Calculadora de capacidad de carga de pilotes

Describe el pilote, su carga y los estratos que atraviesa. El motor de Rischio calcula la resistencia por fuste estrato por estrato, la resistencia por punta y, para un grupo, su capacidad como pilotes sueltos y como bloque, como lo hace el estudio. Es gratis y no pide cuenta.

Cómo calcula

Un pilote lleva su carga por fricción a lo largo del fuste y por apoyo en la punta: $Q_u = Q_s + Q_p$.

El fuste se corta en cada límite de estrato. En cada estrato el pilote suma $Q_{s,i} = f_s\,p\,\Delta L_i$, con $p$ su perímetro y $\Delta L_i$ el largo dentro del estrato.

• En arcilla, a corto plazo, el método α: $f_s = \alpha\,c_u$, con el factor de adherencia $\alpha$ según la relación $c_u/p_a$. Va de 1 en una arcilla muy blanda a 0,34 en una muy firme.
• En arena, el método β: $f_s = K\,\sigma'_v \tan\delta$, con $\delta = 0.8\,\phi'$ y $K$ un múltiplo de $K_0 = 1 - \sin\phi'$: $K_0$ para un pilote excavado, $1.3\,K_0$ para uno hincado de menos de 0,3 m y $1.7\,K_0$ para uno mayor. $\sigma'_v$ deja de crecer en la profundidad crítica, $z_c = 15D$.

La punta apoya $Q_p = q_p A_p$ sobre el estrato donde descansa, según Meyerhof. En arcilla, $q_p = 9\,c_u$. En arena,

con $q'$ el esfuerzo efectivo en la punta y $N_q^{\ast}$ el factor de Meyerhof para $\phi'$, que crece rápido con él: 115 a 34° y 346 a 40°.

Un grupo de $n$ pilotes puede fallar pilote por pilote, $n\,Q_u$, o como bloque: los pilotes y el suelo entre ellos, como un solo pilote grande con el contorno del grupo. Manda el menor, $Q_g = \min(\eta, 1)\,n\,Q_u$, con la eficiencia $\eta = Q_{bloque}/(n\,Q_u)$. Un pilote solo, o un grupo, necesita un factor de seguridad de 3 o más sobre su carga.

Cada paso, con sus tablas, está en los docs: resistencia por fuste, resistencia por punta y grupos.

Cómo usarla

1. Elige cómo se instala el pilote, hincado o excavado, y su sección, circular o cuadrada.
2. Da su diámetro o su lado, su largo bajo el terreno y la carga vertical. Para un grupo, da los pilotes en cada sentido y su separación entre ejes; la carga es entonces la del grupo.
3. Activa el nivel freático si lo hay, con su profundidad.
4. Describe los estratos de arriba abajo, hasta tres: arcilla con su resistencia no drenada $c_u$, o arena con su ángulo de fricción $\phi'$. El último sigue hacia abajo, bajo la punta.

Los resultados muestran la capacidad del pilote o del grupo y su factor de seguridad, el pilote dibujado entre sus estratos con la resistencia por fuste, una tabla con lo que aporta cada estrato y otra con la punta y el grupo. Restablecer el ejemplo vuelve a un pilote hincado de 15 m que atraviesa arcilla blanda y apoya en arena densa. Para guardar el modelo, sumar más estratos o sacar la memoria de cálculo con cada paso, diséñalo en la herramienta de pilotes de Rischio.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la capacidad de carga de un pilote?

Se suma la fricción a lo largo del fuste, estrato por estrato, y el apoyo en la punta: $Q_u = Q_s + Q_p$. En arcilla, la fricción del fuste sale de la resistencia no drenada (método α), y en arena, del esfuerzo efectivo y el ángulo de fricción (método β). Dividida entre un factor de seguridad, da la carga que el pilote puede tomar.

¿Qué diferencia hay entre la resistencia por fuste y por punta?

La resistencia por fuste, o fricción lateral, es el agarre del suelo a lo largo de los lados del pilote. La resistencia por punta es el apoyo del suelo bajo su extremo. Un pilote de fricción en arcilla lleva casi toda su carga por el fuste, y uno de punta sobre arena densa o roca, sobre todo por la punta.

¿Qué factor de seguridad se usa en pilotes?

Por lo general entre 2 y 3. Cuanto más se confirma la capacidad en obra, con pruebas de carga o ensayos dinámicos, menor puede ser el factor. Esta calculadora pide 3, el valor usual cuando la capacidad sale solo de un cálculo estático.

¿Qué es la eficiencia de un grupo de pilotes?

La relación entre lo que el grupo resiste como bloque y la suma de sus pilotes uno por uno, $\eta = Q_{bloque}/(n\,Q_u)$. Por debajo de 1, falla primero el bloque, algo que pasa con pilotes muy juntos en arcilla. Desde 1, los pilotes fallan uno por uno y el grupo resiste $n\,Q_u$.

¿Cuándo usar pilotes de cimentación?

Cuando el suelo cerca de la superficie no puede llevar la carga con zapatas: arcillas blandas, rellenos sueltos o suelos que se pueden socavar o hinchar. Los pilotes bajan la carga a estratos más firmes y también sirven para cargas de arranque o laterales grandes.