de interés es el volumen de terreno comprendido entre los dos niveles siguientes: • Por encima de las puntas, hasta una altura igual a un tercio de la longitud enterrada de los pilotes. Si los pilotes están empotrados en roca una altura menor, se considerará únicamente la zona de empotramiento en roca.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO • Por debajo de las puntas, una profundidad igual al ancho del grupo, salvo que a mayor profundidad existan suelos especialmente blandos, en cuyo caso se ampliará esta profundidad hasta dos veces el ancho del grupo.

Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:

Ve ntana definic ión de l nivel freá tic o. Mód ulo de rozamiento neg ativo.

El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y a la cota en la que se encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para el cálculo del peso efectivo del pilote.

Botón que abre la ventana de definición de la carga en cabeza del pilote para la cual será calculada la profundidad hasta donde se desarrolla el rozamiento negativo:

Ve ntana de finición ca rg as sobre pilotes. Mód ulo de rozamiento neg ativo.

El usuario debe definir dicha carga vertical para el pilote aislado y para el grupo de pilotes (si este tipo de cálculo está activado).

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Botón que abre la ventana de definición de la carga superficial del terreno, sus dimensiones y posición relativa de la cimentación respecto de la carga:

Ve ntana de finición carg as sobre el terreno. Mód ulo de rozamiento neg ativo.

Botón que abre la ventana de opciones de cálculo:

Ve ntana opc iones de c álc ulo. Módulo de rozamiento neg ativo.

En esta ventana, el usuario podrá: 

Elegir considerar o no el peso del pilote.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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





Elegir si quiere promediar o no el valor de la resistencia por punta en la zona de influencia del bulbo. Definir los coeficientes para determinar la longitud de pilote deformable. Para el cálculo de la longitud de cálculo del pilote deformable, el programa realiza una media ponderada entre los valores de a (tanto por uno de la longitud real del pilote) cuando el pilote trabaja exclusivamente por punta (pilote columna) y cuando trabaja exclusivamente por fuste (pilote flotante) en función de los valores de resistencia por punta y fuste reales. En la GCOC se define un valor de α de 1,00 para pilotes por punta y de 0,67 para pilotes flotantes. La ROM considera un valor de a  para pilotes por punta de 1,00 y de 0,50 para pilotes flotantes. Definir la cota en la que el programa considerará que el terreno es indeformable. El usuario puede definir esta cota de manera fija, o en función de unos diámetros por debajo de la punta del pilote.

De finición de la posición del estrato indeformab le. Mód ulo de rozamiento neg ativo.

4.6.2. Características de los estratos en este módulo.

Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “ Edición” del módulo, se abrirá la siguiente ventana:

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Ve ntana ed ición de estrato. Módulo de rozamiento neg ativo.

En ella, el usuario puede: -

-

asignar descripción al estrato, definir su color, definir la profundidad en la que se encuentra el techo del estrato, definir las resistencias por fuste y por punta del estrato. En este caso el usuario puede elegir entre asignar valores constantes de la resistencia o considerar valores variables con la profundidad (definiendo gradiente y valor máximo). definir los parámetros elásticos del estrato (módulo de deformación y coeficiente de Poisson). definir los coeficientes de seguridad tanto para la resistencia por fuste como por punta del estrato y para cada combinación definida (ver definición de combinaciones en el punto 3.4).

4.6.3. Interpretación de los resultados.

Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas en cabeza y en terreno, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados”. 

En la pestaña “Resumen” encontramos:

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Área 1

Área 2

Área 3

Ve ntana resumen. Mód ulo de rozamiento neg ativo.







Área 1: el programa muestra en esta área el resumen de las características de la cimentación en una pestaña llamada “Datos Pilote” y el resumen de las cargas sobre el terreno y cimentación en una pestaña llamada “Cargas aplicadas”. Área 2: el programa muestra el resumen de los datos de los estratos, indicando también los parámetros elásticos de estos. Área 3: el programa muestra una gráfica de la variación del rozamiento por fuste, rozamiento por punta y parámetros elásticos en función de la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de la curva y decidir si quiere o no que se dibuje en el gráfico la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático.

Parámetros de visualizac ión de las g ráficas. Mód ulo de rozamiento neg ativo.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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

En la pestaña “Resultados ” encontramos:

Área 1

Área 2

Ve ntana resultados. Mód ulo de rozamiento neg ativo.





Área 1: zona donde el programa muestra la profundidad hasta la que se puede desarrollar rozamiento negativo. Área 2: el programa muestra la ley de asientos del terreno debido a la carga superficial y la ley del asiento del pilote debido a la carga definida en cabeza en función de la profundidad del punto hasta donde se moviliza el rozamiento negativo. El botón permite al usuario modificar el color de las leyes, decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, divisorias de los estratos y Nivel Freático.

Parámetros de visualizac ión de las g ráficas. Mód ulo de rozamiento neg ativo.

 José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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4.7. CÁLCULO DE ASIENTO DE PILOTES

:

En este módulo, el programa realiza el cálculo de asiento esperable en una cimentación profunda. Para el cálculo del asiento del pilote o grupo de pilotes, el programa realiza el cálculo de la rigidez de la cimentación. Así, el asiento del pilote, s, viene dado por:

       ∙ 40    Donde: N = Carga vertical que actúa sobre el pilote o grupo de pilotes. D = Diámetro del pilote. Qh = Carga de hundimiento del pilote o grupo de pilotes. Lc= Longitud de cálculo del pilote A = Área transversal del pilote. E = Módulo de elasticidad del pilote.

4.7.1. Barra de herramientas lateral

En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4  las siguientes herramientas:

 José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO

Barra herramientas lateral. M ódulo de c álculo d e asiento de pilotes.

Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:

Ve ntana de finic ión del pilote. Mó dulo de c álculo de asiento de p ilotes.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo. En ella, el usuario puede definir la forma del pilote, longitud, tipo de pilote y elegir entre pilote aislado o grupo de pilotes. En caso de elegir el cálculo de un grupo de pilotes, el usuario debe definir la geometría del grupo de pilotes en función del número de filas y columnas, y la separación entre ambas.

Por otro lado, el usuario también tendrá que definir el valor medio del módulo de deformación E y el módulo de Poisson ν, del terreno en la zona de interés. La zona de interés es el volumen de terreno comprendido entre los dos niveles siguientes: • Por encima de las puntas, hasta una altura igual a un tercio de la longitud enterrada de los pilotes. Si los pilotes están empotrados en roca una altura menor, se considerará únicamente la zona de empotramiento en roca. • Por debajo de las puntas, una profundidad igual al ancho del grupo salvo que a mayor profundidad existan suelos especialmente blandos, en cuyo caso se ampliará esta profundidad hasta dos veces el ancho del grupo.

Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:

Ve ntana nivel freático. M ódulo de c álculo de asiento de pilotes.

El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y a la cota en la que se encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para el cálculo del peso efectivo del pilote.

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Botón que abre la ventana de definición de la carga en cabeza del pilote para la cual será calculado el asiento.

Ve ntana c arg as sobre el pilote. Mód ulo de c álculo de a siento de p ilotes.

El usuario debe definir dicha carga vertical para el pilote aislado y para el grupo de pilotes (si este tipo de cálculo está activado).

Botón que abre la ventana de opciones de cálculo:

Ventana op c iones de c álc ulo. Mó dulo de c álculo de asiento de pilotes.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO En esta ventana, el usuario podrá:  



Elegir considerar o no el peso del pilote. Elegir si quiere promediar o no el valor de la resistencia por punta en la zona de influencia del pilote. Definir lo coeficientes para determinar la longitud de pilote deformable. Para el cálculo de la longitud de cálculo del pilote deformable, el programa realiza una media ponderada entre los valores de α (tanto por uno de la longitud real del pilote) cuando el pilote trabaja exclusivamente por punta (pilote columna) y cuando trabaja exclusivamente por fuste (pilote flotante) en función de los valores de resistencia por punta y fuste reales. En la GCOC se define un valor de α de 1,00 para pilotes por punta y de 0,67 para pilotes flotantes. La ROM considera un valor de α  para pilotes por punta de 1,00 y de 0,50 para pilotes flotantes.

4.7.2. Características de los estratos en este módulo.

Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “ Edición” del módulo, se abrirá la siguiente ventana:

Ve ntana ed ición de estratos. Módulo de c álculo de a siento de p ilotes.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO En ella, el usuario puede: -

-

asignar descripción al estrato, definir su color, definir la profundidad en la que se encuentra el techo del estrato, definir las resistencias por fuste y por punta del estrato. En este caso el usuario puede elegir entre poner valores constantes de la resistencia o considerar valores variables con la profundidad (definiendo gradiente y valor máximo). definir los coeficientes de seguridad tanto para la resistencia por fuste como por punta del estrato y para cada combinación definida (ver definición de combinaciones en el punto 3.4).

4.7.3. Interpretación de los resultados.

Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas en cabeza, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados ”. 

En la pestaña “Resumen” encontramos:

Área 1

Área 2

Área 3

Ve ntana resumen. Mó dulo de c álculo de a siento de p ilotes.

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

 

Área 1:  el programa muestra el resumen de las características de la cimentación y el resumen de las cargas sobre cimentación. Área 2: el programa muestra el resumen de los datos de los estratos. Área 3: el programa muestra una gráfica de la variación del rozamiento por fuste y por punta en función de la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de las curvas y decidir si quiere o no que se dibuje en el gráfico la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático.

Parámetros de visualizac ión de las g ráfica s. Módulo de c álculo de asiento de p ilotes. 

En la pestaña “Resultados ” encontramos:

Área 1

Área 2

Ve ntana resultados. Mód ulo de c álculo de asiento de p ilotes.





Área 1:  zona donde el programa muestra la rigidez calculada de la cimentación así como el asiento esperable. Área 2: el programa muestra la ley de asientos de la cimentación en función de la carga en cabeza. También se indica el punto donde se sitúa

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la carga y el asiento esperado. El botón permite al usuario modificar el color de la ley y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula.

Parámetros de visualización de las g ráfica s. Módulo de c álculo de asiento de pilotes.

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4.8. COMPROBACIÓN DE RESISTENCIA HORIZONTAL

:

En este módulo, el programa realiza la comprobación de Resistencia Horizontal en cimentaciones profundas. Dicha comprobación suele ser determinante en pilotes poco empotrados o muy resistentes respecto a la propia resistencia lateral del terreno frente a sus empujes (situación “pilote corto”). El programa calcula un coeficiente de seguridad como cociente de la fuerza aplicada a una distancia “e” de la cabeza entre la fuerza, H rot, fuerza que produce la rotura del terreno por empuje pasivo, que se estima siguiendo el siguiente esquema y ecuaciones:

Donde: Hrot, es la carga de rotura dada por:

     R, es la reacción total del terreno dada por:



    ∙  ∙  CR, es la contrarreacción que se genera en la punta y viene dada por:

    ∙  ∙  , es la presión de rotura que viene dado por:

σ

  9 3∙45 2  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO σ’v(z),

es la presión efectiva a la profundidad z.

4.8.1. Barra de herramientas lateral

En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4  las siguientes herramientas:

Barra herramientas lateral. Módulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.

Botón de definición de la fuerza aplicada, F, en el pilote y la distancia equivalente, e, desde la cabeza:

Ve ntana fuerza y exc entric idad . Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.

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Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:

Ve ntana de finición de l pilote. Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.

Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo. En ella, el usuario puede definir la forma, longitud y tipo de pilote. ´

Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:

Ve ntana nivel freá tic o. Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.

El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y la cota en la que se encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para el cálculo de la presión efectiva del terreno.

Botón que abre la ventana de opciones de cálculo del módulo:

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Ve ntana opc iones de c álculo. Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.

En esta ventana, el usuario podrá definir una zona en la que el terreno superior no colabore en la resistencia horizontal (para pilotes en cursos fluviales, cargas horizontales alternativas que separan el pilote del terreno, etc.) Para evaluar esta situación, el usuario puede introducir una longitud que no contribuye en función del diámetro del pilote. La GCOC y la ROM asumen esta longitud como un mínimo de 1,5 diámetros.

4.8.2. Características de los estratos en este módulo.

Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “ Edición” del módulo, se abrirá la siguiente ventana:

Ve ntana ed ición de estratos. Módulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.

En ella, el usuario puede: -

asignar descripción al estrato, definir su color,  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO -

definir la profundidad en la que se encuentra el techo del estrato, definir las características geotécnicas del estrato como densidad aparente, densidad sumergida, ángulo de rozamiento interno y cohesión.

4.8.3. Interpretación de los resultados.

Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas en cabeza, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados ”. 

En la pestaña “Resumen” encontramos:

Área 1

Área 2

Área 3

Ve ntana resumen. Mó dulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.







Área 1:  el programa muestra el resumen de las características de la cimentación, resumen de las cargas sobre cimentación y espesor en diámetros de la capa superficial de terreno no colaborante en la resistencia horizontal. Área 2: el programa muestra el resumen de los datos de los estratos (cotas y características geotécnicas). Área 3: el programa muestra una gráfica de la distribución de la Presión de Rotura según la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de la curva y decidir si quiere o no que se dibuje en el gráfico la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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Parámetros de visualizac ión de las g ráfica s. Módulo de c álculo de asiento de p ilotes. 

En la pestaña “Resultados ” encontramos:

Área 2

Área 1

Ve ntana resultados. Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.





Área 1: zona donde el programa muestra los resultados obtenidos de las fuerzas que intervienen en el problema junto al coeficiente de seguridad obtenido. Área 2: el programa muestra el esquema de cargas sobre el pilote y la resultante de las cargas. El botón permite al usuario modificar el color de la ley de presiones y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, divisorias de estratos y el Nivel Freático.

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Parámetros de visualizac ión de las g ráfica s. Módulo de c álculo de asiento de p ilotes.

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4.9. CÁLCULO DE RESISTENCIAS UNITARIAS

:

En este módulo, el programa calcula las resistencias unitarias de estratos en función de sus propiedades geotécnicas y siguiendo la Guía de Cimentaciones de Obras de Carretera, las Recomendaciones en Obras Marítimas o el Código Técnico de la Edificación. Nada más abrir el módulo, el programa pregunta cuál es la normativa que se quiere seguir:

Ve ntana selec c ión de normativa. Mód ulo de c álculo de resistenc ias unitarias.

A partir de ese momento, el módulo se divide en tres ventanas posibles:

Ve ntana de c álc ulo sig uiendo la G uía de C imentac iones en O bras de C arretera.

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Ve ntana d e c álc ulo siguiendo las Rec omendac iones en Obras Marítimas.

Ve ntana de c álc ulo sig uiendo el C ódig o Téc nic o de la Edific ac ión.

4.9.1. Esquema del módulo.

Independientemente de la ventana de cálculo abierta en este módulo, todas tienen las siguientes áreas y botones:

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Área 1

Área 3

Área 2

Área 4

Esquema g eneral de c ualquier normativa. 

 



Área 1:  zona donde se indica la normativa que se está utilizando en el módulo. Área 2: Zona de introducción de datos de los pilotes. Área 3: Zona de introducción de los datos geotécnicos del terreno. Dentro de éste área existen diversas pestañas para la obtención de las resistencias por distintas metodologías. Área 4: Zona de resultados donde el programa ofrece los resultados de las resistencias unitarias calculadas y los coeficientes de seguridad recomendados.

En cuanto a los botones:

Este botón realiza la tarea de calcular los datos facilitados, presentando los resultados en el Área 4.

Este botón, solo disponible tras realizar un cálculo, ofrece los listados de cálculo de dicho módulo. El programa arroja una vista previa del listado de cálculo que podrá mandar a impresora pulsando el botón superior izquierdo de la pantalla.

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Impresión de resultados.

Dicho botón está deshabilitado para las licencias de evaluación del programa y por tanto, en ese caso, no se podrá enviar a impresión (vea punto “5. Limitaciones versión de evaluación” para conocer las restricciones de la versión de prueba). Nota: En las pestañas de Mohr Coulomb, comunes a todas las normativas, el programa solicita el valor de la tensión s para la cual se evalúa la resistencia. Hay que tener en cuenta que esta tensión suele ser diferente para la punta (tensión del terreno sobre el nivel de la punta) y para el fuste (tensión al nivel considerado, que integra los valores a lo largo del fuste del pilote). Por tanto se debe calcular una de las resistencias (por punta o fuste) con su valor de tensión correspondiente para posteriormente cambiar el valor de la tensión y calcular el otro valor de resistencia.

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4.10. DISTRIBUCIÓN DE CARGAS

:

En este módulo, el programa realiza un reparto de cargas en un encepado en función de la disposición geométrica de los pilotes y su rigidez relativa. El método consiste en considerar los pilotes articulados en cabeza y que el encepado es infinitamente rígido. Por tanto se sigue el siguiente reparto según las fórmulas conocidas de Resistencia de Materiales:

 ∙   ∙ ∙    ∙ ∙   ∑  ∑  ∑     ∙        ∑  ∙  ∑    ∙   ∙       ∑  ∙   ∑    ∙  Las cargas están referidas a la cota de la cabeza de los pilotes (cara inferior del encepado), por lo que el usuario deberá realizar el transporte de cargas correspondiente hasta la cara inferior del encepado. Este procedimiento de cálculo de esfuerzos sobre las cabezas de los pilotes no debe ser utilizado cuando las fuerzas horizontales son claramente condicionantes del proyecto, como suele ocurrir en las cimentaciones profundas de estribos de puentes o de muros de contención. 4.10.1. Barra lateral de herramientas.

En este módulo, aunque se sigue el área de trabajo con tres pestañas (“Edición”, “Resumen”, “Resultados”), no se definen estratos, si no que se define la situación en planta de los pilotes en una cimentación.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO Al igual que en otros módulos, se tiene una barra lateral izquierda de herramientas compuesta por los siguientes botones:

Barras de he rramientas. Mód ulo distribuc ión de c arg as.

Estos tres botones controlan la visión de la situación en planta de la cimentación: acercando, alejándose o haciendo un zoom completo. Este botón abre la ventana de definición de coordenadas y diámetros de los pilotes en la cimentación:

Ve ntana d e d efinición de c oordenada s de pilotes. Mód ulo distribución de c arg as.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO En dicha ventana, el usuario puede elegir el número de pilotes que existirá en la cimentación así como las coordenadas y diámetros de estos. El origen de coordenadas se considera el punto de aplicación de las cargas en el encepado. Para facilitar la introducción el usuario también puede elegir grupos de pilotes predefinidos en el programa, pulsando en el icono de estos, en el lateral izquierdo de la ventana. Estos grupos son:

G rupo de 2 pilotes

G rupo de 6 pilotes

G rupo de 3 pilotes

G rupo d e 4 pilotes

G rupo rec tangular de m x n pilotes

Botón que abre la ventana de definición de cargas en encepado:

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Ve ntana de definic ión de c arg as. Módulo distribución de c arg as.

En dicha ventana el usuario define las cargas que llegan al encepado (considerando punto de aplicación de las cargas el origen de coordenadas y a cota de cabeza de los pilotes) para cada combinación de acciones. Ver en el punto 3.4 cómo se definen las combinaciones de acciones en el programa.

4.10.2. Interpretación de los resultados.

Una vez definida la disposición de los pilotes en el encepado y las cargas sobre este, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados del reparto de las acciones en la pestaña “Resultados”. 

En la pestaña “Resumen” encontramos:

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO

Área 1

Área 2

Ve ntana resumen. Mód ulo distribución de c arg as.







Área 1:  el programa muestra el resumen de las cargas introducidas en el encepado. Área 2: el programa muestra el resumen de las coordenadas y diámetros de los pilotes en el encepado.

En la pestaña “Resultados ” encontramos:

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO

Área 1 Área 2

Ve ntana resultados. Mód ulo distribuc ión de c arg as. 



Área 1: zona donde el usuario elige la combinación de acciones sobre la que quiere ver los resultados. Área 2: zona donde el programa muestra el reparto de acciones en cada pilote. También se muestran en una tabla resumen, las acciones máximas y mínimas.

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4.11. ARMADO DE SECCIONES

:

En este módulo, el programa realiza el dimensionamiento o comprobación de la armadura a flexión y a cortante de secciones circulares de hormigón, siguiendo la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08. El módulo tiene dos áreas de trabajo bien definidas:

Área 2

Área 1

Ve ntana p rincipal Módulo a rmado de secc iones. 

Área 1:  zona donde el usuario define las dimensiones del pilote, características resistentes del hormigón y del acero y por último, la armadura dispuesta en el pilote (tanto armadura longitudinal, como transversal). El botón armado:

abre la ventana de opciones de cálculo de

Ventana opc iones de c álc ulo. Módulo armado de secc iones.

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

En dicha ventana el usuario puede definir los coeficientes parciales de seguridad de los materiales, así como el factor de cansancio para el hormigón comprimido. Por defecto, el programa viene con los valores indicados en la EHE-08 (para el coeficiente de cansancio EHE-08 en general aplica 1, pero para elementos comprimidos es recomendable 0,85). Área 2: zona donde el programa permite la evaluación o cálculo de la armadura del pilote, tanto a flexión (ver pestaña “Flexión”) como a cortante (ver pestaña “Cortante”). En todas las pestañas de este área, se tiene un botón de impresión de listados que permite al usuario obtener listados de los cálculos realizados por el programa.

4.11.1. Opción de cálculo de la armadura longitudinal: Flexión. En la pestaña “Flexión” del módulo (ver Área 2 anteriormente definida) el usuario puede: 

Comprobar una armadura definida por el usuario . Ver pestaña “Comprobación”.

Ve ntana c omprobac ión a flexión. Mód ulo armado d e sec c iones.

En esta pestaña el usuario define los esfuerzos a los que está sometida la sección: axil de diseño, Nd, y momento flector de diseño, M d; y el programa calcula el coeficiente de seguridad, CS, de la sección. Valores de CS menores que 1,00 indican que la armadura es insuficiente para resistir con los esfuerzos y valores mayores de 1,00 significan que el armado propuesto resiste los esfuerzos indicados.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO



Calcular el armado necesario en función de unos esfuerzos dados.   Ver pestaña “Dimensionamiento”.

Ve ntana dimensionamiento a flexión. Módulo armado de sec c iones.



En esta pestaña el usuario define los esfuerzos a los que está sometida la sección: axil de diseño, Nd, momento flector de diseño, Md, así como el número de barras a disponer. El programa realiza un barrido de diámetros posibles de las barras hasta que el CS es superior a la unidad. Cuando encuentra un diámetro válido, el programa se detiene y escoge el diámetro comercial más cercano que cumpla, ofreciendo para este último el CS obtenido para la sección. Calcular el diagrama de interacción Axil/Momento.  Ver pestaña “Diagrama de interacción”.

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Ve ntana diag rama de interac c ión. Módulo armado de secc iones.

En esta pestaña el usuario obtiene el Diagrama de Interacción en función de la armadura definida así como para la sección sin armadura. También permite representar puntos dentro de esa gráfica obteniendo el coeficiente de seguridad asociado. El botón permite al usuario ver una tabla de los puntos del diagrama y exportarlos a Excel o a un archivo TXT.

NOTA 1: En los casos anteriores e programa solicita el recubrimiento. El valor a introducir es la menor distancia entre el perímetro de la armadura longitudinal y el perímetro exterior del pilote. NOTA 2: Un valor de axil positivo comprime el pilote. Un axil negativo lo tracciona.  José Antonio Agudelo Zapata Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO NOTA 3: El programa no calcula las cuantías necesarias mínimas ni máximas, únicamente la armadura estricta a partir de los valores de cálculo designados. El usuario debe comprobar dichas cuantías según la normativa con la que este trabajando.

4.11.2. Opción de cálculo de la armadura transversal: Cortante. En la pestaña “Cortante” del módulo (ver Área 2 anteriormente definida) el usuario puede: 

Comprobar una armadura definida por el usuario . Ver pestaña “Comprobación”.

Ventana c omprobac ión a c ortante. Módulo armado de sec c iones.

En esta pestaña el usuario obtiene la resistencia a cortante de la sección según la armadura definida. 

Calcular la armadura transversal necesaria para resistir un cortante de diseño. Ver pestaña “Dimensionamiento”.

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CPILOTE ©. MANUAL DE USUARIO

Ve ntana dimensionamiento a c ortante. Módulo armado de secc iones.

En esta pestaña, el usuario puede obtener la cuantía necesaria de armadura transversal en función del cortante de diseño definido.

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