NORMA TCNICA DE EDIFICACIN

E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES

NDICE

1 CAPTULO 1. GENERALIDADES 1.1 OBJETIVO ....................................................................................................................................................... 6

1.2 MBITO DE APLICACIN .............................................................................................................................. 6

1.3 OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS ...................................................................................................... 6

1.4 ESTUDIOS DE MECNICA DE SUELOS (EMS) .......................................................................................... 7

1.5 ALCANCE DEL EMS ...................................................................................................................................... 7

1.6 RESPONSABILIDAD PROFESIONAL POR EL EMS .................................................................................... 7

1.7 RESPONSABILIDAD POR APLICACIN DE LA NORMA ............................................................................ 7

1.8 INTERPRETACIN DE LA NORMA .............................................................................................................. 7

1.9 RESPONSABILIDAD DEL SOLICITANTE ..................................................................................................... 7

2. CAPTULO 2. ESTUDIOS 2.1 INFORMACIN PREVIA ................................................................................................................................ 8

2.2 TCNICAS DE INVESTIGACIN ................................................................................................................... 9

2.3 PROGRAMA DE INVESTIGACIN .............................................................................................................. 16

2.4 INFORME DEL EMS ..................................................................................................................................... 20

3 CAPTULO 3. ANLISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIN 3.1 CARGAS A UTILIZAR ................................................................................................................................... 24

3.2 ASENTAMIENTO TOLERABLE ................................................................................................................... 24

3.3 CAPACIDAD DE CARGA ............................................................................................................................. 25

3.4 FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA POR CORTE ............................................................ 25

3.5 PRESIN ADMISIBLE .................................................................................................................................. 25

4 CAPTULO 4. CIMENTACIONES SUPERFICIALES 4.1 DEFINICIN .................................................................................................................................................. 26

4.2 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIN ........................................................................................................... 26

4.3 PRESIN ADMISIBLE .................................................................................................................................. 26

4.4 CIMENTACIN SOBRE RELLENOS ........................................................................................................... 26

4.5 CARGAS EXCNTRICAS ............................................................................................................................ 28

4.6 CARGAS INCLINADAS ................................................................................................................................ 28

4.7 CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES .................................................................................. 28

5 CAPTULO 5. CIMENTACIONES PROFUNDAS 5.1 DEFINICIN .................................................................................................................................................. 30

5.2 CIMENTACIN POR PILOTES .................................................................................................................... 30

5.3 CIMENTACIN POR PILARES .................................................................................................................... 33

5.4 CAJONES DE CIMENTACIN ..................................................................................................................... 34

6 CAPTULO 6. PROBLEMAS ESPECIALES DE CIMENTACIN 6.1 SUELOS COLAPSABLES ............................................................................................................................ 35

6.2 ATAQUE QUMICO POR SUELOS Y AGUAS SUBTERRNEAS .............................................................. 36

6.3 SUELOS EXPANSIVOS ............................................................................................................................... 37

6.4 LICUACIN O LICUEFACCIN DE SUELOS ............................................................................................. 39

6.5 SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONES ..................................................................................................... 43

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ANEXO I. GLOSARIO ......................................................................................................................................... 46 ANEXO II. GEOTECNIA, PRUEBA DE PENETRACIN DINMICA SUPERPESADA ................................... 49 ANEXO III. AUSCULTACIN DINMICA MEDIANTE EL CONO TIPO PECK (CTP) ...................................... 55

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CAPTULO 1 GENERALIDADES

1.1 OBJETIVO

El objetivo de esta Norma es establecer los requisitos para la ejecucin de Estudios de Mecnica de Suelos (EMS), con fines de cimentacin, de edificaciones y otras obras indicadas en esta Norma. Los EMS se ejecutarn con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilizacin racional de los recursos.

1.2 MBITO DE APLICACIN

El mbito de aplicacin de la presente Norma comprende todo el territorio nacional. Las exigencias de esta Norma se consideran mnimas. La presente Norma no toma en cuenta los efectos de los fenmenos de geodinmica externa y no se aplica en los casos que haya presuncin de la existencia de ruinas arqueolgicas; galeras u oquedades subterrneas de origen natural o artificial. En ambos casos debern efectuarse estudios especficamente orientados a confirmar y solucionar dichos problemas.

1.3 OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS 1.3.1 Casos donde existe obligatoriedad

Es obligatorio efectuar el EMS en los siguientes casos: a) Edificaciones en general, que alojen gran cantidad de personas, equipos costosos

o peligrosos, tales como: colegios, universidades, hospitales y clnicas, estadios, crceles, auditorios, templos, salas de espectculos, museos, centrales telefnicas, estaciones de radio y televisin, estaciones de bomberos, archivos y registros pblicos, centrales de generacin de electricidad, sub-estaciones elctricas, silos, tanques de agua y reservorios, empresas prestadoras de servicios pblicos, entidades pblicas y privadas e instalaciones militares en general.

b) Cualquier edificacin no mencionada en a) de uno a tres pisos, que ocupen individual o conjuntamente ms de 500 m2 de rea techada en planta.

c) Cualquier edificacin no mencionada en a) de cuatro o ms pisos de altura, cualquiera que sea su rea.

d) Edificaciones industriales, fbricas, talleres o similares. e) Edificaciones especiales cuya falla, adems del propio colapso, represente

peligros adicionales importantes, tales como: reactores atmicos, grandes hornos, depsitos de materiales inflamables, corrosivos o combustibles, paneles de publicidad de grandes dimensiones y otros de similar riesgo.

f) Cualquier edificacin que requiera el uso de pilotes, pilares o plateas de fundacin. g) Cualquier edificacin adyacente a taludes o suelos que puedan poner en peligro

su estabilidad.

En los casos en que es obligatorio efectuar un EMS, de acuerdo a lo indicado en este numeral, el informe del EMS correspondiente deber ser firmado por un Profesional Responsable (PR). En estos mismos casos deber incluirse en los planos de cimentacin una transcripcin literal del Resumen de las Condiciones de Cimentacin del EMS (Ver 2.4.1.a)

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1.3.2 Casos donde no existe obligatoriedad de elaborar un EMS de acuerdo al numeral 2.4.

Slo en caso de lugares con condiciones de cimentacin conocida debidas a depsitos de suelos uniformes tanto vertical como horizontalmente, sin los problemas especiales de cimentacin indicados en el Capitulo 6, con reas techadas en planta de primer piso menores que 500 m2 , de hasta tres pisos y sin stano, el PR podr asumir los valores de la Presin Admisible del Suelo, profundidad de cimentacin y cualquier otra consideracin concerniente a la Mecnica de Suelos, basndose en no menos de 3 puntos de investigacin hasta la profundidad mnima p indicada en el numeral 2.3.2.c. Estos datos, incluyendo los perfiles de suelos, plano de ubicacin de los puntos de investigacin y fotografas, debern figurar en un Informe Tcnico que deber elaborar el PR, el que no constituye un EMS. En caso que la estimacin indique la necesidad de usar cimentacin especial, profunda o por platea, se deber efectuar un EMS de acuerdo a los numerales 2.3 y 2.4.

1.4 ESTUDIOS DE MECNICA DE SUELOS (EMS)

Son aquellos que cumplen con todos los requisitos de la presente Norma, con el Programa de Investigacin descrito en el numeral 2.3 y que se plasman en un informe segn lo indicado en el numeral 2.4.

1.5 ALCANCE DEL EMS

La informacin del EMS es vlida solamente para el rea y tipo de obra indicadas en el informe firmado por el PR. Los resultados e investigaciones de campo y laboratorio, as como el anlisis, conclusiones y recomendaciones del EMS, slo se aplicarn al terreno y edificaciones comprendidas en el mismo. No podrn emplearse en otros terrenos, para otras edificaciones, o para otro tipo de obra.

1.6 RESPONSABILIDAD PROFESIONAL POR EL EMS

Todo EMS deber ser firmado por el PR que, por lo mismo, asume la responsabilidad del contenido y de las conclusiones del informe. El PR no podr delegar a terceros dicha responsabilidad.

1.7 RESPONSABILIDAD POR APLICACIN DE LA NORMA

Las entidades encargadas de otorgar la ejecucin de las obras y la Licencia de Edificacin son las responsables de hacer cumplir esta Norma. Dichas entidades no autorizarn la ejecucin de las obras, si el proyecto no cuenta con un EMS o el informe del PR en el caso del numeral 1.3.2, para el rea y tipo de obra especfico.

1.8 INTERPRETACIN DE LA NORMA La interpretacin de la presente Norma slo podr ser realizada por un Ingeniero Civil, registrado y habilitado por el Colegio de Ingenieros del Per.

1.9 RESPONSABILIDAD DEL SOLICITANTE

Proporcionar la informacin indicada en el numeral 2.1 y garantizar el libre acceso al terreno para efectuar la investigacin del campo.

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CAPTULO 2 ESTUDIOS

2.1 INFORMACIN PREVIA

Es la que se requiere para ejecutar el EMS. Los datos indicados en los numerales 2.1.1, 2.1.2.a, 2.1.2.b y 2.1.3 sern proporcionados por quien solicita el EMS (el Solicitante) al PR antes de ejecutarlo. Los datos indicados en los numerales restantes sern obtenidos por el PR.

2.1.1 Del terreno a investigar

a) Plano de ubicacin y accesos. b) Plano topogrfico con curvas de nivel. Si la pendiente promedio del terreno fuera

inferior al 5%, bastar un levantamiento planimtrico. En todos los casos se harn indicaciones de linderos, usos del terreno, obras anteriores, obras existentes, situacin y disposicin de acequias y drenajes. En el plano deber indicarse tambin, la ubicacin prevista para las obras. De no ser as, el programa de investigacin (ver el numeral 2.3), cubrir toda el rea del terreno.

c) La situacin legal del terreno.

2.1.2 De la obra a cimentar

a) Caractersticas generales acerca del uso que se le dar, nmero de pisos, niveles de piso terminado, rea aproximada, tipo de estructura, nmero de stanos, luces y cargas estimadas.

b) En el caso de edificaciones especiales (que transmitan cargas concentradas importantes, que presenten luces grandes, alberguen maquinaria pesada o que vibren, que generen calor o fro o que usen cantidades importantes de agua), deber contarse con la indicacin de la magnitud de las cargas a transmitirse a la cimentacin y niveles de piso terminado, o los parmetros dinmicos de la mquina, las tolerancias de las estructuras a movimientos totales o diferenciales y sus condiciones lmite de servicio y las eventuales vibraciones o efectos trmicos generados en la utilizacin de la estructura.

c) Los movimientos de tierras ejecutados y los previstos en el proyecto. d) Para los fines de la determinacin del Programa de Investigacin Mnimo (PIM) del

EMS (ver el numeral 2.3.2), las edificaciones sern calificadas, segn la Tabla 1, donde A, B y C designan la importancia relativa de la estructura desde el punto de vista de la investigacin de suelos necesaria para cada tipo de edificacin, siendo el A ms exigente que el B y ste que el C.

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TABLA 1 TIPO DE EDIFICACIN PARA DETERMINAR

EL NMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACIN (TABLA 6)

CLASE DE ESTRUCTURA DISTANCIA

MAYOR ENTRE APOYOS (m)

NMERO DE PISOS (Incluidos los stanos)

3 4 a 8 9 a 12 > 12

APORTICADA DE ACERO < 12 C C C B

PRTICOS Y/O MUROS DE CONCRETO < 10 C C B A

MUROS PORTANTES DE ALBAILERA < 12 B A --- ---

BASES DE MQUINAS Y SIMILARES Cualquiera A --- --- ---

ESTRUCTURAS ESPECIALES Cualquiera A A A A

OTRAS ESTRUCTURAS Cualquiera B A A A

Cuando la distancia sobrepasa la indicada, se clasificar en el tipo de edificacin inmediato superior.

TANQUES ELEVADOS Y SIMILARES

9 m de altura 9 m de altura B A

2.1.3 Datos generales de la zona

El PR recibir del Solicitante los datos disponibles del terreno sobre: a) Usos anteriores (terreno de cultivo, cantera, explotacin minera, botadero, relleno

sanitario, etc.). b) Construcciones antiguas, restos arqueolgicos u obras semejantes que puedan

afectar al EMS.

2.1.4 De los terrenos colindantes Datos disponibles sobre EMS efectuados

2.1.5 De las edificaciones adyacentes

Nmeros de pisos incluidos stanos, tipo y estado de las estructuras. De ser posible tipo y nivel de cimentacin.

2.1.6 Otra informacin

Cuando el PR lo considere necesario, deber incluir cualquier otra informacin de carcter tcnico, relacionada con el EMS, que pueda afectar la capacidad portante, deformabilidad y/o la estabilidad del terreno.

2.2 TCNICAS DE INVESTIGACIN 2.2.1 Tcnicas de Investigacin de Campo

Las Tcnicas de Investigacin de Campo aplicables en los EMS son las indicadas en la Tabla 2.

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TABLA 2 DESCRIPCIN NORMA APLICABLE*

SUELOS. Mtodo de ensayo de penetracin estndar SPT. NTP 339.133:1999

SUELOS. Mtodo para la clasificacin de suelos con propsitos de ingeniera (sistema unificado de clasificacin de suelos SUCS). NTP 339.134:1999

SUELOS. Mtodo de ensayo estndar para la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el mtodo del cono de arena. ** NTP 339.143:1999

SUELOS. Mtodos de ensayos estndar para densidad in situ del suelo y suelo agregado por medio de mtodos nucleares (profundidad superficial). NTP 339.144:1999

SUELOS. Ensayo de penetracin cuasi-esttica profunda de suelos con cono y cono de friccin (CPT). NTP 339.148:2000

SUELOS. Descripcin e identificacin de suelos. Procedimiento visual manual. NTP 339.150:2001

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la capacidad portante del suelo por carga esttica y para cimientos aislados. NTP 339.153:2001

SUELOS. Mtodo normalizado para ensayo de corte por veleta de campo de suelos cohesivos. NTP 339.155:2001

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la auscultacin con penetrmetro dinmico ligero de punta cnica (DPL). NTP 339.159:2001

SUELOS. Prctica para la investigacin y muestreo de suelos por perforaciones con barrena. NTP 339.161:2001

SUELOS. Gua normalizada para caracterizacin de campo con fines de diseo de ingeniera y construccin. NTP 339.162:2001

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado de corte por veleta en miniatura de laboratorio en suelos finos arcillosos saturados. NTP 339.168:2002

SUELOS. Prctica normalizada para la perforacin de ncleos de roca para la investigacin del sitio. NTP 339.173:2002

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la medicin de la densidad de suelos y rocas in-situ por el mtodo de reemplazo con agua en un pozo de exploracin. **

NTP 339.253:2003

SUELOS. Mtodos de ensayo estndar para la determinacin de la densidad y peso unitario de suelos in situ por el mtodo del baln de jebe. **

NTP 339.256:2004

Cono Dinmico Superpesado (DPSH) - ver ANEXO II UNE 103-801:1994

Auscultacin Dinmica mediante el Cono Tipo Peck (CTP) (ver ANEXO III)

* En todos los casos se utilizar la ltima versin de la Norma. ** Estos ensayos solo se emplearn para el control de la compactacin de rellenos Controlados o de

Ingeniera.

NOTA: Los ensayos de densidad de campo, no podrn emplearse para determinar la densidad relativa y la presin admisible de un suelo arenoso.

2.2.2 Aplicacin de las Tcnicas de Investigacin

La investigacin de campo se realizar de acuerdo a lo indicado en el presente Captulo, respetando las cantidades, valores mnimos y limitaciones que se indican en esta Norma y adicionalmente, en todo aquello que no se contradiga, se aplicar lo indicado en la NTP 339.162:2001.

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a) Pozos o Calicatas y Trincheras

Son excavaciones de formas diversas que permiten una observacin directa del terreno, as como la toma de muestras y la realizacin de ensayos in situ que no requieran confinamiento. Las calicatas y trincheras sern realizadas segn la NTP 339.162:2001. El PR deber tomar las precauciones necesarias a fin de evitar accidentes.

b) Perforaciones Manuales y Mecnicas

Son sondeos que permiten reconocer la naturaleza y localizacin de las diferentes capas del terreno, as como extraer muestras del mismo y realizar ensayos in situ. La profundidad recomendable es hasta 10 metros en perforacin manual, sin limitacin en perforacin mecnica. Las perforaciones manuales o mecnicas tendrn las siguientes limitaciones:

b-1) Perforaciones mediante Espiral Mecnico

Los espirales mecnicos que no dispongan de un dispositivo para introducir herramientas de muestreo en el eje, no deben usarse en terrenos donde sea necesario conocer con precisin la cota de los estratos, o donde el espesor de los mismos sea menor de 0,30 metros.

b-2) Perforaciones por Lavado con Agua.

Se recomiendan para dimetros menores a 100 mm. Las muestras procedentes del agua del lavado no debern emplearse para ningn ensayo de laboratorio.

c) Mtodo de Ensayo de Penetracin Estndar (SPT) NTP 339.133:1999

Los Ensayos de Penetracin Estndar (SPT) son aplicables, segn se indica en la Tabla 3. No se recomienda ejecutar ensayos (SPT) en el fondo de calicatas, debido a la prdida de confinamiento.

d) Ensayo de Penetracin Cuasi-Esttica Profunda de Suelos con Cono y Cono de Friccin (CPT) NTP339.148:2000

Este mtodo se conoce tambin como el Cono Holands. Vase aplicacin en la Tabla 3.

e) Prueba de Penetracin Dinmica Superpesada (DPSH) UNE 103-801:1994 (ver ANEXO II)

Se utiliza para auscultaciones dinmicas que requieren investigacin adicional de suelos para su interpretacin y no sustituyen al Ensayo de Penetracin Estndar. Los parmetros obtenidos con este ensayo (N20) debern ser correlacionados con los parmetros de los ensayos SPT (N) en el sitio de estudio. No se recomienda ejecutar ensayos DPSH en el fondo de calicatas, debido a la prdida de confinamiento. Para determinar las condiciones de cimentacin sobre la base de auscultaciones dinmicas, debe conocerse previamente la estratigrafa del terreno obtenida mediante la ejecucin de calicatas, trincheras o perforaciones. Vase aplicacin en la Tabla 3.

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f) Auscultacin Dinmica Mediante el Cono Dinmico Tipo Peck (CTP ver ANEXO III)

Es un ensayo desarrollado en el Per que se utiliza para efectuar auscultaciones dinmicas que, como en los casos del DPSH y el DPL, requieren de investigacin adicional de suelos para su interpretacin y no sustituyen al Ensayo de Penetracin Estndar (SPT). Los parmetros obtenidos con este ensayo (Cn) debern ser correlacionados con los parmetros de los ensayos SPT (N) en el sitio de estudio. No se recomienda ejecutar ensayos con Cono Dinmico Tipo Peck (CTP) en el fondo de calicatas, debido a la prdida de confinamiento. Para determinar las condiciones de cimentacin sobre la base de auscultaciones dinmicas, debe conocerse previamente la estratigrafa del terreno obtenida mediante la ejecucin de calicatas, trincheras o perforaciones. Vase aplicacin en la Tabla 3.

g) Mtodo de ensayo normalizado para la auscultacin con penetrmetro

dinmico ligero de punta cnica (DPL) NTP 339.159:2001

Las auscultaciones dinmicas son ensayos que requieren investigacin adicional de suelos para su interpretacin y no sustituyen al Ensayo de Penetracin Estndar (SPT). Los parmetros obtenidos con este ensayo (Cn) debern ser correlacionados con los parmetros de los ensayos SPT (N) en el sitio de estudio, o en el caso de control de rellenos, con el grado de compactacin. No se recomienda ejecutar ensayos DPL en el fondo de calicatas, debido a la prdida de confinamiento.

Para determinar las condiciones de cimentacin sobre la base de auscultaciones dinmicas, debe conocerse previamente la estratigrafa del terreno obtenida mediante la ejecucin de calicatas, trincheras o perforaciones. Vase aplicacin en la Tabla 3.

h) Mtodo Normalizado para Ensayo de Corte con Veleta de Campo en Suelos

Cohesivos NTP 339.155:2001

Este ensayo es aplicable nicamente cuando se trata de suelos cohesivos saturados desprovistos de arena o grava, como complemento de la informacin obtenida mediante calicatas o perforaciones. Su aplicacin se indica en la Tabla 3.

i) Mtodo de Ensayo Normalizado para la Capacidad Portante del Suelo por Carga Esttica y para Cimientos Aislados NTP 339.153:2001

Las pruebas de carga deben ser precedidas por un EMS y se recomienda su uso nicamente cuando el suelo a ensayar es tridimensionalmente homogneo, comprende la profundidad activa de la cimentacin y es semejante al ubicado bajo el plato de carga. Las aplicaciones y limitaciones de estos ensayos, se indican en la Tabla 3.

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TABLA 3 APLICACIN Y LIMITACIONES DE LOS ENSAYOS

Ensayos In Situ

Norma Aplicable

Aplicacin Recomendada Aplicacin Restringida Aplicacin No Recomendada Tcnica de

Investigacin Tipo de Suelo(1)

Parmetro a obtener(2)

Tcnica de Investigacin

Tipo de Suelo(1)

Tcnica de Investigacin

Tipo de Suelo(1)

SPT NTP

339.133: 1999

Perforacin

SW, SP, SM,

SC-SM

N Perforacin CL, ML,

SC, MH, CH

Calicata Lo restante

CPT

NTP 339.148:

2000

Auscultacin Todos

excepto gravas

qc, fc Auscultacin --- Calicata Gravas

DPSH

UNE 103 801:1994 Auscultacin

SW, SP, SM,

SC-SM

N20 AuscultacinCL, ML,

SC, MH, CH

Calicata Lo restante

CTP

ANEXO III Auscultacin

SW, SP, SM, SC,

SC-SM

Cn AuscultacinCL, ML, MH, CH Calicata

Lo restante

DPL

NTP 339.159:

2001 Auscultacin SP n Auscultacin SW, SM Calicata

Lo restante

Veleta de Campo(3)

NTP 339.155:

2001

Perforacin/ Calicata

CL, ML, CH, MH

Cu, St --- --- --- Lo

restante

Prueba de carga

NTP 339.153:

2001 ---

Suelos granula-

res y rocas

blandas

Asentamiento vs. Presin --- --- --- ---

(1) Segn Clasificacin SUCS, cuando los ensayos son aplicables a suelos de doble

simbologa, ambos estn incluidos. (2) Leyenda:

Cu = Cohesin en condiciones no drenadas. N = Nmero de golpes por cada 0,30 m de penetracin en el ensayo estndar de penetracin.

N20 = Nmero de golpes por cada 0,20 m de penetracin mediante auscultacin con DPSH.

Cn = Nmero de golpes por cada 0,30 m de penetracin mediante auscultacin con Cono Tipo Peck.

n = Nmero de golpes por cada 0,10 m de penetracin mediante auscultacin con DPL. qc = Resistencia de punta del cono en unidades de presin. fc = Friccin en el manguito. St = Sensibilidad

(3) Slo para suelos finos saturados, sin arenas ni gravas. Nota: Ver ttulos de las Normas en la Tabla 2.

2.2.3. Correlacin entre ensayos y propiedades de los suelos En base a los parmetros obtenidos en los ensayos in situ y mediante correlaciones debidamente comprobadas, el PR puede obtener valores de resistencia al corte no drenado, ngulo de friccin interna, relacin de pre consolidacin, relacin entre asentamientos y carga, coeficiente de balasto, mdulo de elasticidad, entre otros.

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2.2.4. Tipos de Muestras Se considera los cuatro tipos de muestras que se indican en la Tabla 4, en funcin de las exigencias que debern atenderse en cada caso, respecto del terreno que representan.

TABLA 4

TIPO DE MUESTRA NORMA APLICABLE

FORMAS DE OBTENER Y

TRANSPORTAR

ESTADO DE LA

MUESTRA CARACTERSTICAS

Muestra inalterada en

bloque (Mib)

NTP 339.151:2001 SUELOS. Prcticas normalizadas para la

preservacin y transporte de suelos

Bloques

Inalterada

Debe mantener inalteradas las propiedades fsicas y mecnicas del suelo en su estado natural al momento del muestreo (Aplicable solamente a suelos cohesivos, rocas blandas o suelos granulares finos suficientemente cementados para permitir su obtencin).

Muestra inalterada en tubo de pared

delgada (Mit)

NTP 339.169:2002 SUELOS. Muestreo

geotcnico de suelos con tubo de pared

delgada

Tubos de pared delgada

Muestra alterada en

bolsa de plstico (Mab)

NTP 339.151:2001 SUELOS. Prcticas normalizadas para la

preservacin y transporte de suelos

Con bolsas de plstico Alterada

Debe mantener inalterada la granulometra del suelo en su estado natural al momento del muestreo.

Muestra alterada para humedad en lata sellada

(Mah)

NTP 339.151:2001 SUELOS. Prcticas normalizadas para la

preservacin y transporte de suelos

En lata sellada Alterada Debe mantener inalterado el contenido de agua.

2.2.5. Ensayos de Laboratorio Se realizarn de acuerdo con las normas que se indican en la Tabla 5.

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TABLA 5ENSAYOS DE LABORATORIO

DESCRIPCIN NORMAAPLICABLE SUELOS. Mtodos de ensayo para determinar el contenido de humedad de un suelo NTP 339.127:1998

SUELOS. Mtodo de ensayo para el anlisis granulomtrico NTP 339.128:1999 SUELOS. Mtodo de ensayo para determinar el lmite lquido, lmite plstico e ndice de plasticidad de suelos NTP 339.129:1999

SUELOS. Mtodo de ensayo para determinar el peso especfico relativo de las partculas slidas de un suelo NTP 339.131 :1999

SUELOS. Mtodo para la clasificacin de suelos con propsitos de ingeniera (sistema unificado de clasificacin de suelos, SUCS). NTP 339.134 :1999

SUELOS. Determinacin del peso volumtrico de suelo cohesivo NTP 339.139:1999 SUELOS. Determinacin de los factores de contraccin de suelos mediante el mtodo del mercurio NTP 339.140:1999

SUELOS. Mtodo de ensayo para la compactacin de suelos en laboratorio utilizando una energa modificada (2700 kN-m/m3(56000 pie-lbf/pie3))

NTP 339.141:1999

SUELOS. Descripcin e identificacin de suelos. Procedimiento visual - manual NTP 339.150:2001

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la determinacin del contenido de sales solubles en suelos y agua subterrnea NTP 339.152:2001

SUELOS. Mtodo normalizado de ensayo para propiedades de consolidacin unidimensional de suelos. NTP 339.154:2001

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la medicin del potencial de colapso de suelos NTP 339.163:2001

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado de compresin triaxial no consolidado no drenado para suelos cohesivos NTP 339.164:2001

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado de compresin triaxial consolidado no drenado para suelos cohesivos NTP 339.166:2001

SUELOS. Mtodo de ensayo estndar para la resistencia a la compresin no confinada de suelos cohesivos NTP 339.167:2002

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la determinacin del hinchamiento unidimensional o potencial de asentamiento de suelos cohesivos.

NTP 339.170:2002

SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para el ensayo de corte directo en suelos bajo condiciones consolidadas no drenadas. NTP 339.171:2002

SUELOS. Mtodo de ensayo para la determinacin cuantitativa de cloruros solubles en suelos y agua subterrnea.

NTP 339.177:2002

SUELOS. Mdulo de suelos de sub-rasante y materiales no tratados de base/sub-base.

NTP 339.178: 2002

2.2.6 Compatibilizacin de perfiles estratigrficos

En el laboratorio se seleccionarn muestras tpicas para ejecutar con ellas ensayos de clasificacin. Como resultado de estos ensayos, las muestras se clasificarn, en todos los casos, de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos SUCS NTP 339.134:1999 y los resultados de esta clasificacin sern comparados con la descripcin visual manual NTP 339.150:2001 obtenida para el perfil estratigrfico de campo, procedindose a compatibilizar las diferencias existentes a fin de obtener el perfil estratigrfico definitivo, que se incluir en el informe final.

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2.3 PROGRAMA DE INVESTIGACIN 2.3.1. Generalidades

Un programa de investigacin de campo y laboratorio se define mediante: a) Condiciones de frontera. b) Nmero n de Puntos de Investigacin. c) Profundidad p a alcanzar en cada punto. d) Distribucin de los puntos en la superficie del terreno. e) Nmero y tipo de muestras a extraer. f) Ensayos a realizar In situ y en el laboratorio. Un EMS puede plantearse inicialmente con un PIM (Programa de Investigacin Mnimo), debiendo aumentarse los alcances del programa en cualquiera de sus partes si las condiciones encontradas as lo exigieran.

2.3.2. Programa de Investigacin Mnimo - PIM El Programa de Investigacin aqu detallado constituye el programa mnimo requerido por un EMS, siempre y cuando se cumplan las condiciones dadas en el numeral 2.3.2.a. De no cumplirse las condiciones indicadas, el PR deber ampliar el programa de la manera ms adecuada para lograr los objetivos del EMS. a) Condiciones de Frontera

Tienen como objetivo la comprobacin de las caractersticas del suelo, supuestamente iguales a las de los terrenos colindantes ya edificados. Sern de aplicacin cuando se cumplan simultneamente las siguientes condiciones:

a-1) No existen en los terrenos colindantes grandes irregularidades como

afloramientos rocosos, fallas, ruinas arqueolgicas, estratos errticos, rellenos o cavidades.

a-2) No existen edificaciones situadas a menos de 100 metros del terreno a edificar que presenten anomalas como grietas o desplomes originados por el terreno de cimentacin.

a-3) El tipo de edificacin (Tabla 1) a cimentar es de la misma o de menor exigencia que las edificaciones situadas a menos de 100 metros.

a-4) El nmero de plantas del edificio a cimentar (incluidos los stanos), la modulacin media entre apoyos y las cargas en stos son iguales o inferiores que las correspondientes a las edificaciones situadas a menos de 100 metros.

a-5) Las cimentaciones de los edificios situados a menos de 100 metros y la prevista para el edificio a cimentar son de tipo superficial.

a-6) La cimentacin prevista para el edificio en estudio no profundiza respecto de las contiguas ms de 1,5 metros.

b) Nmero n de Puntos de Investigacin

El nmero de Puntos de Investigacin se determina en la Tabla 6 en funcin del tipo de edificacin y del rea de la superficie a ocupar por ste.

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TABLA 6NMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACIN

Tipo de edificacin (Tabla 1) Nmero de puntos de investigacin (n)

A uno por cada 225 m2 de rea techada

B uno por cada 450 m2 de rea techada

C uno por cada 800 m2 de rea techada

Urbanizaciones para Viviendas Unifamiliares de hasta 3 pisos 3 por cada hectrea de terreno por habilitar

n nunca ser menor de 3. Cuando se conozca el emplazamiento exacto de la estructura, n se determinar en funcin del rea techada en planta del primer piso de la misma; cuando no se conozca dicho emplazamiento, n se determinar en funcin del rea total del terreno.

c) Profundidad p mnima a alcanzar en cada punto de Investigacin

c-1) Cimentacin Superficial Se determina de la siguiente manera: EDIFICACIN SIN STANO:

zfDp EDIFICACIN CON STANO:

zfDhp Donde: Df = En una edificacin sin stano, es la distancia vertical desde la

superficie del terreno o desde el nivel del piso terminado, hasta el fondo de la cimentacin, la que resulte menor. En edificaciones con stano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del stano y el fondo de la cimentacin, excepto en el caso de cimentacin con plateas o subsolados. Ver figura 1(c-1) (iii)

h = Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del stano y la

superficie del terreno natural. z = 1,5 B; siendo B el ancho de la cimentacin prevista de mayor rea.

En el caso de ser ubicado dentro de la profundidad activa de cimentacin el estrato resistente tpico de la zona, que normalmente se utiliza como plano de apoyo de la cimentacin, a juicio y bajo responsabilidad del PR, se podr adoptar una profundidad z menor a 1,5 B. En este caso la profundidad mnima de investigacin ser la profundidad del estrato resistente ms una profundidad de verificacin no menor a 1 metro. En ningn caso p ser menor de 3 metros, excepto si se encontrase roca antes de alcanzar la profundidad p, en cuyo caso el PR deber llevar a cabo una verificacin de su calidad por un mtodo adecuado.

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FIGURA 1 (c-1)

(i) Profundidad de Cimentacin (Df) en Zapatas Superficiales

(ii) Profundidad de Cimentacin (Df) en Zapatas Bajo Stanos

Nota: Las zapatas ubicadas en el lmite de propiedad no debern invadir el terreno vecino.

17

(iii) Profundidad de Cimentacin (Df) en Plateas o Solados

c-2) Cimentacin Profunda La profundidad mnima de investigacin, corresponder a la longitud del

elemento que transmite la carga a mayores profundidades (pilote, pilar, etc.), ms la profundidad z.

zDhp f Donde: Df = En una edificacin sin stano, es la distancia vertical desde la

superficie del terreno hasta el extremo de la cimentacin profunda (pilote, pilares, etc.). En edificaciones con stano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del stano y el extremo de la cimentacin profunda.

h = Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del stano y la

superficie del terreno natural. z = 6,00 metros, en el 80 % de los sondeos y 1,5 B, en el 20 % de los

sondeos, siendo B el ancho de la cimentacin, delimitada por los puntos de todos los pilotes o las bases de todos los pilares.

En el caso de ser conocida la existencia de un estrato de suelo resistente que normalmente se utiliza como plano de apoyo de la cimentacin en la zona, a juicio y bajo responsabilidad del PR, se podr adoptar para p, la profundidad del estrato resistente ms una profundidad de verificacin, la cual en el caso de cimentaciones profundas no deber ser menor de 5 metros o de 15 metros si existen antecedentes de licuacin en la zona o si se considera que se dan las condiciones indicadas en el numeral 6.4.1 para la ocurrencia de este fenmeno. Si se encontrase roca antes de alcanzar la profundidad p, el PR deber llevar a cabo una verificacin de su calidad, por un mtodo adecuado, en una longitud mnima de 3 metros.

FIGURA 2 (c-2)

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Nota: Las zapatas ubicadas en el lmite de propiedad no debern invadir el terreno vecino.

d) Distribucin de los puntos de Investigacin

Se distribuirn adecuadamente, teniendo en cuenta las caractersticas y dimensiones del terreno as como la ubicacin de las estructuras previstas cuando stas estn definidas.

e) Nmero y tipo de muestras a extraer

Cuando el plano de apoyo de la cimentacin prevista no sea roca, se tomar en cada sondaje una muestra tipo Mab por estrato, o al menos una cada 2 metros de profundidad hasta el plano de apoyo de la cimentacin prevista Df y a partir de ste una muestra tipo Mib o Mit cada metro, hasta alcanzar la profundidad p, tomndose la primera muestra en el propio plano de la cimentacin.

Cuando no sea posible obtener una muestra tipo Mib o Mit, sta se sustituir por un ensayo in situ y una muestra tipo Mab.

f) Ensayos a realizar in situ y en laboratorio

Se realizarn, sobre los estratos tpicos y/o sobre las muestras extradas segn las normas aplicables indicadas en las Tablas 3 y 5. Las determinaciones a realizar, as como el nmero de muestras a ensayar ser determinado por el PR.

2.4 INFORME DEL EMS

El informe del EMS comprender: - Memoria Descriptiva - Planos de Ubicacin de las Obras y de Distribucin de los Puntos de

Investigacin. - Perfiles de Suelos - Resultados de los Ensayos in situ y de Laboratorio.

Ver Tabla 4

19

2.4.1 Memoria Descriptiva

a) Resumen de las Condiciones de Cimentacin Descripcin resumida de todos y cada uno de los tpicos principales del informe: - Tipo de cimentacin. - Estrato de apoyo de la cimentacin. - Parmetros de diseo para la cimentacin (Profundidad de la Cimentacin,

Presin Admisible, Factor de Seguridad por Corte y Asentamiento Diferencial o Total).

- Agresividad del suelo a la cimentacin. - Recomendaciones adicionales.

b) Informacin Previa

Descripcin detallada de la informacin recibida de quien solicita el EMS y de la recolectada por el PR de acuerdo el numeral 2.1.

c) Exploracin de Campo

Descripcin de los pozos, calicatas, trincheras, perforaciones y auscultaciones, as como de los ensayos efectuados, con referencia a las Normas empleadas.

d) Ensayos de Laboratorio

Descripcin de los ensayos efectuados, con referencia a las Normas empleadas.

e) Perfil del Suelo

Descripcin de los diferentes estratos que constituyen el terreno investigado indicando para cada uno de ellos: origen, nombre y smbolo del grupo del suelo, segn el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos - SUCS, NTP 339.134:1999, plasticidad de los finos, consistencia o densidad relativa, humedad, color, tamao mximo y angularidad de las partculas, olor, cementacin y otros comentarios (races, cavidades, etc.), de acuerdo a la NTP 339.150:2001.

f) Nivel de la Napa Fretica

Ubicacin de la napa fretica, indicando la fecha de medicin y comentarios sobre su variacin en el tiempo.

g) Anlisis de la Cimentacin

Descripcin de las caractersticas fsico mecnicas de los suelos que controlan el diseo de la cimentacin. Anlisis y diseo de solucin para cimentacin. Se incluir memorias de clculo en cada caso, en las que deberan indicarse todos los parmetros utilizados y los resultados obtenidos. En este numeral se incluir como mnimo: - Memoria de clculo. - Tipo de cimentacin y otras soluciones si las hubiera. - Profundidad de cimentacin (Df). - Determinacin de la carga de rotura al corte y factor de seguridad (FS). - Estimacin de los asentamientos que sufrira la estructura con la carga

aplicada (diferenciales y/o totales). - Presin admisible del terreno. - Otros parmetros que se requieran para el diseo o construccin de las

estructuras y cuyo valor dependa directamente del suelo.

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h) Efecto del Sismo

En concordancia con la NTE E.030 Diseo Sismorresistente, el EMS proporcionar como mnimo lo siguiente: - El Factor de Suelo (S) y - El Perodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo

(Tp(s)).

Para una condicin de suelo o estructura que lo amerite, el PR deber recomendar la medicin in situ del Perodo Fundamental del Suelo, a partir del cual se determinarn los parmetros indicados. En el caso que se encuentren suelos granulares saturados sumergidos de los tipos: arenas, limos no plsticos o gravas contenidas en una matriz de estos materiales, el EMS deber evaluar el potencial de licuefaccin de suelos, de acuerdo con el numeral 6.4.

i) Parmetros para el diseo y construccin de obras de sostenimiento. Tales como cohesin y/o ngulo de friccin interna, y peso unitario volumtrico de acuerdo al tipo de suelo y otros que considere pertinente el PR.

j) Anlisis Adicionales. Indicacin de las precauciones especiales que deber tomar el diseador o el constructor de la obra, como consecuencia de las caractersticas particulares del terreno investigado (efecto de la napa fretica, contenido de sales agresivas al concreto, expansin o colapso del suelo, licuacin y otros que considere pertinente el PR.)

2.4.2 Planos y Perfiles de Suelos

a) Plano de Ubicacin del Programa de Exploracin

Plano topogrfico o planimtrico (Ver 2.1.1) del terreno, relacionado a una base de referencia y mostrando la ubicacin fsica de la cota (o BM) de referencia utilizada. En el plano de ubicacin se emplear la nomenclatura indicada en la Tabla 7.

TABLA 7 TCNICAS DE INVESTIGACIN

TCNICA DE INVESTIGACIN SMBOLO

Pozo o Calicata C n

Perforacin P n

Trinchera T - n

Auscultacin A n

n = nmero correlativo de sondaje.

b) Perfil Estratigrfico por Punto Investigado Debe incluirse la informacin del Perfil del Suelo indicada en el numeral 2.4.1.e, as como las muestras obtenidas y los resultados de los ensayos in situ. Se sugiere incluir los smbolos grficos indicados en la Figura 3.

21

2.4.3 Resultados de los Ensayos de Laboratorio Se incluirn todos los grficos y resultados obtenidos en el Laboratorio segn la aplicacin de las normas de la Tabla 5.

FIGURA 3

Simbologa de Suelos (Referencial)

DIVISIONES MAYORES SMBOLO

DESCRIPCIN SUCS GRFICO

SUEL

OS

GR

AN

ULA

RES

GRAVA Y SUELOS

GRAVOSOS

GW GRAVA BIEN GRADUADA

GP GRAVA MAL GRADUADA

GM GRAVA LIMOSA

GC GRAVA ARCILLOSA

ARENA Y SUELOS

ARENOSOS

SW ARENA BIEN GRADUADA

SP ARENA MAL GRADUADA

SM ARENA LIMOSA

SC ARENA ARCILLOSA

SUEL

OS

FIN

OS

LIMOS Y ARCILLAS (LL < 50)

ML LIMO INORGNICO DE BAJA PLASTICIDAD

CL ARCILLA INORGNICA DE BAJA PLASTICIDAD

OL LIMO ORGNICO O ARCILLA ORGNICA DE BAJA PLASTICIDAD

LIMOS Y ARCILLAS (LL > 50)

MH LIMO INORGNICO DE ALTA PLASTICIDAD

CH ARCILLA INORGNICA DE ALTA PLASTICIDAD

OH LIMO ORGNICO O ARCILLA ORGNICA DE ALTA PLASTICIDAD

SUELOS ALTAMENTE ORGNICOS Pt

TURBA Y OTROS SUELOS ALTAMENTE ORGNICOS.

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CAPTULO 3 ANLISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIN

3.1 CARGAS A UTILIZAR

Para la elaboracin de las conclusiones del EMS, y en caso de contar con la informacin de las cargas de la edificacin, se debern considerar: a) Para el clculo del factor de seguridad de cimentaciones: se utilizarn como

cargas aplicadas a la cimentacin, las Cargas de Servicio que se utilizan para el diseo estructural de las columnas del nivel ms bajo de la edificacin.

b) Para el clculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos

granulares y cohesivos: se considerar la Carga obtenida de acuerdo a la Norma Tcnica de Edificacin E .020 Cargas.

c) Para el clculo de asentamientos, en el caso de edificaciones con stanos en las

cuales se emplee plateas o losas de cimentacin, se podr descontar de la carga total de la estructura (carga muerta ms sobrecarga ms el peso de losa de cimentacin) el peso del suelo excavado para la construccin de los stanos.

3.2 ASENTAMIENTO TOLERABLE

En todo EMS se deber indicar el asentamiento tolerable que se ha considerado para la edificacin o estructura motivo del estudio. El Asentamiento Diferencial (Figura 4) no debe ocasionar una distorsin angular mayor que la indicada en la Tabla 8. En el caso de suelos granulares el asentamiento diferencial se puede estimar como el 75% del asentamiento total.

FIGURA 4

Asentamiento Diferencial

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TABLA 8DISTORSIN ANGULAR =

= /L DESCRIPCIN 1/150 Lmite en el que se debe esperar dao estructural en edificios convencionales.

1/250 Lmite en que la prdida de verticalidad de edificios altos y rgidos puede ser visible. 1/300 Lmite en que se debe esperar dificultades con puentes gras. 1/300 Lmite en que se debe esperar las primeras grietas en paredes. 1/500 Lmite seguro para edificios en los que no se permiten grietas.

1/500 Lmite para cimentaciones rgidas circulares o para anillos de cimentacin de estructuras rgidas, altas y esbeltas.

1/650 Lmite para edificios rgidos de concreto cimentados sobre un solado con espesor aproximado de 1,20 m.

1/750 Lmite donde se esperan dificultades en maquinaria sensible a asentamientos. Ref.: NAVFAC DM 7

3.3 CAPACIDAD DE CARGA

La capacidad de carga es la presin ltima o de falla por corte del suelo y se determina utilizando las frmulas aceptadas por la mecnica de suelos. En suelos cohesivos (arcilla, arcilla limosa y limo-arcillosa), se debe emplear un ngulo de friccin interna () igual a cero. En suelos friccionantes (gravas, arenas y gravas-arenosas), se debe emplear una cohesin (c) igual a cero.

3.4 FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA POR CORTE

Los factores de seguridad mnimos que debern tener las cimentaciones son los siguientes: a) Para cargas estticas: 3,0 b) Para solicitacin mxima de sismo o viento (la que sea ms desfavorable): 2,5

3.5 PRESIN ADMISIBLE

La determinacin de la Presin Admisible, se efectuar tomando en cuenta los siguientes factores: a) Profundidad de cimentacin. b) Dimensin de los elementos de la cimentacin. c) Caractersticas fsico mecnicas de los suelos ubicados dentro de la zona activa

de la cimentacin. d) Ubicacin del Nivel Fretico, considerando su probable variacin durante la vida

til de la estructura. e) Probable modificacin de las caractersticas fsico mecnicas de los suelos,

como consecuencia de los cambios en el contenido de humedad. f) Asentamiento tolerable de la estructura. La presin admisible ser la menor de la que se obtenga mediante:

a) La aplicacin de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por el

factor de seguridad correspondiente (Ver 3.4). b) La presin que cause el asentamiento admisible.

24

CAPTULO 4 CIMENTACIONES SUPERFICIALES

4.1 DEFINICIN

Son aquellas en las cuales la relacin Profundidad / ancho (Df / B) es menor o igual a cinco (5), siendo Df la profundidad de la cimentacin y B el ancho o dimetro de la misma. Son cimentaciones superficiales las zapatas aisladas, conectadas y combinadas; las cimentaciones continuas (cimientos corridos) y las plateas de cimentacin.

4.2 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIN

La profundidad de cimentacin de zapatas y cimientos corridos, es la distancia desde el nivel de la superficie del terreno a la base de la cimentacin, excepto en el caso de edificaciones con stano, en que la profundidad de cimentacin estar referida al nivel del piso terminado del stano. En el caso de plateas o losas, la profundidad de cimentacin ser la distancia del fondo de la losa a la superficie del terreno natural. La profundidad de cimentacin quedar definida por el PR y estar condicionada a cambios de volumen por humedecimiento-secado, hielo-deshielo o condiciones particulares de uso de la estructura, no debiendo ser menor de 0,80 metros en cualquier tipo de cimentacin de elementos portantes o no portantes no arriostrados lateralmente. En el caso de cimentacin sobre roca, el PR definir la profundidad de cimentacin, pudiendo en este caso ser menor a 0,80 metros. Las plateas de cimentacin deben ser losas rgidas de concreto armado con acero en dos direcciones, apoyadas en toda su extensin sobre un Relleno Controlado con una viga perimetral confinante de concreto armado. El fondo de la viga deber llegar hasta el nivel de la sub-rasante, con un peralte mnimo de 0,40 metros. En el caso que el Relleno Controlado tuviera un espesor mayor de 0,80 metros la viga deber tener un peralte mnimo de 0,80 metros. La necesidad de incluir vigas interiores rigidizantes adicionales a las perimetrales, el espesor de la losa y el peralte de las vigas, sern determinados por el PR del diseo estructural, para garantizar la rigidez de la cimentacin. Si para una estructura se plantean varias profundidades de cimentacin, deben determinarse la carga admisible y el asentamiento diferencial para cada caso. Deben evitarse la interaccin entre las zonas de influencia de los cimientos adyacentes, de lo contrario ser necesario tenerla en cuenta en el dimensionamiento de los nuevos cimientos. Cuando una cimentacin quede por debajo de una cimentacin vecina existente, el PR deber analizar el requerimiento de calzar la cimentacin vecina, segn lo indicado en el numeral 6.5.6. No debe cimentarse sobre turba, suelo orgnico, tierra vegetal, relleno de desmonte o rellenos sanitario o industrial, ni rellenos No Controlados. Estos materiales inadecuados debern ser removidos en su totalidad, antes de construir la edificacin y ser reemplazados con materiales que cumplan lo indicado en el numeral 4.4.1.

4.3 PRESIN ADMISIBLE

Se determina segn lo indicado en el Captulo 3.

4.4 CIMENTACIN SOBRE RELLENOS

Los rellenos son depsitos artificiales que se diferencian por su naturaleza y por las condiciones bajo las que son colocados. Por su naturaleza pueden ser:

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a) Materiales seleccionados: todo tipo de suelo compactable, con partculas no

mayores de 7,5 cm (3), con 30% o menos de material retenido en la malla y sin elementos distintos de los suelos naturales.

b) Materiales no seleccionados: todo aqul que no cumpla con la condicin

anterior.

Por las condiciones bajo las que son colocados: a) Controlados. b) No Controlados.

4.4.1 Rellenos Controlados o de Ingeniera

Los Rellenos Controlados son aquellos que se construyen con Material Seleccionado, tendrn las mismas condiciones de apoyo que las cimentaciones superficiales. Los mtodos empleados en su conformacin, compactacin y control, dependen principalmente de las propiedades fsicas del material. El Material Seleccionado con el que se debe construir el Relleno Controlado deber ser compactado de la siguiente manera:

a) Si tiene ms de 12% de finos, deber compactarse a una densidad mayor o igual

del 90% de la mxima densidad seca del mtodo de ensayo Proctor Modificado, NTP 339.141:1999, en todo su espesor.

b) Si tiene igual o menos de 12% de finos, deber compactarse a una densidad no

menor del 95% de la mxima densidad seca del mtodo de ensayo Proctor Modificado, NTP 339.141:1999, en todo su espesor.

En todos los casos debern realizarse controles de compactacin en todas las capas compactadas, a razn necesariamente, de un control por cada 250 m2 con un mnimo de tres controles por capa. En reas pequeas (igual o menores a 25 m2) se aceptar un ensayo como mnimo. En cualquier caso, el espesor mximo a controlar ser de 0,30 m de espesor, excepto en el caso de arenas finas del tipo SP o SW, donde el PR propondr el procedimiento a seguir. Cuando se requiera verificar la compactacin de un Relleno Controlado ya construido, este trabajo deber realizarse mediante cualquiera de los siguientes mtodos:

a) Un ensayo de Penetracin Estndar NTP 339.133:1999 por cada metro de

espesor de Relleno Controlado o auscultaciones dinmicas con el Cono Dinmico Tipo Peck (CTP) o con el Penetrmetro Dinmico Ligero (DPL), estos dos ltimos debern correlacionarse con el SPT segn se indica en los numerales 2.2.2. (f) y 2.2.2 (g) respectivamente. El resultado de cualquiera de estos ensayos debe ser mayor a 25 golpes por cada 0,30 metros en el Ensayo de Penetracin Estndar (N).

b) Un ensayo con Cono de Arena, NTP 339.143:1999 por medio de mtodos

nucleares, NTP 339.144:1999, por cada 0,50 metros de espesor. Los resultados debern ser: mayores a 90% de la mxima densidad seca del ensayo Proctor Modificado, si tiene ms de 12% de finos; o mayores al 95% de la mxima densidad seca del ensayo Proctor Modificado si tiene igual o menos de 12% de finos.

4.4.2 Rellenos No Controlados

Los Rellenos No Controlados son aquellos que no cumplen con el numeral 4.4.1. Las cimentaciones superficiales no se podrn construir sobre estos Rellenos No Controlados, los cuales debern ser reemplazados en su totalidad por materiales seleccionados

26

debidamente compactados, como se indica en el numeral 4.4.1, antes de iniciar la construccin de la cimentacin.

4.5 CARGAS EXCNTRICAS

En el caso de cimentaciones superficiales que transmiten al terreno una carga vertical Q y dos momentos Mx y My que actan simultneamente segn los ejes x e y respectivamente, el sistema formado por estas tres solicitaciones ser estticamente equivalente a una carga vertical excntrica de valor Q, ubicada en el punto (ex, ey) siendo:

QMe xx Q

Me yy

El lado de la cimentacin, ancho (B) o largo (L), se corrige por excentricidad reducindolo en dos veces la excentricidad para ubicar la carga en el centro de gravedad del rea efectiva = BL

xeBB 2' y' eLL 2

El centro de gravedad del rea efectiva debe coincidir con la posicin de la carga excntrica y debe seguir el contorno ms prximo de la base real con la mayor precisin posible. Su forma debe ser rectangular, an en el caso de cimentaciones circulares. (Ver Figura 5).

4.6 CARGAS INCLINADAS

La carga inclinada modifica la configuracin de la superficie de falla, por lo que la ecuacin de capacidad de carga deber ser calculada tomando en cuenta su efecto.

4.7 CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES

En el caso de cimientos ubicados en terrenos prximos a taludes o sobre taludes o en terreno inclinado, la ecuacin de capacidad de carga debe ser calculada teniendo en cuenta la inclinacin de la superficie y la inclinacin de la base de la cimentacin, si la hubiera. Adicionalmente debe verificarse la estabilidad del talud, considerando la presencia de la estructura. El factor de seguridad mnimo del talud, en consideraciones estticas debe ser 1,5 y en condiciones ssmicas 1,25.

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FIGURA 5

CIMIENTOS CARGADOS EXCNTRICAMENTE Ref.: NAVFAC DM 7

A) CARGAS EQUIVALENTES

QMe

La fuerza resultante acta en el

centroide del rea reducida.

B) REA REDUCIDA CIMIENTO RECTANGULAR

Para cimientos rectangulares se reducen las dimensiones siguientes:

1e2L'L QMe 11

2e2B'B QMe 22

C) REA REDUCIDA CIMIENTO CIRCULAR

Para un cimiento circular de radio R, el rea efectiva, A'e = 2 x (rea del segmento circular ADC), considerar A'e como un rectngulo con L/B = AC/BD

QMe

'L'BS2'A e 2/1

2

2

eReRS2'L

QM

e 22 2

2

eReR'L'B

ODRD'OB'O

Re

SenReRe2RS 21222

22

2

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CAPITULO 5 CIMENTACIONES PROFUNDAS

5.1 DEFINICIN

Son aquellas en las que la relacin profundidad /ancho (Df / B) es mayor a cinco (5), siendo Df la profundidad de la cimentacin y B el ancho o dimetro de la misma. Son cimentaciones profundas: los pilotes y micropilotes, los pilotes para densificacin, los pilares y los cajones de cimentacin. La cimentacin profunda ser usada cuando las cimentaciones superficiales generen una capacidad de carga que no permita obtener los factores de seguridad indicados en el numeral 3.4 o cuando los asentamientos generen asentamientos diferenciales mayores a los indicados en el numeral 3.2. Las cimentaciones profundas se pueden usar tambin para anclar estructuras contra fuerzas de levantamiento y para colaborar con la resistencia de fuerzas laterales y de volteo. Las cimentaciones profundas pueden adems ser requeridas para situaciones especiales tales como suelos expansivos y colapsables o suelos sujetos a erosin. Algunas de las condiciones que hacen que sea necesaria la utilizacin de cimentaciones profundas, se indican a continuacin: a) Cuando el estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles y

demasiado dbiles para soportar la carga transmitida por la estructura. En estos casos se usan pilotes para transmitir la carga a la roca o a un estrato ms resistente.

b) Cuando estn sometidas a fuerzas horizontales, ya que las cimentaciones con

pilotes tienen resistencia por flexin mientras soportan la carga vertical transmitida por la estructura.

c) Cuando existen suelos expansivos, colapsables, licuables o suelos sujetos a

erosin que impiden cimentar las obras por medio de cimentaciones superficiales. d) Las cimentaciones de algunas estructuras, como torres de transmisin,

plataformas en el mar, y losas de stanos debajo del nivel fretico, estn sometidas a fuerzas de levantamiento. Algunas veces se usan pilotes para resistir dichas fuerzas.

5.2 CIMENTACIN POR PILOTES

Los pilotes son elementos estructurales hechos de concreto, acero o madera y son usados para construir cimentaciones en los casos en que sea necesario apoyar la cimentacin en estratos ubicados a una mayor profundidad que el usual para cimentaciones superficiales.

5.2.1 Programa de exploracin para pilotes El programa de exploracin para cimentaciones por pilotes se sujetar a lo indicado en el numeral 2.3.

5.2.2 Estimacin de la longitud y de la capacidad de carga del pilote Los pilotes se dividen en dos categoras principales, dependiendo de sus longitudes y del mecanismo de transferencia de carga al suelo, como se indica en los siguientes a continuacin: a) Si los registros de la perforacin establecen la presencia de roca a una

profundidad razonable, los pilotes se extienden hasta la superficie de la roca. En este caso la capacidad ltima de los pilotes depende por completo de la capacidad de carga del material subyacente.

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b) Si en vez de roca se encuentra un estrato de suelo bastante compacto y resistente a una profundidad razonable, los pilotes se prolongan unos cuantos metros dentro del estrato duro. En este caso, la carga ltima del pilote se expresa como:

fQpQuQ

Donde:

uQ = Capacidad ltima del pilote.

pQ = Capacidad ltima tomada por la punta del pilote. fQ = Capacidad ltima tomada por la friccin superficial

desarrollada en los lados del pilote, por los estratos que intervienen en el efecto de friccin.

Si fQ es muy pequea:

pQuQ

En este caso, la longitud requerida de pilote se estima con mucha precisin si se dispone de los registros de exploracin del subsuelo.

c) Cuando no se tiene roca o material resistente a una profundidad razonable, los

pilotes de carga de punta resultan muy largos y antieconmicos. Para este tipo de condicin en el subsuelo, los pilotes se hincan a profundidades especficas. La carga ltima de esos pilotes se expresa por la ecuacin:

fQpQuQ Donde:

uQ = Capacidad ltima del pilote

pQ = Capacidad ltima tomada por la punta del pilote. fQ = Capacidad ltima tomada por la friccin superficial

desarrollada en los lados del pilote, por los estratos que intervienen en el efecto de friccin.

Sin embargo, si el valor de pQ es pequeo:

fQuQ

stos se denominan pilotes de friccin porque la mayor parte de la resistencia se deriva de la friccin superficial. La longitud de estos pilotes depende de la resistencia cortante del suelo, de la carga aplicada y del tamao del pilote. Los procedimientos tericos para dicho clculo se presentan ms adelante.

5.2.3 Consideraciones en el clculo de capacidad de carga

Dentro de los clculos de la capacidad de carga de los pilotes no se deben considerar los estratos licuables, aquellos de muy baja resistencia, suelos orgnicos ni turbas.

5.2.4 Capacidad de carga del grupo de pilotes

a) En el caso de un grupo de pilotes de friccin en arcilla, deber analizarse el efecto de grupo.

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b) En el caso de pilotes de punta apoyados sobre un estrato resistente de poco espesor, debajo del cual se tiene un suelo menos resistente, debe analizarse la capacidad de carga por punzonamiento de dicho suelo.

5.2.4.1 Factores de seguridad

a) Para el clculo de la capacidad de carga admisible, mediante mtodos estticos, a partir de la carga ltima, se utilizarn los factores de seguridad estipulados en el numeral 3.4.

b) Para el clculo mediante mtodos dinmicos, se utilizar el factor de seguridad

correspondiente a la frmula utilizada. En ningn caso el factor de seguridad en los mtodos dinmicos ser menor de 2.

5.2.4.2 Espaciamiento de pilotes

a) El espaciamiento mnimo entre pilotes ser el indicado en la Tabla 9.

TABLA 9 ESPACIAMIENTO MNIMO ENTRE PILOTES

LONGITUD (m) ESPACIAMIENTO ENTRE EJES

L < 10 3b

10 L < 25 4b L 25 5b

Donde b = dimetro o mayor dimensin del pilote. Ref.: Tomlinson (1977)

b) Para el caso de pilotes por friccin, este espaciamiento no podr ser menor de

1,20 metros. 5.2.4.3 Friccin negativa

a) La friccin negativa es una fuerza de arrastre hacia abajo ejercida sobre el pilote por el suelo que lo rodea, la cual se presenta bajo las siguientes condiciones:

- Si un relleno de suelo arcilloso se coloca sobre un estrato de suelo granular

en el que se hinca un pilote, el relleno se consolidar gradualmente, ejerciendo una fuerza de arrastre hacia abajo sobre el pilote durante el perodo de consolidacin.

- Si un relleno de suelo granular se coloca sobre un estrato de arcilla blanda, inducir el proceso de consolidacin en el estrato de arcilla y ejercer una fuerza de arrastre hacia abajo sobre el pilote.

- Si existe un relleno de suelo orgnico por encima del estrato donde est hincado el pilote, el suelo orgnico se consolidar gradualmente, debido a la alta compresibilidad propia de este material, ejerciendo una fuerza de arrastre hacia abajo sobre el pilote.

- El descenso del nivel fretico incrementar el esfuerzo vertical efectivo sobre el suelo a cualquier profundidad, lo que inducir asentamientos por consolidacin en la arcilla. Si un pilote se localiza en el estrato de arcilla, quedar sometido a una fuerza de arrastre hacia abajo.

b) Este efecto incrementa la carga que acta en el pilote y es generado por el

desplazamiento relativo hacia abajo del suelo con respecto al pilote; deber tomarse en cuenta cuando se efecta pilotaje en suelos compresibles.

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5.2.4.4 Anlisis del efecto de la friccin negativa

a) Para analizar el efecto de la friccin superficial negativa se utilizarn los mtodos estticos, considerando nicamente en ellos la friccin lateral suelo pilote, actuando hacia abajo.

b) La friccin negativa debe considerarse como una carga adicional a la que trasmite la estructura.

5.2.5 Asentamientos

a) Se estimar primero el asentamiento tolerable por la estructura y luego se calcular el asentamiento del pilote aislado o grupo de pilotes para luego compararlos.

b) En el clculo del asentamiento del pilote aislado se considerarn: el asentamiento debido a la deformacin axial del pilote, el asentamiento generado por la accin de punta y el asentamiento generado por la carga transmitida por friccin.

c) En el caso de pilotes en suelos granulares, el asentamiento del grupo est en funcin del asentamiento del pilote aislado.

d) En el caso de pilotes en suelo cohesivo, el principal componente del asentamiento del grupo proviene de la consolidacin de la arcilla. Para estimar el asentamiento, en este caso, puede reemplazarse al grupo de pilotes por una zapata imaginaria ubicada a 2/3 de la profundidad del grupo de pilotes, de dimensiones iguales a la seccin del grupo y que aplica la carga transmitida por la estructura.

5.2.6 Consideraciones durante la ejecucin de la obra

Durante la ejecucin de la obra debern efectuarse pruebas de carga y la capacidad de carga deber ser verificada por una frmula dinmica confiable segn las condiciones de la hinca.

5.2.6.1 Pruebas de carga

a) Se debern efectuar pruebas de carga segn lo indicado en la Norma ASTM D 1143.

b) El nmero de pruebas de carga ser de una por cada lote o grupos de pilotes, con un mnimo de una prueba por cada cincuenta pilotes.

c) Las pruebas se efectuarn en zonas con perfil de suelo conocido como ms desfavorables.

5.2.6.2 Ensayos diversos

Adicionalmente a la prueba de carga, se recomiendan los siguientes ensayos en pilotes ya instalados: a) Verificacin del buen estado fsico. b) Prueba de carga esttica lateral, de acuerdo a las solicitaciones. c) Verificacin de la inclinacin.

5.3 CIMENTACIN POR PILARES Los pilares son elementos estructurales de concreto vaciados in situ con dimetro mayor a 1,00 metro, con o sin refuerzo de acero y con o sin fondo ampliado.

5.3.1 Capacidad de carga

La capacidad de carga de un pilar deber ser evaluada de acuerdo a los mismos mtodos estticos utilizados en el clculo de pilotes. Se tomar en cuenta los efectos por punta y friccin.

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5.3.2 Factor de seguridad

La capacidad admisible se obtendr dividiendo la capacidad ltima por el factor de seguridad. Se utilizarn los factores estipulados en el numeral 3.4.

5.3.3 Acampanamiento en la base del pilar

Se podr acampanar el pilar en el ensanchamiento de la base a fin de incrementar la capacidad de carga del pilar, siempre y cuando no exista peligro de derrumbes.

5.3.4 Aflojamiento del suelo circundante El aflojamiento del suelo circundante deber controlarse mediante: a) Una rpida excavacin del fuste y vaciado del concreto. b) El uso de un forro en la excavacin del fuste. c) La aplicacin del Mtodo del Lodo Bentontico.

5.3.5 Asentamientos

a) Una vez comprobada la capacidad de carga del suelo, deber estimarse el grado de deformacin que se producir al aplicar las cargas. El asentamiento podr ser un factor de limitacin en el proyecto estructural del pilar.

b) Se calcular el asentamiento debido a la deformacin axial del pilar, el asentamiento generado por la accin de punta y el asentamiento generado por la carga transmitida por friccin.

5.4 CAJONES DE CIMENTACIN

Los cajones de cimentacin son elementos estructurales de concreto armado que se construyen sobre el terreno y se introducen en el terreno por su propio peso al ser excavado el suelo ubicado en su interior. El PR deber indicar el valor la friccin lateral del suelo para determinar el peso requerido por el cajn para su instalacin.

5.4.1 Capacidad de carga La capacidad de carga de un cajn de cimentacin deber ser evaluada de acuerdo a los mismos mtodos estticos utilizados en el clculo de zapatas o pilares y depender de la relacin profundidad /ancho (Df / B) si es menor o igual a cinco (5) se disear como cimentacin superficial, si es mayor a cinco (5) se disear como un pilar.

5.4.2 Factor de seguridad La capacidad admisible se obtendr dividiendo la capacidad ltima por el factor de seguridad. Se utilizarn los factores estipulados en el numeral 3.4.

5.4.3 Asentamientos

a) Una vez comprobada la capacidad de carga del suelo, se deber calcular el asentamiento que se producir al aplicar las cargas.

b) Se calcular el asentamiento debido a la deformacin axial del cajn, el asentamiento generado por la accin de punta y el asentamiento generado por la carga transmitida por friccin.

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CAPTULO 6 PROBLEMAS ESPECIALES DE CIMENTACIN

6.1 SUELOS COLAPSABLES

Son suelos que cambian violentamente de volumen por la accin combinada o individual de las siguientes acciones: a) Al ser sometidos a un incremento de carga o b) Al humedecerse o saturarse

6.1.1 Obligatoriedad de los Estudios

En los lugares donde se conozca o sea evidente la ocurrencia de hundimientos debido a la existencia de suelos colapsables, el PR deber incluir en su EMS un anlisis basado en la determinacin de la plasticidad del suelo NTP 339.129:1999, del ensayo para determinar el peso volumtrico NTP 339.139:1999, y del ensayo de humedad NTP 339.127:1998, con la finalidad de evaluar el potencial de colapso del suelo en funcin del Lmite Liquido (LL) y del peso volumtrico seco (d). La relacin entre los colapsables y no colapsables y los parmetros antes indicados se muestra en la figura siguiente:

FIGURA 6 Criterios del Potencial de Colapso

Ref.: NAVFAC DM 7

6.1.2 Evaluacin del ndice de Colapso Cuando el PR encuentre evidencias de la existencia de suelos colapsables deber sustentar su evaluacin mediante los resultados del ensayo NTP 339.163:2001. Las muestras utilizadas para la evaluacin de colapso debern ser obtenidas de pozos a cielo abierto, en condicin inalterada, preferentemente del tipo Mib.

El ndice de Colapso (IC) se define mediante la siguiente expresin:

0hh%Io

0e1e(%)I CC

e = Cambio en la relacin de vacos debido al colapso bajo humedecimiento. e0 = Relacin de vacos inicial. h = Cambio de altura de la muestra. h0 = Altura inicial de la muestra.

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El PR establecer la severidad del problema de colapso mediante los siguientes criterios:

TABLA 10 Clasificacin del ndice de colapso Ic

Grado de Colapso ndice de colapso Ic (%) Ninguno 0 Leve 0,1 a 2,0 Moderado 2,1 a 6,0 Moderadamente severo 6,1 a 10,0 Severo > 10,0

Ref.: NTP 339:163:2001

De manera complementaria, pueden utilizarse pruebas de carga en estado seco y humedecido NTP 339.153:2001. El objetivo de las mismas ser realizar un anlisis comparativo del comportamiento del suelo en su condicin natural, con relacin a su comportamiento en condicin hmeda. En caso se verifique la colapsabilidad del suelo, el PR deber formular las recomendaciones correspondientes a fin de prevenir su ocurrencia.

6.1.3 Cimentaciones en reas de suelos colapsables.

Las cimentaciones construidas sobre suelos que colapsan (Ic > 6) estn sometidas a grandes fuerzas causadas por el hundimiento violento del suelo, el cual provoca asentamiento, agrietamiento y ruptura, de la cimentacin y de la estructura. Por lo tanto, no est permitido cimentar directamente sobre suelos colapsables. La cimentacin y los pisos debern apoyarse sobre suelos no colapsables. Los pisos no debern apoyarse directamente sobre suelos colapsables.

6.1.4 Reemplazo de un suelo colapsable Cuando se encuentren suelos que presentan colapso moderado y a juicio del PR, poco profundos, stos sern retirados en su totalidad antes de iniciar las obras de construccin y sern reemplazados por Rellenos Controlados compactados adecuadamente de acuerdo al numeral 4.4.1. Rellenos controlados o de ingeniera de la presente Norma.

6.2 ATAQUE QUMICO POR SUELOS Y AGUAS SUBTERRNEAS 6.2.1 Generalidades

Las aguas qumico subterrneas son ms agresivas que los suelos al estado seco; sin embargo el humedecimiento de un suelo seco por riego, filtraciones de agua de lluvia, fugas de conductos de agua o cualquier otra causa, puede activar a las sales solubles. Esta Norma slo considera el ataque externo por suelos y aguas subterrneas y no toma en cuenta ningn otro tipo de agresin.

6.2.2 Obligatoriedad de los Estudios

En los lugares con Napa Fretica en la zona activa de la cimentacin o donde se conozca o sea evidente la ocurrencia de ataque qumico al concreto de cimentaciones y superestructuras, el PR deber incluir en su EMS un anlisis basado en ensayos qumicos del agua o del suelo en contacto con ellas, para descartar o contrarrestar tal evento.

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6.2.3 Ataque Qumico por Suelos y Aguas Subterrneas 6.2.3.1 Ataque cido

En caso del pH sea menor a 4,0 el PR, deber proponer medidas de proteccin adecuadas, para proteger el concreto del ataque cido.

6.2.3.2 Ataque por Sulfatos

La mayor parte de los procesos de destruccin del concreto causados por la formacin de sales solubles son debidos a la accin agresiva de los sulfatos. La corrosin de los sulfatos se diferencia de la causada por las aguas blandas, en que no tiene lugar una lixiviacin, sino que la pasta endurecida de cemento, a consecuencia de un aumento de volumen, se desmorona y expansiona, formndose grietas y el ablandamiento del concreto. En la Tabla 4.4 de la NTE E.060 Concreto Armado se indican los grados de ataque qumico por sulfatos en aguas y suelos subterrneos y la medida correctiva a usar en cada caso. En el caso que se desee usar un material sinttico para proteger la cimentacin, ste deber ser geomembrana, geomanta, o geotextil impregnado con asfalto, cuyas caractersticas debern ser definidas por el PR. Las propiedades de estos materiales estarn de acuerdo a las NTP. La determinacin cuantitativa de sales solubles de sulfatos en aguas y suelos se har mediante las NTP 339:074:1982, NTP 400.014:1977, respectivamente.

6.2.3.3 Ataque por Cloruros Los fenmenos corrosivos del in cloruro a las cimentaciones se restringe al ataque qumico al acero de refuerzo del concreto armado. Cuando el contenido de in cloro determinado mediante la NTP 400.014:1977, sea mayor 0,15 %, el PR debe recomendar las medidas de proteccin necesarias. La determinacin cuantitativa de cloruros en aguas y suelos se har mediante las NTP 339.076:1982 y 400.014:1977, respectivamente.

6.3 SUELOS EXPANSIVOS Son suelos cohesivos con bajo grado de saturacin que aumentan de volumen al humedecerse o saturarse.

6.3.1 Obligatoriedad de los Estudios

En las zonas en las que se encuentren suelos cohesivos con bajo grado de saturacin y plasticidad alta (LL 50), el PR deber incluir en su EMS un anlisis basado en la determinacin de la plasticidad del suelo NTP 339.129:1999 y ensayos de granulometra por sedimentacin NTP 339.128:1999 con la finalidad de evaluar el potencial de expansin del suelo cohesivo en funcin del porcentaje de partculas menores a 2 m, del ndice de plasticidad (IP) y de la actividad (A) de la arcilla. La relacin entre la Expansin Potencial (Ep) y los parmetros antes indicados se muestra en la figura siguiente:

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FIGURA 7 Clasificacin de Cambio de Potencial de Volumen

Ref.: NAVFAC DM 7

m2%

IPAActividad 6.3.2 Evaluacin del Potencial de Expansin

Cuando el PR encuentre evidencias de la existencia de suelos expansivos deber sustentar su evaluacin mediante los resultados del ensayo para la Determinacin del Hinchamiento Unidimensional de suelos cohesivos segn NTP 339.170:2002. Las muestras utilizadas para la evaluacin del hinchamiento debern ser obtenidas de pozos a cielo abierto, en condicin inalterada, preferentemente del tipo Mib.

TABLA 11 CLASIFICACIN DE SUELOS EXPANSIVOS

Potencial de expansin

Ep

Expansin en consolidmetro, bajo presin vertical de 7 kPa

(0,07 kgf/cm2)

ndice de plasticidad

IP

Porcentaje de partculas

menores que dos micras

% % % % Muy alto > 30 > 32 > 37

Alto 20 30 23 45 18 37 Medio 10 20 12 34 12 27 Bajo < 10 < 20 < 17

Ref.: Earth Manual, U.S. Bureau of Reclamation (1998)

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6.3.3 Cimentaciones en reas de suelos expansivos. Las cimentaciones construidas sobre arcillas expansivas estn sometidas a grandes fuerzas causadas por la expansin, las cuales provocan levantamiento, agrietamiento y ruptura de la cimentacin y de la estructura. Por lo tanto, no est permitido cimentar directamente sobre suelos expansivos. La cimentacin deber apoyarse sobre suelos no expansivos o con potencial de expansin bajo. Los pisos no debern apoyarse directamente sobre suelos expansivos y deber dejarse un espacio libre suficientemente holgado para permitir que el suelo bajo el piso se expanda y no lo afecte.

6.3.4 Reemplazo de un suelo expansivo

Cuando se encuentren suelos medianamente expansivos y a juicio de PR, poco profundos, stos sern retirados en su totalidad antes de iniciar las obras de construccin y sern reemplazados por Rellenos Controlados compactados adecuadamente de acuerdo al numeral 4.4.1. Rellenos controlados o de ingeniera de la presente Norma.

6.4 LICUACIN O LICUEFACCIN DE SUELOS

6.4.1 Generalidades

En suelos granulares y en algunos suelos granulares con finos cohesivos ubicados bajo la Napa Fretica, las solicitaciones ssmicas pueden originar el fenmeno denominado Licuacin, el cual consiste en la prdida momentnea de la resistencia al corte del suelo, como consecuencia del incremento de la presin de poros que se genera en el agua contenida en sus vacos y originada por la vibracin que produce el sismo. Esta prdida de resistencia al corte genera la ocurrencia de fallas por los grandes asentamientos en las obras sobreyacentes y por el desplazamiento lateral de taludes y terraplenes.

Para que un suelo granular sea susceptible de licuar durante un sismo, debe presentar simultneamente las caractersticas siguientes: - Debe estar constituido por arena fina, arena limosa, arena arcillosa, limo arenoso

no plstico o grava empacada en una matriz constituida por alguno de los materiales anteriores.

- Debe encontrarse sumergido. En estos casos el PR deber incluir en su EMS un anlisis determinstico y probabilstico del Potencial de Licuacin de la zona, (Ver 6.4.3) e indicar la probabilidad de ocurrencia o no del fenmeno de Licuacin.

6.4.2 Investigacin de campo Cuando la historia ssmica del lugar haga sospechar la posibilidad de ocurrencia de Licuacin, el programa de investigacin de toda el rea comprometida por la estructura se realizar de acuerdo a lo indicado en la Tabla 6 y con perforaciones hasta 15 m de profundidad como mnimo. Cuando en las Investigaciones Preliminares se encuentren las condiciones indicadas en el numeral 6.4.1, deber asumirse la probabilidad de ocurrencia del fenmeno de Licuacin. En tal caso, el PR debe informar al Solicitante la necesidad de ampliar el Programa de Investigacin para incluir el Anlisis de Licuacin. El Solicitante deber aprobar el nuevo Programa de Investigacin en toda el rea comprometida por la estructura. Las perforaciones tendrn una profundidad mnima de 15 metros y sern realizadas por las tcnicas de lavado o rotativa. Dentro de las perforaciones debe llevarse a cabo Ensayos de Penetracin Estndar SPT (NTP 339.133:1999) espaciados cada 1 metro Las muestras que se obtengan en el penetrmetro utilizado para el ensayo SPT debern recuperarse para poder efectuar en todas ellas los siguientes ensayos como mnimo:

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TABLA 12

SUELOS. Mtodo de ensayo para el anlisis granulomtrico. NTP 339.128:1999

SUELOS. Mtodo de ensayo para determinar el lmite lquido, lmite plstico e ndice de plasticidad de suelos NTP 339.129:1999

SUELOS. Mtodo de ensayo para determinar el peso especfico relativo de las partculas slidas de un suelo NTP 339.131:1999

SUELOS. Mtodo para la clasificacin de suelos con propsitos de ingeniera (sistema unificado de clasificacin de suelos, SUCS). NTP 339.134 :1999

Los ensayos DESH, CTP, DPL, CPT y la medicin de las velocidades de propagacin de las ondas de corte pueden ser usados para investigaciones preliminares, o como investigacin complementaria de los ensayos SPT, previa calibracin en el caso de los ensayos DESH, CTP y DPL.

6.4.3 Anlisis del Potencial de Licuacin

En el caso de suelos granulares que presenten las caractersticas indicadas en 6.4.1, se deber realizar el Anlisis del Potencial de Licuacin utilizando el mtodo propuesto por Seed e Idriss (1971, 1982) y actualizado por el National Center for Earthquake Research (1997, NCEER) y por el Earthquake Engineering Research Center (2003, 2004 EERC), como procedimiento para la evaluacin del potencial de licuacin. Este mtodo fue desarrollado en base a observaciones in-situ del comportamiento de depsitos de arenas durante sismos pasados. El procedimiento involucra el uso de la resistencia a la penetracin estndar N (Nmero de golpes del ensayo SPT). El valor de N obtenido en el campo deber corregirse por: energa, dimetro de la perforacin, longitud de las barras para obtener el valor de (N1)60. En forma complementaria al SPT pueden emplearse la resistencia a la penetracin del cono esttico (CPT) qc1 o las velocidades de propagacin de las ondas de corte Vs1 y calcular a partir de uno de esos valores el Potencial de Licuacin de los suelos. Se deber considerar tambin para el anlisis: el porcentaje de finos (% < 75 m), el factor de reduccin de las tensiones (rd), la aceleracin horizontal pico en el terreno (amax), la magnitud momento (Mw), la profundidad (d) y la velocidad de ondas de corte promedio sobre los 12m (V*s,12m).

La aceleracin mxima (amax) requerida para el anlisis del potencial de licuacin ser estimada por el PR, la cual ser congruente con los valores empleados en el diseo estructural correspondiente. El mtodo determinstico permite calcular el esfuerzo cortante cclico normalizado resistente mnimo que produce licuacin (CRR) y el esfuerzo cortante cclico normalizado inducido por el sismo (CSR). Adicionalmente se deber efectuar una evaluacin probabilstica basada en un anlisis estadstico de los posibles sismos que puedan ocurrir en un lugar para determinar la Probabilidad de Licuacin (PL). El PR deber calcular la Probabilidad de Licuacin (PL) empleando los criterios y procedimientos ms recientes, aceptados en Geotecnia.

El PR establecer la severidad del problema de licuacin mediante los siguientes criterios:

TABLA 13CLASIFICACIN DEL POTENCIAL DE LICUACIN

Licuacin PL Alta > 50%

Moderada 10% < PL 50% Baja 5% < PL 10%

Muy baja < 5%

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Ref.: Iwasaki (1984) El PR determinar los Factores de Seguridad frente a la ocurrencia de la licuacin (FSL) y su valor mnimo, el que deber ser mayor que 1 y depender del tipo e importancia de la obra, se deber tambin establecer la aceleracin mxima de un sismo que causara licuacin para el Factor de Seguridad frente a la ocurrencia de la licuacin (FSL) empleado en el diseo. Siendo: FSL = CRR / CSR

6.4.4 Cimentaciones en reas de suelos licuables. Las cimentaciones construidas sobre suelos que licuan (PL>10%) estn sometidas a grandes asentamientos, desplazamiento lateral y falla de la cimentacin y de la estructura. Por lo tanto no est permitido cimentar directamente sobre suelos licuables. La cimentacin y los pisos debern apoyarse sobre suelos no licuables o con licuacin baja. Los pisos no debern apoyarse directamente sobre suelos licuables. El PR deber proponer el tipo de cimentacin para apoyar la estructura sobre un suelos no licuable o los procedimientos constructivos para mejorar las condiciones del suelo y lograr que la Probabilidad de Licuacin (PL) sea 10%, este caso el mejoramiento deber verificarse mediante un programa de investigacin adecuado que permita realizar un nuevo Anlisis de Licuacin Potencial de acuerdo a lo indicado en el numeral 6.4.2.

FIGURA 8 Curvas simplificadas para el clculo del CRR a partir del SPT (N1)60

Ref.: NCEER 1997

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FIGURA 9 Curvas simplificadas para el clculo del CRR a partir del CPT (qc1N)

Ref.: NCEER 1997

FIGURA 10 Curvas simplificadas para el clculo del CRR a partir

velocidades de ondas de corte (Vs1). Ref.: NCEER 1997

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6.5 SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONES 6.5.1 Generalidades

Las excavaciones verticales de ms de 2,00 metros de profundidad requeridas para alcanzar los niveles de los stanos y sus cimentaciones, no deben permanecer sin sostenimiento, salvo que el estudio realizado por el PR determine que no es necesario efectuar obras de sostenimiento. Los materiales procedentes de la excavacin debern ser colocados a una distancia no menor de 3,50 metros del borde de la excavacin.

El tipo de obra de sostenimiento, su diseo y construccin son responsabilidad del constructor de la obra.

6.5.2 Estructura de Sostenimiento Dependiendo de las caractersticas de la obra se presentan las siguientes alternativas para el sostenimiento de las paredes de excavacin: - Obras de sostenimiento temporal - Obras de sostenimiento definitivas.

Existen diversos tipos de obras para el sostenimiento temporal y definitivo de los taludes de corte, entre los cuales podemos mencionar las pantallas ancladas, tablestacas, pilotes continuos, muros diafragma, calzaduras, nailings, entre otros. Las calzaduras son estructuras provisionales que se usan frecuentemente en el Per. Se disean y construyen para sostener las cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas. Tienen por funciones prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existentes en l, hasta que entren en funcionamiento las obras de sostenimiento definitivas. Las calzaduras estn constituidas por paos de concreto que se construyen horizontalmente en forma alternada y progresiva, cuidando de no hacer coincidir los paos entre dos filas horizontales consecutivas. El espesor del primer pao debe ser inicialmente igual al ancho del cimiento por calzar y deber incrementarse con la profundidad en un mnimo equivalente al 10 % de la altura del pao previamente colocado (Figura 11). Las calzaduras deben ser diseadas para las cargas verticales de la estructura que soportan y para poder tomar las cargas horizontales que le inducen el suelo y los sismos. La altura total de la calzadura no ser mayor que 8,00 metros en gravas arenosas densas con finos, ni mayor que 2,00 metros en el caso de arenas medianamente densas, ni mayor que 3,00 metros en el caso de arcillas duras. En todos los casos deber adjuntarse al cuaderno de obra la memoria de clculo y los planos de las obras de sostenimiento. Procedimiento Constructivo de las Calzaduras Se construirn paneles alternados, hasta construir una faja continua de apuntalamiento. La primera faja se excavar por debajo de la cimentacin vecina. Cada panel deber tener un largo mximo de 2 metros, un espesor igual al ancho de la cimentacin por calzar y una altura mxima de 1 metro. La excavacin se encofra dejando una abertura superior para el vaciado del concreto ciclpeo, el cual debe consolidarse usando una varilla de construccin. El concreto que se deber emplear ser concreto ciclpeo en proporcin 1:10 (cemento:hormign) con un fc mnimo de 80 kg/cm2 con adicin de piedra grande de hasta 8, representando esta un mximo de 30% del volumen total de la mezcla. Vaciada la primera faja en su totalidad, se comenzar a excavar la fila inferior siguiendo el mismo procedimiento, pero cuidando de aumentar el ancho en un 10% de la altura del

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panel previamente colocado y que las juntas entre paos de dos etapas consecutivas queden desplazadas medio pao para no coincidir. Cada fila deber tener un espesor o profundidad diferente de manera que se vaya aumentando el espesor conforme se avance a profundidades mayores.

FIGURA 11

ELEVACIN TPICA DE CALZADURA

Nota: 1) Los nmeros indica