CONCRETOS LIVIANOS.

OBJETIVO:

conocer y analizar el origen y las características  del concreto liviano, al igual que sus usos y ventajas para así tener claro el concepto y para que es utilizado este material.

ORIGEN.

Los primeros concretos livianos utilizados por el hombre para construir edificaciones surgieron en el Imperio Romano en el año 25 a.c.

En esa época eran el resultado de la mezcla de cementos puzolánicos con materiales de baja densidad como la piedra pómez, producidas en los volcanes existentes. Entre las obras realizadas con este tipo de concreto destacan: La cúpula del Panteón de Agrupa (25 a.C), los arcos del Coliseo Romano (70 d.C), arcos con luces mayores a 25 metros.

Posteriormente fue hacia el año 1917 que Stephen J. Hayde, un fabricante de ladrillos de 54 años en Kansas City, E.E.U.U. desarrolló, en América, un proceso con el cual, mediante un horno tubular giratorio, logró expandir pizarras y arcillas para así obtener un agregado liviano de baja densidad. Con este producto se consiguió por primera vez concretos livianos, que a igual resistencia presentan una densidad mucho menor de aproximadamente un 40% de menos peso.

La primera aplicación del concreto liviano fue la fabricación de cascos de buques de hormigón armado.

http://www.argos.co/Media/Colombia/images/concreto+liviano-1.pdf.

http://www.aliven.com.ve/producto_historia.html

CONCEPTO.

El concreto liviano o ligero, es un concepto que se ha hecho mas ligero que el convencional con cemento, grava y arena. es un concreto hecho con base en agregados de peso ligero, o en algunos casos existen concretos ligeros que no tienen agregados.

VÍDEO:

https://www.youtube.com/watch?v=xR20lo-TRo8.

CARACTERÍSTICAS. 

• Posee una densidad entre 1440 y 1840 kg/m3, en comparacion con el concreto de peso normal, cuya densidad es de 2240 a 2400 kg/m3.
  
  
  
• Conductividad térmica: La capacidad de conducción de energía térmica de un material está dada por su peso unitario, mientras más alto es este valor mayor es su conductividad térmica, los concretos livianos estructurales son de baja conductividad térmica, esto implica buen aislamiento del calor.
•                          
• Aislamiento acústico: La cavidades internas de los agregados livianos permiten amortiguar las vibraciones, atenuar ruidos aéreos y de impacto.
  
   
• Trabajabilidad: Por su bajo peso es más fácil manipularlo por cuadrilla de trabajo, aumenta los rendimientos de ejecución de obras.
  

  
• Resistencia al Fuego: Los concretos livianos estructurales poseen una gran resistencia al fuego directo y a altas temperaturas.
  

Durabilidad: Debido a la baja porosidad de la pasta, los agentes atmosféricos no penetran en el concreto liviano estructural, permitiendo que las estructuras sean más resistentes a la intemperie.

http://www.aliven.com.ve/aplicaciones_concreliv_concre_edificaciones.html.

• básicamente el uso de de concretos ligeros depende de las consideraciones económicas.
• su resistencia es proporcional a su peso.

VENTAJAS.

•  Reduccion de las cargas muertas
• mayor rapidez de construccion
• menores costos de transportes y acarreos
• excelentes propiedades acústicas y térmicas
• es ambiental mente amigable debido a que promueve el ahorro de energía 
• no requiere compactacion 
• reduce costos de cimentación, estructura, supervision y transporte, desperdicios, mano de obra, tiempos de construcción y mantenimiento.

uso.

• elementos divisores.
• capas de nivelación en pisos y losas.
• para aligerar cargas muertas en la estructura.
• muros y losas de viviendas de concreto tipo monolíticas.
• protección de estructuras contra el fuego.
• pilares, vigas, losas de entre piso.
• losas de cubierta.
• rellenos y recubrimientos.
• paneles.
• aplicaciones con requerimientos termo acústicos especiales.

http://www.aliven.com.ve/aplicaciones_concreliv_concre_edificaciones.html
VÍDEO:

https://www.youtube.com/watch?v=jmvn3DaJj58.

CLASIFICACIÓN.

 CONCRETO LIGERO ESTRUCTURAL: peso volumetrico seco de 1400 o 1850 kg/m3.

Resistencia a comprensión mayor o igual a 175 kg/cm2.

CONCRETO LIGERO DE RESISTENCIA MODERADA: peso volumetrico seco 800 a 1400 kg/m3.

Resistencia a comprensión de 70 a 175 kg/cm2.

CONCRETO LIGERO AISLANTE: peso volumetrico seco de 300 a 800 kg/m3

Resistencia a comprensión menor de 70 kg/cm2.

EL CONCRETO EN LA  NORMA NSR-10

El concreto con agregado liviano que tiene una densidad de equilibrio,cubierto por el titulo C del reglamento NSR-10 corresponde a un concreto cuyos componentes cumplen de manera estricta lo requerido en este titulo C. los concretos que no cumplan estos requisitos solo pueden emplearse con una autorización previa de la comisión asesora permanente del régimen de construcciones sismo resistentes, creada por medio de la ley 400 de 1997 y adscrita al ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo  territorial.

En el año 2000 ASTM C567 (NTC 4022) adapto el termino "densidad de equilibrio" como la medida para determinar el cumplimiento de los requisitos de densidad de servicio especificada. De acuerdo a NTC 4022 (ASTM C567), la densidad de aquilibrio puede terminarse por medision o aproximadamente por calculo usando ya sea la densidad del material seco en horno o la densidad del material seco en horno determinada de las proporciones  de la mezcla.

segun el titulo C de la norma NRS-10 (el concreto liviano con arena de peso normal) es el concreto liviano estructural en el caul todo el agregado fino ha sido sustituido por arena. 

 A fin que las disposiciones del titulo C  de la norma NSR-10 se apliquen de la manera apropiada, deben especificarse los limites de sustitución, interpolando cuando se utilice una sustitución parcial de arena.

http:www.idrd.gov.co/sitio/idrd/sites/default/fles/imagenes/3titulo-c-nsr-100.pdf.

FUNDACIONES.

OBJETIVO:

Es dar a conocer a cada uno de los espectadores la importancia de las FUNDACIONES y cada uno de sus usos ya que es elemental en diferentes construcciones.


CONCEPTO
Las fundaciones cumplen con trasmitir las cargas (estáticas y dinámicas) al suelo portante a una presión adecuada a las propiedades de si misma, también representa la parte rígida que logra la interacción con el suelo y la estructura.

GLOSARIO.

ASENTAMIENTO: Descenso que experimenta un edificio o estructura a medida que se consolida el terreno situado bajo el mismo. También llamado asiento.

CAPACIDAD PORTANTE: Es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo.

ESTRIBO: Barra doblada, generalmente con forma de U o W empleada en construcciones de hormigón armado o ladrillo

PILAR: Es un elemento soporte, de orientación vertical o casi vertical, que recibe cargas para transmitirlas a la cimentación y que, a diferencia de la columna, tiene sección poligonal

PILOTE: Es un elemento que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo

VIGA: Es un elemento estructural lineal, donde su mayor dimensión es la longitudinal. Trabaja principalmente a flexión.

ZAPATA AISLADA: Zapata de hormigón armado que sostiene un pilar exento.

ZAPATA COMBINADA: Zapata de hormigón armado que soporta la carga de más de una columna.

ZAPATA DE MEDIANERÍA: Zapata conectada a otra para equilibrar una carga estructural que no se encuentra localizada simétricamente respecto a ésta.

http://www.parro.com.ar/

https://es.wikipedia.org/wiki/

NORMA NSR-10.

TITULO H.

CAPITULO 1:

OBJETIVO — Establecer criterios básicos para realizar estudios geotécnicos de edificaciones, basados en la investigación del subsuelo y las características arquitectónicas y estructurales de las edificaciones con el fin de proveer las recomendaciones geotécnicas de diseño y construcción de excavaciones y rellenos, estructuras de contención, cimentaciones, rehabilitación o reforzamiento de edificaciones existentes y la definición de espectros de diseño sismorresistente, para soportar los efectos por sismos y por otras amenazas geotécnicas desfavorables.

OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS GEOTÉCNICOS — Los estudios geotécnicos definitivos son obligatorios para todas las edificaciones urbanas y suburbanas de cualquier grupo de uso, y para las edificaciones en terrenos no aptos para el uso urbano de los grupos de uso II, III y IV definidos en el Título A de este Reglamento. 

CAPITULO 2:

NOMENCLATURA: c = intercepto de cohesión total
cc = intercepto de cohesión efectiva 
Fa = fuerzas actuantes 
Fr = fuerzas resistentes 
Fs = factor de seguridad 
FSB = Factor de seguridad básico 
FSBM = factores de seguridad básicos mínimos directos 
Su = resistencia no drenada 
Ua = presión de gas (aire) para materiales secos 
UF = presión de fluidos o presión de poros 
Uw = presión de líquido (agua) para materiales saturados 
I = ángulo de fricción total 
Ic = ángulo de fricción efectivo 
Vc = esfuerzo normal efectivo 
V = esfuerzo normal total 
RW = esfuerzo resistente 
AW = esfuerzo actuante 
FW = esfuerzo cortante a la falla H.

 ESTUDIO GEOTÉCNICO.

 DEFINICIÓN — Conjunto de actividades que comprenden el reconocimiento de campo, la investigación del subsuelo, los análisis y recomendaciones de ingeniería necesarios para el diseño y construcción de las obras en contacto con el suelo, de tal forma que se garantice un comportamiento adecuado de la edificación.

• Investigación del Subsuelo — Comprende el estudio y el conocimiento del origen geológico, la exploración del subsuelo (apiques, trincheras, perforación y sondeo y otros) y los ensayos y pruebas de campo y laboratorio necesarios para identificar y clasificar los diferentes suelos y rocas y cuantificar las características físico-mecánicas e hidráulicas del subsuelo.

• Análisis y Recomendaciones — Consiste en la interpretación técnica conducente a la caracterización del subsuelo y la evaluación de posibles mecanismos de falla y de deformación para suministrar los parámetros y las recomendaciones necesarias para el diseño y la construcción de los sistemas de cimentación.

TIPOS DE ESTUDIOS

ESTUDIO GEOTÉCNICO PRELIMINAR —establecer las condiciones que limitan su aprovechamiento, los problemas potenciales que puedan presentarse, los criterios geotécnicos y parámetros generales para la elaboración de un proyecto. 

El estudio debe presentar en forma general el entorno geológico y geomorfológico, características del subsuelo y recomendaciones geotécnicas para la elaboración del proyecto incluyendo la zonificación del área, amenazas de origen geológico.

ESTUDIO GEOTÉCNICO DEFINITIVO —Trabajo realizado para un proyecto específico, en el cual el ingeniero geotecnista debe precisar todo lo relativo a las condiciones físico-mecánicas del subsuelo y las recomendaciones particulares para el diseño y construcción de todas las obras.

(a) Del proyecto 

(b) Del subsuelo

(c) De cada unidad geológica o de suelo, se dará su identificación, su espesor, su distribución y los parámetros obtenidos en las pruebas y ensayos de campo y en los de laboratorio, siguiendo los lineamientos del Capítulo H.3.

(d) De los análisis geotécnicos

(e) De las recomendaciones para diseño

(f) De las recomendaciones para la protección de edificaciones y predios vecinos

(g) De las recomendaciones para construcción. Sistema Constructivo

(h) Anexos

ASESORÍA GEOTÉCNICA EN LAS ETAPAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN —se debe realizar la asesoría en la etapa de diseño como una etapa posterior al estudio geotécnico por parte de un ingeniero civil especialista en geotecnia, con la experiencia estipulada en el Título VI de la Ley 400 de 1997.

ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE LADERAS Y TALUDES — Se debe considerar las características geológicas, hidráulicas y de pendiente del terreno local y regionalmente, por lo cual deberán analizarse los efectos de procesos de inestabilidad aledaños o regionales que puedan tener incidencia en el terreno objeto de estudio. 

AGUA SUBTERRÁNEA En las cimentaciones el problema más frecuente encontrado durante el proceso de excavación y construcción, es la existencia del agua subterránea libre o confinada. La presencia de agua, en relación a los esfuerzos, produce una disminución de las propiedades, tal como se indica en H.2.4.1 para la resistencia, además de flujo y erosión interna. Los estudios geotécnicos deberán analizar la existencia de agua libre, flujos potenciales de agua subterránea y la presencia de paleo cauces

FACTORES DE SEGURIDAD  — En Ingeniería Civil en general el Factor de Seguridad FS se define como la relación entre fuerzas resistentes FR y actuantes FA y también pueden usarse esfuerzos y se usa para evaluar el Estado Límite de Falla:

• En Ingeniería Geotécnica el Factor de Seguridad Básico o directo, FSB , se define como la relación entre esfuerzo cortante último resistente o esfuerzo cortante a la falla f W y esfuerzo cortante actuante A

W = esfuerzo cortante a la falla 

c´ = intercepto de cohesión efectiva
Ic = ángulo de fricción efectivo 

Vc = esfuerzo normal efectivo UF Vc (H.2.4-5)

V = esfuerzo normal total
UF = presión de fluidos o presión de poros 

Uw = presión de líquido (agua) para materiales saturados 

Ua = presión de gas (aire) para materiales secos 

                                       Factores de Seguridad Básicos Mínimos Directos

   Nota: Los parámetros sísmicos seudo estáticos de Construcción serán el 50% de los de Diseño 

 FACTORES DE SEGURIDAD INDIRECTOS — En todo caso se debe demostrar que el empleo de éstos FS indirectos implica Factores de Seguridad Básicos FSB iguales o superiores a los valores mínimos FSBM .

SUELOS NO COHESIVOS O GRANULARES Y SUELOS COHESIVOS- Para efectos de la clasificación de suelos del Artículo A.2.4.3 y de este Título H: 

SUELOS NO COHESIVOS O GRANULARES — Se consideran como suelos no cohesivos o granulares los que cumplen las siguientes condiciones, de acuerdo al Sistema de Clasificación Unificada de Suelos (SCUS), con algunas modificaciones:

•  (a) Todos los materiales clasificados como GW, GP, GW-GM, GP-GM, GW-GC, GP-GC, SW, SP, SW-SM, SP-SM, SW-SC, SP-SC.
•  (b) Todos los materiales clasificados como GM, GC, GM-GC, SM, SC, SM-SC, en los cuales 30% o menos del peso pase por tamiz No 200 y que tengan límite líquido wL d 30% e índice plástico IP d 10%. 

SUELOS COHESIVOS — Se consideran como suelos cohesivos todos aquellos que no cumplan con las condiciones de suelos no cohesivos o granulares.

NORMAS TÉCNICAS

Las siguientes normas NTC del Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, y de la Sociedad Americana para Ensayos y Materiales, ASTM, forman parte integrante del Reglamento NSR-10.

CAPÍTULO H.3 

GEOTÉCNICA DEL SUBSUELO

NOMENCLATURA
G = módulo de rigidez al cortante 
[ = porcentaje de amortiguamiento con respecto al crítico. 
En este Capítulo se definen el número mínimo y la profundidad mínima de los sondeos exploratorios del subsuelo, los cuales dependen del tamaño de la edificación propuesta (unidad de construcción).

UNIDAD DE CONSTRUCCIÓN. 
(a) Una edificación en altura,
(b) Grupo de construcciones adosadas, cuya longitud máxima en planta no exceda los 40 m, 
(c) Cada zona separada por juntas de construcción, 
(d) Construcciones adosadas de categoría baja, hasta una longitud máxima en planta de 80 m 
(e) Cada fracción del proyecto con alturas, cargas o niveles de excavación diferentes. 

CLASIFICACIÓN DE LAS UNIDADES DE CONSTRUCCIÓN POR CATEGORÍAS — Las unidades de construcción se clasifican en Baja, Media, Alta y Especial, según el número total de niveles y las cargas máximas de servicio. Para las cargas máximas se aplicará la combinación de carga muerta más carga viva debida al uso y ocupación de la edificación.

Clasificación de las unidades de construcción por categorías.

 INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO PARA ESTUDIOS DEFINITIVOS 
 INFORMACIÓN PREVIA — El ingeniero geotecnista responsable del proyecto debe recopilar y evaluar los datos disponibles sobre las características del sitio, tales como la geología, sismicidad, clima, vegetación, existencia de edificaciones e infraestructura vecinas y estudios anteriores.

EXPLORACIÓN DE CAMPO — Consiste en la ejecución de apiques, trincheras, perforación o sondeo con muestreo o sondeos estáticos o dinámicos, u otros procedimientos exploratorios reconocidos en la práctica, con el fin de conocer y caracterizar el perfil del subsuelo afectado por el proyecto, ejecutar pruebas directas o indirectas sobre los materiales encontrados y obtener muestras para la ejecución de ensayos de laboratorio.

 NÚMERO MÍNIMO DE SONDEOS — El número mínimo de sondeos de exploración que deberán efectuarse en el terreno donde se desarrollará el proyecto se definen en la tabla.

Número mínimo de sondeos y profundidad por cada unidad de construcción Categoría de la unidad de construcción.

CARACTERÍSTICAS Y DISTRIBUCIÓN DE LOS SONDEOS — Las características y distribución de los sondeos deben cumplir las siguientes disposiciones además de las ya enunciadas en:

(a) Los sondeos con recuperación de muestras deben constituir como mínimo el 50% de los sondeos practicados en el estudio definitivo. 

(b) En los sondeos con muestreo se deben tomar muestras cada metro en los primeros 5 m de profundidad y a partir de esta profundidad, en cada cambio de material o cada 1.5 m de longitud del sondeo.. 

(c) Al menos el 50% de los sondeos deben quedar ubicados dentro de la proyección sobre el terreno de las construcciones. 

(d) Los sondeos practicados dentro del desarrollo del Estudio Preliminar pueden incluirse como parte del estudio definitivo - de acuerdo con esta normativa - siempre y cuando hayan sido ejecutados con la misma calidad y siguiendo las especificaciones dadas en el presente título del Reglamento. 

(e) El número de sondeos finalmente ejecutados para cada proyecto, debe cubrir completamente el área que ocuparán la unidad o unidades de construcción contempladas en cada caso, así como las áreas que no quedando ocupadas directamente por las estructuras o edificaciones, serán afectadas por taludes de cortes u otros tipos de intervención que deban ser considerados para evaluar el comportamiento geotécnico de la estructura y su entorno. 

(f) En registros de perforaciones en ríos o en el mar, es necesario tener en cuenta el efecto de las mareas y los cambios de niveles de las aguas, por lo que se debe reportar la elevación (y no la profundidad solamente) del estrato, debidamente referenciada a un datum preestablecido. 

PROFUNDIDAD DE LOS SONDEOS — Por lo menos el 50% de todos los sondeos debe alcanzar la profundidad dada en la Tabla H.3.2-1, afectada a su vez por los siguientes criterios, los cuales deben ser justificados por el ingeniero geotecnista.

(a) Profundidad en la que el incremento de esfuerzo vertical causado por la edificación, o conjunto de edificaciones, sobre el terreno sea el 10% del esfuerzo vertical en la interfaz suelo-cimentación. 

(b) 1.5 veces el ancho de la losa corrida de cimentación. 

(c) 2.5 veces el ancho de la zapata de mayor dimensión. 

(d) Longitud total del pilote más largo, mas 4 veces el diámetro del pilote o 2 veces el ancho del grupo de pilotes. 

(e) 2.5 veces el ancho del cabezal de mayor dimensión para grupos de pilotes. 

(f) En el caso de excavaciones, la profundidad de los sondeos debe ser como mínimo 1.5 veces la profundidad de excavación pero debe llegar a 2.0 veces la profundidad de excavación en suelos designados como E y F en el Título A. 

(d) En los casos donde se encuentre roca firme, o aglomerados rocosos o capas de suelos firmes asimilables a rocas, a profundidades inferiores a las establecidas, el 50% de los sondeos deberán alcanzar las siguientes penetraciones en material firme (material designado como A, B o C en la Tabla A.2.4.4-1 del Título A de este Reglamento.), de acuerdo con la categoría de la unidad de construcción: 

- Categoría Baja: los sondeos pueden suspenderse al llegar a estos materiales; 

- Categoría Media, penetrar un mínimo de 2 metros en dichos materiales, o dos veces el diámetro de los pilotes en éstos apoyados; 

- Categoría Alta y Especial, penetrar un mínimo de 4 metros o 2.5 veces el diámetro de pilotes respectivos, siempre y cuando se verifique la continuidad de la capa o la consistencia adecuada de los materiales y su consistencia con el marco geológico local. 

(g) La profundidad de referencia de los sondeos se considerará a partir del nivel inferior de excavación para sótanos o cortes de explanación. Cuando se construyan rellenos, dicha profundidad se considerará a partir del nivel original del terreno. 

(h) Es posible que alguna de las consideraciones precedentes conduzca a sondeos de una profundidad mayor que la dada en la Tabla H.3.2-1.. En tal caso, el 20% de las perforaciones debe cumplir con la mayor de las profundidades así establecidas. 

(i) En todo caso primará el concepto del ingeniero geotecnista, quien definirá la exploración necesaria siguiendo los lineamientos ya señalados, y en todos los casos, el 50% de las perforaciones, deberán alcanzar una profundidad por debajo del nivel de apoyo de la cimentación. En algunos casos, a juicio del Ingeniero Geotecnista responsable del estudio, se podrán reemplazar algunos sondeos por apiques ó trincheras.

NÚMERO MÍNIMO DE SONDEOS — Para definir el número de sondeos en un proyecto, se definirán Inicialmente las unidades de construcción de acuerdo con las normas dadas en el numeral H.3.1.1. En todos los casos el número mínimo de sondeos para un estudio será de tres (3) y para definir el número se debe aplicar el mayor número de sondeos resultante y el número de unidades de construcción.  

 ENSAYOS DE LABORATORIO 

SELECCIÓN DE MUESTRAS — Las muestras obtenidas de la exploración de campo deberán ser objeto de los manejos y cuidados que garanticen su representatividad y conservación.

 TIPO Y NÚMERO DE ENSAYOS — El tipo y número de ensayos depende de las características propias de los suelos o materiales rocosos por investigar, del alcance del proyecto y del criterio del ingeniero geotecnista. El ingeniero geotecnista ordenará los ensayos de laboratorio que permitan conocer con claridad la clasificación, peso unitario y permeabilidad de las muestras escogidas.

 PROPIEDADES BÁSICAS — Las propiedades básicas para la caracterización de suelos y rocas son como mínimo las siguientes: 

• Propiedades básicas de los suelos — Las propiedades básicas mínimas de los suelos a determinar con los ensayos de laboratorio son: peso unitario, humedad y clasificación completa para cada uno de los estratos o unidades estratigráficas y sus distintos niveles de meteorización.
• Propiedades básicas de las rocas — Las propiedades básicas mínimas de las rocas a determinar con los ensayos de laboratorio son: peso unitario, compresión simple (o carga puntual) y eventualmente la alterabilidad de este material mediante ensayos tipo desleimiento-durabilidad o similares. 

CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DETALLADA — Las propiedades mecánicas e hidráulicas del subsuelo tales como: resistencia al cortante, propiedades esfuerzo-deformación, compresibilidad, expansión, permeabilidad y otras que resulten pertinentes de acuerdo con la naturaleza geológica del área, se determinarán en cada caso mediante procedimientos aceptados de campo o laboratorio, debiendo el informe respectivo justificar su número y representatividad de manera precisa y coherente con el modelo geológico y geotécnico del sitio.

Las propiedades dinámicas del suelo, y en particular el módulo de rigidez al cortante, G, y el porcentaje de amortiguamiento con respecto al crítico, ȟ, a diferentes niveles de deformación, se determinarán en el laboratorio mediante ensayos de columna resonante, ensayo triaxial cíclico, corte simple cíclico u otro similar y técnicamente reconocido.

 EJECUCIÓN DE ENSAYOS DE CAMPO — El ingeniero responsable del estudio podrá llevar a cabo pruebas de campo para la determinación de propiedades geomecánicas, en cuyo caso deberá realizarlos con equipos y metodologías de reconocida aceptación técnica.

CAPÍTULO H.4

CIMENTACIONES

NOMENCLATURA

FSICP = factores de seguridad indirectos mínimos 

LW = resistencia al cortante en la interfaz suelo / elemento de cimentación d f W 

Vc = resistencia a compresión simple del material rocoso o del material del pilote, la que sea menor. PA = presión atmosférica 

\ = factor empírico que puede tomarse como 0.5 para rocas arcillosas, 1.0 para rocas calcáreas o concreto y 2.0 para rocas arenosas. 

 GENERALIDADES 

Toda edificación debe soportarse sobre el terreno en forma adecuada para sus fines de diseño, construcción y funcionamiento. En ningún caso puede apoyarse sobe la capa vegetal, rellenos sueltos, materiales degradables o inestables, susceptibles de erosión, socavación, licuación o arrastre por aguas subterráneas. La cimentación se debe colocar sobre materiales que presenten propiedades mecánicas adecuadas en términos de resistencia y rigidez, o sobre rellenos artificiales, que no incluyan materiales degradables, debidamente compactados.

 CIMENTACIONES SUPERFICIALES - ZAPATAS Y LOSAS

ESTADOS LÍMITES DE FALLA — El esfuerzo límite básico de falla de cimentaciones superficiales se calculará por métodos analíticos o empíricos, debidamente apoyados en experiencias documentadas, recurriendo a los métodos de la teoría de plasticidad y/o análisis de equilibrio límite que consideren los diversos mecanismos de falla compatibles con el perfil estratigráfico.

(a) Posición del nivel freático más desfavorable durante la vida útil de la edificación, 

(b) Excentricidades que haya entre el punto de aplicación de las cargas y resultantes y el centroide geométrico de la cimentación, 

(c) Influencia de estratos de suelos blandos bajo los cimientos, 

(d) Influencia de taludes próximos a los cimientos, 

(e) Suelos susceptibles a la pérdida parcial o total de su resistencia, por generación de presión de poros o deformaciones volumétricas importantes, bajo solicitaciones sísmicas (Véase el Capítulo H.7), 

(f) Existencia de galerías, cavernas, grietas u otras oquedades. 

 ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO — La seguridad para los estados límite de servicio resulta del cálculo de asentamientos inmediatos, por consolidación, los asentamientos secundarios y los asentamientos por sismo. La evaluación de los asentamientos debe realizarse mediante modelos de aceptación generalizada empleando parámetros de deformación obtenidos a partir de ensayos de laboratorio o correlaciones de campo suficientemente apoyadas en la experiencia. Pueden utilizarse relaciones entre el módulo de elasticidad y el valor de la penetración estándar y la penetración con cono, con el soporte experimental adecuado. 

 CAPACIDAD ADMISIBLE —La capacidad admisible de diseño para la cimentación deberá ser el menor valor entre el esfuerzo límite de falla (Véase H.4.2.1), reducido por el factor de seguridad, y el que produzca asentamientos iguales a los máximos permitidos (Véase H.4.8). Esta capacidad debe ser claramente establecida en los informes geotécnicos.

  CIMENTACIONES COMPENSADAS 

 ESTADOS LÍMITES DE FALLA —La estabilidad de las cimentaciones compensadas se verificará como se indica en H.6.2.1. Se comprobará además que no pueda ocurrir flotación de la cimentación durante ni después de la construcción, para lo cual se deberá considerar una posición conservadora del nivel freático.

ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO —Para estas cimentaciones se deberá calcular: 

(a) Los asentamientos inmediatos debidos a la carga total transmitida al suelo por la cimentación, incluyendo los debidos a la recarga del suelo descargado al realizar la excavación (Véase el Capítulo H.6), 

(b) Los asentamientos transitorios y permanentes del suelo de cimentación bajo la hipótesis de cargas estáticas permanentes combinadas con carga sísmica cíclica, 

(c) Los asentamientos debidos al incremento o reducción neta de carga en el contacto cimentación-suelo. 

(d) Los asentamientos inmediatos, de consolidación y los debidos a sismo se calcularán como se indica en H.4.2.2. La técnica empleada en la realización de la excavación (Véase H.8.3) será, en gran medida, la responsable de que se obtengan resultados de asentamientos acordes a los valores calculados.  

 CIMENTACIONES CON PILOTES 

La capacidad de un pilote individual debe evaluarse considerando separadamente la fricción lateral y la resistencia por la punta con las teorías convencionales de la mecánica de suelos. 

 ESTADOS LÍMITES DE FALLA — Se deberá verificar que la cimentación diseñada resulte suficiente para asegurar la estabilidad de la edificación en alguna de las siguientes condiciones: 

(a) Falla del sistema suelo-zapatas, o suelo-losa de cimentación, despreciando la capacidad de los pilotes, como se indica en H.4.2.1. 

(b) Falla del sistema suelo-pilotes, despreciando la capacidad del sistema suelo-zapatas o suelo-losa, para lo NSR-10 – Capítulo H.4– Cimentaciones H-15 cual debe considerarse que la carga de falla del sistema es la menor de los siguientes valores: 

1) suma de las capacidades de carga de los pilotes individuales; 

2) capacidad de carga de un bloque de terreno cuya geometría sea igual a la envolvente del conjunto de pilotes; 

3) suma de las capacidades de carga de los diversos grupos de pilotes en que pueda subdividirse la cimentación, teniendo en cuenta la posible reducción por la eficiencia de grupos de pilotes. 

 ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO —Los asentamientos de cimentaciones con pilotes de fricción bajo cargas de gravedad se estimarán considerando la penetración de los mismos y las deformaciones del suelo que los soporta, así como la fricción negativa. En el cálculo de los movimientos anteriores se tendrá en cuenta las excentricidades de carga.

 USO DE PILOTES DE FRICCIÓN PARA CONTROL DE ASENTAMIENTOS — Cuando se utilicen pilotes de fricción como complemento de un sistema de cimentación parcialmente compensada para reducir asentamientos en suelos cohesivos blandos, transfiriendo parte de la carga a los estratos más profundos, los pilotes generalmente no tienen la capacidad para soportar por sí solos el peso de la edificación ya que se diseñan para trabajar al límite de falla en condiciones estáticas.

 CIMENTACIONES EN ROCA 

Para cimentaciones en macizos rocosos se seguirán los mismos lineamientos anteriores, teniendo en cuenta que la resistencia y rigidez de los macizos rocosos son siempre menores que los de las muestras de roca (material rocoso) y adoptando los siguientes:

 ESTADOS LÍMITES DE FALLA — el macizo rocoso debe evaluarse por medio de dos modelos complementarios: 

(a) Considerar el macizo rocoso como un medio continuo equivalente, con envolvente de resistencia (esfuerzo cortante vs esfuerzo normal efectivo) curva o con parámetros lineales equivalentes para el intervalo de esfuerzos que se esté considerando. 

(b) Considerar el macizo rocoso como un medio discontinuo, para lo cual se deberán analizar los mecanismos de falla cinemáticamente posibles por las discontinuidades. 

(c) El estado límite será el menor que resulte de los dos análisis anteriores.

(d) En los casos extremos de macizos rocosos muy fracturados o casi sin discontinuidades no sería necesario evaluar el mecanismo de b

 ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO 

(a) Si el macizo rocoso se considera continuo, debe evaluarse como un medio elástico, con módulos de deformación apropiados al estado de esfuerzos previsto, estimados bien sea de relaciones empíricas con los sistemas de clasificación, ensayos geofísicos o con ensayos de placa 

(b) Si el macizo rocoso se considera discontinuo, se debe hacer el análisis del mecanismo de falla con las características esfuerzo-deformación de las discontinuidades y mecanismos cinemáticamente posibles apropiados.

 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN

 La profundidad mínima de cimentación para los cálculos de capacidad debe contemplar los siguientes aspectos, además de los incluidos en H.4.1 - Generalidades. 

(a) La profundidad tal que se elimine toda posibilidad de erosión o meteorización acelerada del suelo, arrastre del mismo por tubificación causada por flujo de las aguas superficiales o subterráneas de cualquier origen. 

(b) En los suelos arcillosos, la profundidad de las cimentaciones debe llevarse hasta un nivel tal que no haya influencia de los cambios de humedad inducidos por agentes externos (Véase el capitulo H-9).

(c) Es preciso diseñar las cimentaciones superficiales en forma tal que se eviten los efectos de las raíces principales de los árboles próximos a la edificación o alternativamente se deben dar recomendaciones en cuanto a arborización (Véase el capitulo H-9). 

 FACTORES DE SEGURIDAD INDIRECTOS 

Para cimentaciones se aconsejan los siguientes factores de seguridad indirectos mínimos: 

CAPACIDAD PORTANTE DE CIMIENTOS SUPERFICIALES Y CAPACIDAD PORTANTE DE PUNTA DE CIMENTACIONES PROFUNDAS

Factores de Seguridad Indirectos FSICP Mínimos

CAPACIDAD PORTANTE POR PRUEBAS DE CARGA Y FACTORES DE SEGURIDAD — La capacidad portante última de cimentaciones profundas se podrá calcular alternativamente, a partir de pruebas de carga debidamente ejecutadas y en número suficiente de pilas o pilotes de acuerdo con lo señalado en la tabla H.4.7-2. En este caso los factores de seguridad mínimos podrán reducirse sin que lleguen a ser inferiores al 80% de los indicados en la tabla.

Número Mínimo de Ensayos de Carga en Pilotes o Pilas para Reducir FSICP.

 ASENTAMIENTOS.

La seguridad para el estado límite de servicio resulta del cálculo de asentamientos inmediatos, por consolidación, los asentamientos secundarios y los asentamientos por sismo. 

ASENTAMIENTOS INMEDIATOS — Los asentamientos inmediatos dependen de las propiedades de los suelos a bajas deformaciones, en cuyo caso puede aceptarse su comportamiento elástico, y de la rigidez y extensión del cimiento mismo.

 ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN — Los asentamientos por consolidación se producen por la migración del agua hacia afuera de los suelos saturados, como respuesta a una sobre carga externa. Se define también como consolidación primaria. 

ASENTAMIENTOS SECUNDARIOS — La consolidación secundaria puede definirse como la deformación en el tiempo que ocurre esencialmente a un esfuerzo efectivo constante. No obstante, las deformaciones propias de la consolidación primaria pueden coincidir en el tiempo, con las de la consolidación secundaria.

ASENTAMIENTOS TOTALES — Son la suma de asentamientos inmediatos, por consolidación y secundarios, cuando estos últimos son importantes. 

ASENTAMIENTOS EN MACIZOS ROCOSOS — En este caso para el cálculo de asentamientos se deberá tomar el macizo rocoso como un medio elástico, isotrópico o anisotrópico según sea el caso, si se considera como un medio continuo o con las deformaciones por las discontinuidades, en el caso de considerar el macizo rocoso como un medio discontinuo.

EFECTOS DE LOS ASENTAMIENTOS
CLASIFICACIÓN — Se deben calcular los distintos tipos de asentamientos que se especifican a continuación: 
(a) Asentamiento máximo — Definido como el asentamiento total de mayor valor entre todos los producidos en la cimentación. 
(b) Asentamiento diferencial — Definido como la diferencia entre los valores de asentamiento correspondientes a dos partes diferentes de la estructura. 
(c) Giro — Definida como la rotación de la edificación, sobre el plano horizontal, producida por asentamientos diferenciales de la misma.

 LÍMITES DE ASENTAMIENTOS TOTALES — Los asentamientos totales calculados a 20 años se deben limitar a los siguientes valores: 
(a) Para construcciones aisladas 30 cm, siempre y cuando no se afecten la funcionalidad de conducciones de servicios y accesos a la construcción. 
(b) Para construcciones entre medianeros 15 cm, siempre y cuando no se afecten las construcciones e instalaciones vecinas.

Valores máximos de asentamientos diferenciales calculados, expresados en función de la distancia entre apoyos o columnas, A

 DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CIMENTACIÓN 
Para el diseño estructural de toda cimentación deben calcularse las excentricidades que haya entre el punto de aplicación de las cargas y resultantes y el centroide geométrico de la cimentación. Dichas excentricidades tienen que tenerse en cuenta en el cálculo de la capacidad ante falla, capacidad admisible y asentamientos totales, diferenciales y giros. 

Las presiones de contacto calculadas deben ser tales que las deformaciones diferenciales del suelo calculadas con ellas coincidan aproximadamente con las del sistema subestructura superestructura. En su cálculo se acepta suponer que el medio es elástico, y se pueden usar las soluciones analíticas existentes o métodos numéricos. Se acepta cualquier distribución de presiones de contacto que satisfaga las siguientes condiciones: 
(a) Que exista equilibrio local y general entre las presiones de contacto y las fuerzas internas en la subestructura, y las fuerzas y momentos transmitidos a ésta por la superestructura, 
(b) Que los asentamientos diferenciales inmediatos más los de consolidación calculados con las presiones de contacto sean de magnitud admisible (H.4.9). (c) Que las deformaciones diferenciales instantáneas más las de largo plazo, del sistema subestructurasuperestructura, sean de magnitud admisible (H.4.9). 

CAPÍTULO H.5

EXCAVACIONES Y ESTABILIDAD DE TALUDES

NOMENCLATURA 

hw = altura piezométrica en el lecho inferior de la capa impermeable;

wγ = peso unitario del agua 

γt = peso unitario total del suelo entre el fondo de la excavación y el estrato permeable

Su = resistencia no drenada (cohesión aparente) del material bajo el fondo de la excavación, en condiciones no-consolidadas no-drenadas (UU)

 Nc = coeficiente de capacidad de carga que depende de la geometría de la excavación y puede ser afectado por el procedimiento constructivo;

  Pv = presión vertical total actuante en el suelo, a la profundidad de excavación;

 ∑q = sobrecargas superficiales

FSBM = factores de seguridad mínimos

EXCAVACIONES

En el diseño de las excavaciones se considerarán los siguientes estados límite:

 (a) De falla — colapso de los taludes o de las paredes de la excavación o del sistema de entibado de las mismas, falla de los cimientos de las construcciones adyacentes y falla de fondo de la excavación por corte o por sub presión en estratos subyacentes, y colapso del techo de cavernas o galerías;

 (b) De servicio — movimientos verticales y horizontales inmediatos y diferidos por descarga en el área de excavación y en los alrededores. Los valores esperados de tales movimientos deberán calculados para no causar daños a las construcciones e instalaciones adyacentes ni a los servicios públicos

Para realizar la excavación, se podrán usar pozos de bombeo con objeto de reducir las filtraciones y mejorar la estabilidad. Sin embargo, la duración del bombeo deberá ser tan corta como sea posible y se tomarán las precauciones necesarias para que sus efectos queden prácticamente circunscritos al área de trabajo.

ESTADOS LÍMITE DE FALLA — La verificación de la seguridad respecto a los estados límite de falla incluirá la revisión de la estabilidad de los taludes o paredes de la excavación con o sin entibado y del fondo de la misma.

Estabilidad de taludes de excavación para edificaciones — La seguridad y estabilidad de excavaciones sin soporte se revisará tomando en cuenta la influencia de las condiciones de presión del agua en el subsuelo así como la profundidad de excavación, la inclinación de los taludes, el riesgo de agrietamiento en la proximidad de la corona y la presencia de grietas u otras discontinuidades. Se tomará en cuenta que la cohesión de los materiales arcillosos tiende a disminuir con el tiempo, en una proporción que puede alcanzar 30 por ciento en un plazo de un mes.

Falla de fondo — En el caso de excavaciones en suelos en especial aquellos sin cohesión, se analizará la estabilidad del fondo de la excavación por flujo del agua o por erosión interna.

El espesor mínimo (hi) del estrato impermeable que debe tenerse para evitar inestabilidad de fondo se considerará igual a

hw es la altura piezométrica en el lecho inferior de la capa impermeable;

 γw es el peso unitario del agua; y

Yγ es el peso unitario total del suelo entre el fondo de la excavación y el estrato permeable.

Estabilidad de estructuras vecinas — De ser necesario, las estructuras adyacentes a las excavaciones deberán reforzarse o recimentarse. El soporte requerido dependerá del tipo de suelo y de la magnitud y localización de las cargas con respecto a la excavación.

ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO — Los valores esperados de los movimientos verticales y horizontales en el área de excavación y sus alrededores deberán ser suficientemente pequeños para que no causen daños a las construcciones e instalaciones adyacentes ni a los servicios públicos.

·         Expansiones instantáneas y diferidas por descarga — Para estimar la magnitud de los movimientos verticales inmediatos por descarga en el área de excavación y en los alrededores, se recurrirá a la teoría de la elasticidad.

·         Asentamiento del terreno natural adyacente a las excavaciones — En el caso de cortes entibados en arcillas blandas o firmes, se tomará en cuenta que los asentamientos superficiales asociados a estas excavaciones dependen del grado de cedencia lateral que se permita en los elementos de soporte.

·          

ESTABILIDAD DE TALUDES EN LADERAS NATURALES Ó INTERVENIDAS

·         CONSIDERACIONES GENERALES — Para los análisis de estabilidad de laderas naturales ó intervenidas y taludes de excavación, se deben tener en cuenta la geometría del terreno antes y después de cualquier intervención constructiva, la distribución y características geomecánicas de los materiales del subsuelo que conforman el talud, las condiciones hidrogeológicas e hidráulicas, las sobrecargas de las obras vecinas, los sistemas y procesos constructivos y los movimientos sísmicos.

·         SECCIONES DE ANÁLISIS — Para los análisis de estabilidad se requiere contar con un modelo geológico-geotécnico que contenga al menos una sección transversal del terreno que incluyendo la localización y características de la edificación, represente razonablemente la topografía de la superficie del talud, en dónde éste sea más alto o más empinado,

·         PRESIONES DE POROS — Para el análisis y diseño de taludes, se debe evaluar el efecto del agua en la disminución del esfuerzo efectivo del suelo y de la resistencia al corte, incluyendo los aspectos sísmicos de la sección

   (a) Red de flujo: necesaria en el caso en que la cabeza piezométrica no corresponde con la superficie del nivel freático.

 (b) Nivel freático: en el caso en que la cabeza piezométrica corresponde con la superficie de la tabla de agua, por encontrarse esta última a presión atmosférica.

 (c) Ru cociente entre la presión de poros y el esfuerzo vertical total. Este valor puede variar para el mismo material, dependiendo de su posición relativa respecto a la superficie de agua y a la superficie del terreno.

SISMO DE DISEÑO —Para efectos del análisis y diseño de taludes, se debe emplear la aceleración máxima del terreno, max a obtenida bien sea de un espectro (aceleración del espectro de diseño para periodo cero) o por medio de análisis de amplificación de onda unidimensionales o bidimensionales, correspondiente a los movimientos sísmicos definidos.

METODOLOGÍA — Debe utilizarse un método de cálculo y análisis de reconocida validez y aplicación, proporcionado a la magnitud del problema potencial y a las consecuencias en pérdidas de vidas y económicas en caso de falla del talud.

CAPÍTULO H.6 

ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN

NOMENCLATURA

H = altura total del muro o estructura de contención

 h = tramo de altura en la estructura de contención

 KA = coeficiente de presión de tierras, estado activo

 Kh = coeficiente de presión de tierras para fuerzas horizontales

Ko = coeficiente de presión de tierras en reposo

Koh = coeficiente de presión de tierras horizontal, en reposo

 Kp = coeficiente de presión de tierras, estado pasivo

Pex = Empuje lateral debido a cargas externas

 Ph = empuje lateral, horizontal, como suma de los demás empujes

Pw = empuje debido al agua

Ph ′ = empuje efectivo debido al suelo RSC = relación de sobre consolidación

 β = ángulo de inclinación del terreno por contener, positivo hacia arriba, negativo hacia abajo

φ′ = ángulo de fricción interna  γt = peso unitario total

 h σ′ = esfuerzo efectivo horizontal

v σ′ = esfuerzo efectivo vertical

 1 σ′ = esfuerzo efectivo principal

 3 σ′ = esfuerzo efectivo secundario o menor

GENERALIDADES

Las estructuras de contención proporcionan soporte lateral, temporal o permanente, a taludes verticales o cuasi verticales de suelo, enrocado o macizos rocosos muy fracturados o con discontinuidades desfavorables.

ESTADOS LÍMITE

·         — ESTADOS LÍMITE DE FALLA — Los estados límite de falla que se deben considerar para un muro serán la rotura estructural, las deformaciones de la estructura, el volteo, la falla por capacidad de carga, la pérdida de apoyo por erosión del terreno, el deslizamiento horizontal de la base del mismo bajo el efecto del empuje del suelo y, en su caso, la inestabilidad general del talud en el que se encuentre desplantado el muro.

·         — ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO — Cuando las deformaciones del sistema de contención afecten el funcionamiento de estructuras vecinas o generen procesos de falla en otras estructuras, se denomina estado límite de servicio

CONSIDERACIONES DE DISEÑO En el diseño de estructuras de contención se deben tener en cuenta las condiciones externas a que puede estar sometida, tales como las sobrecargas por otras estructuras, los procesos de construcción, las presiones hidrostáticas, las cargas de anclaje, las cargas de tráfico, las características del relleno, el sistema de drenaje, procesos de socavación o de oleaje (en vecindad de cuerpos de agua), efectos sísmicos y efectos de temperatura. También debe tenerse en cuenta el tiempo de servicio esperado de la estructura.

PRESIÓN DE TIERRAS La presión que las tierras ejercen sobre la estructura que las contiene mantiene una estrecha interacción entre una y otro. 

COEFICIENTE DE PRESIÓN LATERAL DE TIERRAS — Se define como la relación entre el esfuerzo efectivo horizontal y el esfuerzo efectivo vertical en cualquier punto dentro de la masa de suelo, así que:

EMPUJE LATERAL DE TIERRAS — Se define como la fuerza lateral ejercida por el suelo y se define como:

ESTADO EN REPOSO — El coeficiente de presión de tierras en reposo está definido como:

·         Suelo normalmente consolidado — En este caso K K oh o = , lo cual quiere decir que la presión horizontal de tierras es igual a la presión en reposo.

·         Suelo preconsolidado — cuando el suelo está pre consolidado este coeficiente debe evaluarse como se indica a continuación:

                              

·         Terreno inclinado — Cuando el terreno por contener no es horizontal sino que posee una inclinación β , este valor se convierte en:

en la cual β debe tomarse con su signo (+ hacia arriba y - hacia abajo) y válida para β ≤ φ′

ESTADO ACTIVO — El estado activo se identifica con un desplazamiento menor del muro en el sentido contrario al del banco de tierra que contiene.

ESTADO PASIVO — El estado pasivo se identifica con la resistencia del banco de tierra cuando es empujado por el muro; al contrario del caso activo, en este caso el desplazamiento es considerablemente mayor. El valor del coeficiente pasivo de presión de tierras es entonces Kp .

MUROS ATIRANTADOS O APUNTALADOS — Para este caso particular se ha verificado que la presión de tierras aparente adopta una distribución de tipo trapezoidal.

Consideración del agua — El análisis precedente es correcto para un sistema de esfuerzos totales, en una masa de suelo eventualmente saturado, pero sin agua libre. En caso de presencia de agua libre o nivel freático, su influencia debe calcularse por separado.

OTROS MÉTODOS — En casos donde se requiera un estricto control de las deformaciones se permite el empleo, con el mejor criterio posible, de metodologías tales como elementos finitos, diferencias finitas o elementos de borde

ESTADO DE CÁLCULO — La selección de los estados activos, en reposo o pasivos, actuantes sobre la estructura de contención debe quedar plenamente justificada, teniendo en cuenta los procedimientos constructivos, posibilidad de deformación de la estructura de contención y las características propias del suelo por soportar.

EMPUJES DEBIDOS AL AGUA Los empujes debidos al agua subterránea deben minimizarse en lo posible, mediante el empleo de obras adecuadas de drenaje y despresurización. Sin embargo, cuando esto no es posible, deben sumarse a los empujes de tierras

EMPUJES POR CARGAS EXTERNAS- Los empujes resultantes de cargas externas, tales como sobrecargas en la parte superior del muro, cargas de compactación, cargas vivas temporales o permanentes, deben considerarse por separado de acuerdo con la incidencia sobre el muro que se calcula.

CAPACIDAD ANTE FALLA - Debe verificarse la estabilidad al deslizamiento, la estabilidad al volcamiento, la capacidad portante del suelo de apoyo, la estabilidad general del conjunto terreno-estructura de contención y la estabilidad propia intrínseca de la estructura de contención.

En el caso de muros de gravedad o muros en voladizo

(a)  La base del muro deberá desplantarse cuando menos a 1 m bajo la superficie del terreno enfrente del muro y debajo de la zona de cambios volumétricos estacionales y de rellenos.

(b) La estabilidad contra deslizamiento deberá ser garantizada sin tomar en cuenta el empuje pasivo que puede movilizarse frente al pie del muro. Si no es suficiente la resistencia al desplazamiento, se podrá emplear uno o varios de los siguientes procedimientos:

(1) cambiar la inclinación de la base del muro colocándola hacia adentro,

(2) aumentar la rugosidad en el contacto muro-suelo,

(3) colocar dentellones reforzados,

(4) anclar o pilotear el muro,

(5) profundizar la base del muro o

(6) ampliar la base del mismo.

(c) La capacidad de carga en la base del muro se deberá revisar por los métodos indicados en las presentes Normas para cimentaciones superficiales.

EMPUJES SÍSMICOS- Se deben incluir los empujes originados por efectos sísmicos, mediante métodos de reconocida aceptación técnica y las consideraciones de acuerdo con las zonas de amenaza sísmica

FACTORES DE SEGURIDAD INDIRECTO

Los valores del factor de seguridad indirecto para las diversas verificaciones de comportamiento establecidas.

CAPÍTULO H.7 

EVALUACIÓN GEOTÉCNICA DE EFECTOS SÍSMICOS

NOMENLATURA

G = variación de la rigidez

βs = amortiguamiento

Amax = aceleraciones máximas del terreno

ASPECTOS BÁSICOS

Para realizar la evaluación geotécnica de efectos sísmicos que deben ser considerados en el diseño de estructuras se parte de los aspectos básicos que están relacionados con la modificación del movimiento del terreno (efectos inerciales) y los cinemáticos.

EFECTO DE LA LITOLOGÍA Y TIPOS DE SUELOS

(a) La caracterización básica del perfil litológico se establece en términos de los valores de velocidad de onda de corte ( Vs) con la profundidad y su variación horizontal, hasta el nivel de de roca (rechazo en el ensayo SPT), o suelos duros ( V 500 s > m/s) mediante ensayos geofísicos en el terreno.

(b) Para los diferentes materiales presentes en el perfil se debe determinar la variación de la rigidez (G) y del amortiguamiento ( ) βs con el nivel de deformaciones y de esfuerzos (degradación de propiedades dinámicas).

(c) La variación de la rigidez y el amortiguamiento con la deformación también se debe estimar con base en referencias debidamente sustentadas de correlaciones o modelos reportados en la literatura técnica internacional. Estos resultados se deben comparar con los obtenidos de los ensayos dinámicos de laboratorio.

(d) Se debe dar consideración explícita a la verificación de la resistencia dinámica de cada material, incluyendo cuando sea aplicable, la evaluación del potencial de licuación de los suelos granulares y suelos de grano fino de baja plasticidad, y la degradación progresiva de la resistencia dinámica de los suelos finos con el número de ciclos de carga equivalente.

EFECTO DEL TIPO DE SOLICITACIÓN — Para la evaluación de la respuesta del terreno ante la propagación del sismo se debe tener presente que cada fuente sismogénica que produce sismos de diferente magnitud y distancia con respecto al lo cual genera escenarios de respuesta dinámica del subsuelo NSR-10 – Capítulo H.7– Evaluación geotécnica de efectos sísmicos H-34 significativamente diferentes, aún si los niveles de aceleración máxima del terreno son similares para las diferentes fuentes.

EFECTO DE TOPOGRAFÍA Y DEL TIPO DE ONDAS EN LA RESPUESTA

(a) Componente de ondas de corte que se propaga verticalmente (SH) — Este es el tipo de ondas son las predominantes en los casos donde la superficie del terreno y la estratigrafía de todo el perfil geotécnico es horizontal o con pendientes menores de 10%, o donde los efectos topográficos no son relevantes.

(b) Combinación de ondas superficiales y de corte, y efecto de las longitudes de onda de la excitación en relación con la respuesta y la estratigrafía — Estos efectos solo se pueden estudiar mediante modelos de respuesta dinámica bidimensional (2D) o tridimensional (3D) y son relevantes cuando las condiciones del terreno son irregulares. En caso de que se tengan condiciones estratigráficas de suelos y topografía no uniforme ni plana, se debe considerar el efecto topográfico tanto de la variación de la superficie del terreno, como de la profundidad del contacto con la roca subyacente.

 (c) Empleo de la instrumentación sísmica para validar los modelos numéricos de respuesta dinámica 1D, 2D o 3D. En las zonas donde se cuente con redes locales o regionales de acelerómetros, los registros existentes que resulten representativos de la respuesta del sitio objeto de estudio, deberán utilizarse para hacer análisis de sensibilidad del comportamiento dinámico de los materiales del subsuelo o para establecer análisis comparativos con los modelos teóricos de la respuesta sísmica asociada a efectos topográficos.

(d) En el rango elástico se puede registrar un fenómeno de triple resonancia. En primer término, efecto rocasuelo debido a similitudes entre los periodos predominantes de vibración de los movimientos incidentes de los sismos y los movimientos de los depósitos de suelos.

ANÁLISIS DE RESPUESTA DINÁMICA

El tipo de análisis de respuesta dinámica se debe seleccionar de acuerdo con los criterios antes indicados, teniendo en cuenta la litología y las condiciones topográficas y puede ser en una, dos o tres dimensiones.

(a) Señales de entrada — Debe tenerse en cuenta los tipos de fuentes y eventos representativos de la amenaza sísmica, incluyendo acelerogramas y espectros de aceleración, velocidad y desplazamientos.

(b) Extensión del dominio para el modelo de análisis — Debe llegar hasta el nivel de la roca y para los modelos en dos y tres dimensiones se debe extender las fronteras laterales lo suficiente para representar adecuadamente el problema (efectos de variación lateral de la litología y generación y propagación de ondas superficiales).

(c) Discretización del medio continúo — En modelos numéricos la discretización de la malla (elementos finitos, diferencias finitas, etc.) debe ser tal que no produzca efectos numéricos de filtrado de componentes del movimiento.

(d) Relación entre el modelo geotécnico para análisis de respuesta y los parámetros de caracterización dinámica del subsuelo — Debe existir compatibilidad entre el modelo numérico geotécnico, la caracterización geotécnica dinámica realizada y los niveles de esfuerzos y deformaciones del problema estudiado. Estos se deben sustentar adecuadamente.

(e) Se debe presentar resultados de historias de aceleración historias de esfuerzos cortantes generados o espectros de respuesta tanto de aceleración como de velocidad y desplazamientos — Deben escogerse los puntos que sean relevantes para el problema considerado (nivel de cimentación, campo libre, centro de gravedad de masas que empujan sobre estructuras de contención o talud

(f) Se deben presentar historias de desplazamientos totales y relativos en puntos relevantes del problema — Por ejemplo desplazamientos relativos a lo largo de cimentaciones profundas, o entre diferentes puntos a lo largo de estructuras de cimentación contención o talud, etc.

 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD

 los siguientes aspectos relacionados con la estabilidad del terreno o de las estructuras en contacto con el suelo:

(a) Empujes dinámicos del terreno para estructuras de contención y pilotes de punta.

(b) Deformaciones transientes y permanentes impuestas por el movimiento sísmico a estructuras enterradas.

(c) Deformaciones diferenciales generadas por el sismo (transientes y permanentes) en estructuras de gran extensión o en casos en que las condiciones del terreno puedan cambiar sustancialmente en el área del proyecto.

(d) Estabilidad de cimentaciones por efectos de volteo, arrancamiento, desplazamiento lateral capacidad portante o efectos hidrodinámicos.

(e) Potencial de licuación o desplazamiento (corrimiento) lateral por movilidad cíclica.

(f) Deformaciones o asentamientos permanentes generados por densificación del terreno.

(g) Definición del coeficiente seudo-estático de fuerza horizontal y vertical en taludes naturales o excavaciones, teniendo en cuenta la incidencia de los efectos topográficos en el análisis de estabilidad durante sismo

(h) Estabilidad dinámica o seudo-estática de taludes naturales o de excavación de influencia directa para el proyecto, a partir de modelos de respuesta que involucren relaciones esfuerzo-deformación-tiempo o con métodos empíricos.

LA LICUACIÓN Y LOS FENÓMENOS RELACIONADOS

 LICUACIÓN DE FLUJO — Se define como un estado de movimiento catastrófico donde el esfuerzo cortante estático es superior a la resistencia correlativa del suelo en su condición licuada.

MOVILIDAD CÍCLICA — En contraste con el anterior, el fenómeno denominado movilidad cíclica tiene lugar cuando el estado de esfuerzos estáticos es inferior a la resistencia del suelo licuado; durante el movimiento sísmico el estado de esfuerzos aumenta en forma escalonada hasta que se alcanza la resistencia del suelo y sobreviene la falla.

VOLCANES DE ARENA — Es un fenómeno que frecuentemente acompaña la ocurrencia de la licuación; durante el movimiento sísmico, o inmediatamente después, el exceso de presión de poros es disipado, normalmente hacia arriba como la dirección más fácil y en puntos localizados, o a lo largo de grietas, se producen erupciones de arena en estado líquido que conforman pequeños volcanes.

SUSCEPTIBILIDAD A LA LICUACIÓN 

características del suelo mismo y de su circunstancia, que conducen a que sean susceptibles a la licuación:

(a) La edad geológica es determinante: suelos del Holoceno son más susceptibles que los del Pleistoceno y la licuación de depósitos de edades anteriores no es común.

(b) El depósito de suelo debe estar saturado, o cerca de la saturación, para que ocurra la licuación.

(c) Depósitos fluviales, coluviales, granulares, eólicos, cuando saturados, son susceptibles de licuación. (d) Asimismo pueden clasificarse como licuables los depósitos de abanicos aluviales, planicies aluviales, playas, terrazas y estuarios.

(e) Son muy susceptibles a la licuación las arenas finas y arenas limosas, relativamente uniformes, con densidad suelta y media.

(f) Los depósitos bien gradados con tamaños hasta de gravas, gravas arenosas y gravas areno-limosas, son menos susceptibles a licuación, pero de todas formas deben verificarse.

(g) Los limos, limos arcillosos y arcillas limosas, de baja plasticidad y con la humedad natural cercana al límite líquido, también son susceptibles de presentar licuación o falla cíclica.

(h) Suelos con partículas redondeadas, son más susceptibles que suelos con partículas angulares. Suelos con partículas micáceas, propios de suelos volcánicos, son más susceptibles.

(i) Cuando el depósito está en condición seca o con bajo grado de saturación, se genera un proceso de densificación con las consecuentes deformaciones permanentes del terreno y estructuras apoyadas en él.

MÉTODOS DE EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE LICUACIÓN

Para la evaluación del potencial de licuación y de las deformaciones permanentes, se deben emplear técnicas de laboratorio y/o ensayos de campo, que correspondan a metodologías determinísticas o probabilísticas actualizadas reconocidas internacionalmente.

MÉTODOS DE MEJORAMIENTO DE LOS DEPÓSITOS DE SUELOS SUCEPTIBLES A LA LICUACIÓN.

(a) Drenajes — Drenajes y sub drenajes de grava, gravilla, drenajes tipo "Mecha” (Wick) y pozos para mantener baja la presión del agua y disipar eventuales excesos.

(b) Vibro-densificación — Es una densificación por vibración que opera por medio de una licuación moderada que produce densificación del depósito.

(c) Vibro-compactación — Vibración bajo agua que produce la densificación de material; las aberturas son rellenadas luego con material compactado.

(d) Vibro-reemplazo — Huecos perforados a golpes, son luego rellenados con grava arena y piedra, con o sin agentes cementantes.

(e) Pilotes de compactación — Procede mediante el hincado con vibración de pilotes de desplazamiento.

(f) Compactación dinámica — Mediante una repetida aplicación del impacto de un gran peso dejado caer desde cierta altura con una guía preparada para el efecto.

(g) Inyecciones de compactación — Inyecciones de una mezcla gruesa y viscosa de material que produce el desplazamiento y la compactación del depósito.

(h) Estribos de sobrecarga — Que consiste en aumentar la resistencia a la licuación aumentando, con sobrecarga, la presión afectiva de confinamiento

(i) Pilotes Radicales — A veces llamados banderillas, con diámetro reducido, perforados e inyectados, pueden reducir el potencial de licuación.

(j) Inyección de elementos químicos — Inyección a presión de elementos químicos cementantes del depósito arenoso grueso

(k) Jet grouting — Que excava, mezcla y rellena materiales adicionales, incluso cementantes mediante chorros de agua a alta presión

(l) Pilotes y pantallas pre excavadas — La colocación de pilotes y pantallas -a presión o sin ella- rellenos en cemento, cal, o asfalto reducen el potencial de licuación.

(m) Vitrificación in-situ — Consiste en la fundición del suelo mediante chorros de fuego que transforman el material en roca.

(n) Explosiones y voladuras — Con un patrón determinado y a una profundidad relacionada con la magnitud del problema, pueden inducir licuación limitada y producir la densificación del material en profundidad.

CAPÍTULO H.8 

SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CIMENTACIONES, EXCAVACIONES Y MUROS DE CONTENCIÓN

NOMENCLATURA 

D = diámetro del pilote 

E = módulo de elasticidad del pilote 

l = momento de inercia del pilote 

K = coeficiente de reacción horizontal del suelo 

L = longitud del pilote 

N = número entero, determinado por tanteo, que genere el menor valor de Pc.

SISTEMA GEOTÉCNICO CONSTRUCTIVO 

El Sistema Geotécnico Constructivo definido como el sistema constructivo de cimentaciones, excavaciones y muros de contención es un documento complementario o integrado al estudio geotécnico definitivo, de obligatoria elaboración. Debe incluir el escenario más probable del proceso constructivo, considerando aspectos como secuencia de excavación, métodos de perforación, tratamientos estabilizadores previos, aplicación de pre-cargas, cambios en las trayectorias de drenaje u otros que puedan alterar o modificar en forma importante el comportamiento de los geomateriales que conforman el suelo de fundación, procedimientos constructivos de la cimentación y planes de contingencia, de acuerdo con los numerales que apliquen de este Capítulo H.8. 

(a) Escenario antes de la construcción — Se describen las condiciones de los geomateriales in-situ determinadas mediante los procedimientos y prácticas convencionales y aquellas de que tratan estas normas, haciendo especial énfasis en condiciones inalteradas y con cambios menores respecto de la variación de propiedades esfuerzo–deformación con relación a las determinadas en ensayos de laboratorio. 

(b) Escenario durante la construcción — Se describen las condiciones que cambian o modifican las propiedades de los geomateriales como cambios en el estado de esfuerzos (descargas–recargas, humedecimiento–secado, etc.), efectos debidos a operaciones de perforación, vibraciones, ruidos, emisión y manejo de lodos y en general cualquier fuente de contaminación o cualquier tipo de alteración del subsuelo de apoyo, incluyendo variaciones en resistencia y rigidez debidas a la aplicación de las cargas de trabajo o cargas incidentales, de naturaleza estática o dinámica. 

(c) Escenario después de la construcción — Se describen las condiciones en las que se espera que permanezcan los geomateriales durante la vida útil de la estructura, para lo cual se debe prever la necesidad de construcción de sistemas especiales de mantenimiento de la estructura y si fuere del caso de los elementos de cimentación y el suelo que los rodea, así como la instrumentación y monitoreo de la posible variación de propiedades esfuerzo–deformación de los suelos de apoyo, debidas a modificación de las trayectorias de drenaje o inducción de presiones adicionales que aceleren o modifiquen las tasas de deformación de los materiales involucrados. 

 EXCAVACIONES 

CONSIDERACIONES GENERALES — Cuando las separaciones con las colindancias lo permitan, las excavaciones podrán delimitarse con taludes perimetrales cuya pendiente se evaluará a partir de un análisis de estabilidad de acuerdo con el Capítulo H.6.

 CONTROL DEL FLUJO DE AGUA — Cuando la construcción de la cimentación lo requiera, se controlará el flujo del agua en el subsuelo del predio mediante bombeo, tomando precauciones para limitar los efectos indeseables del mismo en el propio predio y en los colindantes. 

Se escogerá el sistema de bombeo más adecuado de acuerdo con el tipo de suelo. El gasto y el abatimiento provocado por el bombeo se calcularán mediante la teoría del flujo de agua transitorio en el suelo.

En suelos de muy baja permeabilidad, abatir el nivel freático, el bombeo tendrá como objetivo: 

(a) Dar a las fuerzas de filtración una dirección favorable a la estabilidad de la excavación; 

(b) Preservar el estado de esfuerzos del suelo; e 

(c) Interceptar las filtraciones provenientes de lentes permeables. 

TABLESTACAS Y MUROS FUNDIDOS EN EL SITIO — Cuando se utilicen tablestacas hincadas en la periferia de la excavación o muros fundidos in situ o prefabricados, deberán prolongarse hasta una profundidad suficiente para interceptar el flujo debido a los principales estratos permeables que pueden dificultar la realización de la excavación.

SECUENCIA DE EXCAVACIÓN — El procedimiento de excavación deberá asegurar que no se rebasen los estados límite de servicio (movimientos verticales y horizontales inmediatos y diferidos por descarga en el área de excavación y en la zona circundante).

 PROTECCIÓN DE TALUDES PERMANENTES — En el diseño de los sistemas de protección de taludes naturales o cortes artificiales permanentes, se tomará en cuenta que las deformaciones del suelo protegido deben ser compatibles con las del sistema de protección empleado. Se tomará asimismo en cuenta el efecto del peso del sistema de protección sobre la estabilidad general o local del talud durante y después de la construcción. Por otra parte, los sistemas de protección deberán incluir elementos que garanticen un drenaje adecuado y eviten el desarrollo de presiones hidrostáticas que puedan comprometer la estabilidad del sistema de protección y del propio talud.

PLAN DE CONTINGENCIA PARA EXCAVACIONES — Cuando se proyecten excavaciones de más de 3 m de profundidad o en la base de laderas, se debe contar con un plan de contingencia, donde se determinen los elementos vulnerables, los riesgos potenciales, el área de influencia, las posibles personas involucradas, los mecanismos de aviso a las autoridades, las rutas de evacuación, los mecanismos de capacitación al personal, el diseño de sistemas de control de la contingencia, el listado de elementos que pueden requerirse para afrontar una contingencia y los sitios y procedimientos para adquirir dichos elementos de control.  

 ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN 

Durante los procesos constructivos que involucran estructuras de contención, independientemente del tipo de estructura del cual se trate (cantiliver, de gravedad, con contrafuertes, apuntalada, etc.), se deberá prever los cuidados necesarios para no inducir sobreesfuerzos que conlleven deformaciones sobre estas y que posteriormente puedan reducir la capacidad de soporte para la cual fueron diseñadas, bajo la condición de carga final de trabajo.

Los sistemas de drenaje preventivo deberán diseñarse e instalarse en la forma adecuada para buscar tanto la estabilidad de la estructura de contención como del material contenido y la menor variación posible de las trayectorias de drenaje naturales.

 PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS PARA CIMENTACIONES

CIMENTACIONES SUPERFICIALES — El desplante de la cimentación se hará a la profundidad señalada en el estudio geotécnico. Sin embargo, deberá tenerse en cuenta cualquier discrepancia entre las características del suelo encontradas a esta profundidad y las consideradas en el proyecto, para que, de ser necesario, se hagan los ajustes correspondientes.

Se debe incluir la secuencia en la que se deben realizar las excavaciones superficiales, disposición de sobrantes de excavación, incidencia por posibles cambios o alteraciones en las trayectorias de drenaje y variaciones del nivel freático, tiempo máximo de exposición de los geomateriales ante cambios en las condiciones ambientales, efectos por ciclos de humedecimiento–secado que puedan conllevar variaciones en las propiedades mecánicas e hidráulicas de los materiales de apoyo, efectos por ciclos de carga–descarga a los que se puedan ver sometidos los materiales del perfil, hasta la profundidad de influencia previamente determinada.

CIMENTACIONES CON PILOTES O PILAS — La colocación de pilotes y pilas se ajustará al proyecto correspondiente, verificando que la profundidad de desplante, el número y el espaciamiento de estos elementos correspondan a lo señalado en los planos estructurales. Los procedimientos para la instalación de pilotes y pilas deberán garantizar la integridad de estos elementos y que no se ocasione daños a las estructuras e instalaciones vecinas por vibraciones o desplazamiento vertical y horizontal del suelo.

Pilas o pilotes fundidos en el sitio — Para este tipo de cimentaciones profundas, el estudio geotécnico deberá definir si la perforación previa será estable en forma natural o si por el contrario se requerirá estabilizarla con lodo bentonítico o polimérico, con entibado ó encamisado. Antes de la fundida, se procederá a la inspección directa o indirecta del fondo de la perforación para verificar que las características del estrato de apoyo son satisfactorias y que todos los materiales derrumbados han sido removidos.

Cuando se usen pilas con ampliación de base (campana), la perforación de la misma se hará verticalmente en los primeros 20 cm para después formar con la horizontal un ángulo no menor de 60º: el peralte de la campana en el fondo será por lo menos de 20 cm o lo indicado en los planos estructurales. En general no se recomienda construir campanas bajo agua o lodos, a menos que se garantice explícitamente mediante pruebas de integridad.

En el caso de pilas excavadas manualmente y fundidas en seco, la longitud adicional podrá ser hasta de 50% del diámetro de las mismas, evitando remover el concreto de esta parte en estado fresco con el propósito de que el curado del concreto se efectúe en dicha zona. Esta parte se demolerá siguiendo los lineamientos indicados en el punto anterior.

Respecto a la localización en planta de las pilas se aceptará una tolerancia del 10% de su diámetro. La tolerancia en la verticalidad de una pila será del 2% de su longitud hasta 25 m de profundidad y del 3% para una mayor profundidad.

Los métodos usados para hincar los pilotes deberán ser tales que no reduzcan la capacidad estructural de éstos. Si un pilote de punta se rompe o daña estructuralmente durante su hincado, o si por excesiva resistencia a la penetración, queda a una profundidad menor que la especificada y en ella no se pueda garantizar la capacidad de carga requerida, se extraerá la parte superior del mismo, de modo que la distancia entre el nivel de desplante de la subestructura y el nivel superior del pilote abandonado sea por lo menos de 3 m. En tal caso, se revisará el diseño de la subestructura y se instalarán pilotes sustitutos. 

Pruebas de carga en pilotes o pilas — En caso de realizarse pruebas de carga, se llevará registro por lo menos de los datos siguientes: (a) Condiciones del subsuelo en el lugar de la prueba; (b) Descripción del pilote o pila y datos obtenidos durante la instalación; (c) Descripción del sistema de carga y del método de prueba; (d) Tabla de cargas y deformaciones durante las etapas de carga y descarga del pilote o pila; (e) Representación gráfica de la curva asentamientos–tiempo para cada incremento de carga; y (f) Observaciones e incidentes durante la instalación del pilote o pila y la prueba. 

En este caso se deberá hacer énfasis en la secuencia como se espera que los elementos de cimentación asuman las cargas, para evitar que algunos de ellos queden sobrecargados o que colapsen antes de la aplicación completa de la carga de trabajo; los procedimientos de inyección y posterior evacuación de lodos, así como su disposición final también deberán ser materia de análisis previo al desarrollo de procesos constructivos en cimentaciones profundas.

CIMENTACIONES COMBINADAS — Este tipo de cimentación hace referencia en forma particular a los sistemas denominados placa–pilote. Debido a las incertidumbres asociadas al diseño y construcción de este tipo de cimentación, se requiere mayor análisis de las implicaciones que los procesos constructivos puedan conllevar sobre la estabilidad de los suelos de cimentación. 

Otros tipos de cimentaciones combinadas como: estructura de contención–pilotes, muros de cortante–vigas de cimentación, vigas de reacción–losa de cimentación, etc., implican cambios importantes en la rigidez de los materiales que requieren una atención especial para la definición de las secuencias constructivas, de manera que se induzca la menor cantidad de daño al suelo de fundación ó se prevea la necesidad de cambiar dicho suelo por un material más competente.

CIMENTACIONES ESPECIALES — Aquí se consideran aquellas cimentaciones que se deben ejecutar en condiciones especiales del suelo de fundación, por ejemplo las que se realizan en una ladera y que requieren algún tratamiento especial como terraceo previo, estabilización o alteración importante de todo o parte del suelo de apoyo.

Cuando los geomateriales están conformados por suelos excesivamente blandos o excesivamente duros, rocas con características especiales por su composición químico–mineralógica, materiales fuertemente alterados o meteorizados y los suelos contenidos en el Capitulo H-9 (suelos con características especiales), se deben considerar los cimientos que sobre ellos se apoyen como especiales, y en consecuencia deberán ser objeto de un Proyecto de Construcción. 

CAPÍTULO H.9

CONDICIONES GEOTÉCNICAS ESPECIALES

SUELOS EXPANSIVOS

GENERALIDADES —son suelos arcillosos inestables en presencia de humedad cuando un suelo está compuesto de materiales muy susceptibles a desmoronarse con la presencia de agua y en caso de que hubiera una edificación sobre esta zona se produciría que esta tendiera a generar grietas y fracturas en la estructura.

PROFUNDIDAD DE LA ZONA ACTIVA Es la máxima profundidad a la que se observan corrientes estacionales de humedad.

IDENTIFICACIÓN DE LOS SUELOS EXPANSIVOS —Se debe observar el comportamiento de edificaciones vecinas, en cuanto a señales de asentamientos diferenciales.

Se debe evaluar el régimen de las aguas subterráneas, el nivel freático y las probables fluctuaciones durante la vida útil del proyecto

HUMEDAD DE EQUILIBRIO —Se ha definido la humedad de equilibrio como aquella que corresponde a la avidez natural del suelo por el agua; si la humedad natural es inferior, el suelo buscará satisfacerla, proceso en el cual tiene lugar la expansión.

MODELOS GEOTECNICOS -- Las investigaciones actuales están encaminadas a encontrar métodos indirectos que permitan obtener la curva característica suelo-agua a partir de las propiedades básicas del suelo, como la relación de vacíos, saturación, gravedad específica, límite líquido, granulometría y densidad seca.

MEDIDAS PREVENTIVAS:

·         (a) Cubrir el terreno sobre el cual se proyectan las edificaciones

·         (b) Barreras de humedad

·         (c) Drenaje de las aguas de escorrentía

·         (d) Sub-drenajes  para interceptar los flujos de aguas subterráneas

·         (e) Alcantarillados y rellenos

·          (f) Paisajismo e irrigación — Separar convenientemente las actividades de paisajismo, relacionadas con irrigación de plantas y jardines, de las estructuras adyacentes.

ALTERACIÓN DEL SUELO EXPANSIVO

(a) Reemplazo — Consiste en la excavación y el reemplazo de la capa expansiva

(b) Tratamiento con cal — La mezcla superficial de cal con el suelo potencialmente expansivo o su inyección a presión es benéfica

(c) Pre humedecimiento — El pre humedecimiento supone la expansión previa a la colocación de la estructura.

ELUSIÓN DE LOS SUELOS EXPANSIVOS:

(a) Profundizar los cimientos.

(b) Pilotes pre excavados — A la profundidad necesaria para desarrollar la carga.

(c) Placas aéreas — Para evitar el contacto de los pisos con el suelo potencialmente expansivo.

MITIGACIÓN DE TIPO ESTRUCTURAL

(a) Cimentación rígida —Los métodos convencionales de diseño de estas losas consideran las condiciones del clima, los parámetros del suelo,  las condiciones de carga de la estructura, y las dimensiones y rigidez de la losa.

(b) Construcción flexible — Que permita el movimiento sin daño de ciertos elementos de la estructura.

SUELOS DISPERSIVOS O ERODABLES

GENERALIDADES — Se identifican como suelos erodables, las arenas muy finas o los limos no cohesivos que exhiben una manifiesta vulnerabilidad ante la presencia de agua.

TIPOS DE SUELOS ERODABLES

(a) Suelos dispersivos — Arcillas cuya concentración de sales de sodio en el agua pasa de40% o 60% del total de sales disueltas.

(b) Suelos erodables — Arenas finas, polvo de roca, limos no cohesivos y depósitos eólicos

SUELOS COLAPSABLES

GENERALIDADES —Se identifican como suelos colapsables aquellos depósitos formados por arenas y limos

TIPOS DE SUELOS COLAPSABLES

(a) Suelos aluviales y coluviales — Depositados en ambientes semi-desérticos por flujos más o menos torrenciales, tienen una estructura inestable.

(b) Suelos eólicos — Depositados por el viento, son arenas y limos arenosos con escaso cemento arcilloso en una estructura suelta o inestable

(c) Cenizas volcánicas — Provenientes de cenizas arrojadas al aire por eventos recientes de actividad volcánica explosiva.

(d) Suelos residuales — Derivados de la descomposición de minerales de rocas.

EFECTOS DE LA VEGETACIÓN

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA —— Las raíces de la vegetación pueden extraer agua del suelo para su supervivencia. En consecuencia, la humedad del mismo se altera en relación con el estado que tendría si no existieran tales raíces; la alteración de la humedad causa cambios en el volumen del suelo en relación inversa con su permeabilidad, por lo cual son afectados mayormente los suelos de carácter arcilloso, Así, las cimentaciones apoyadas sobre los suelos afectados, pueden sufrir movimientos verticales y también horizontales.

RELACIÓN CON LAS EDIFICACIONES

Acción de la vegetación — Deben considerarse los siguientes aspectos:

(a) Asentamientos — Producidos por los árboles individualmente o en conjunto, cuando son sembrados en las cercanías de edificaciones y el suministro de agua es deficiente ya sea por el clima o por reducción excesiva del área descubierta expuesta a la lluvia.

(b) Levantamientos — Producidos cuando un sistema de suelo-vegetación, previamente equilibrado, es súbitamente desprovisto de su cobertura vegetal; al cesar la succión, aumenta la humedad hasta aproximarse a su nuevo punto de equilibrio con la consiguiente expansión.

(c) Especies agresivas — Especies particularmente agresivas buscan el agua bajo la cubierta propicia de la edificación y en algunos casos invaden con sus raíces las tuberías de los alcantarillados.

(d) Cambios estacionales — Los cambios estacionales del clima y, aún alteraciones más

Substanciales como el Fenómeno del Niño, producen un desequilibrio puntual del sistema.

RELACIÓN DE LA VEGETACIÓN CON LAS LADERAS — en las laderas el efecto de las especies de plantas puede ser muy benéfico, pues:

(a) Con la interceptación de la lluvia con el follaje reducen la energía de las gotas y regulan la escorrentía reduciendo la erosión en la ladera

(b) El sistema radicular provee refuerzo al suelo, minimizando la posibilidad de deslizamientos someros

(c) La extracción del agua subterránea reduce las presiones de poros incrementando la estabilidad de la ladera.

CAPÍTULO H.10 

REHABILITACIÓN SÍSMICA DE EDIFICIOS: AMENAZAS DE ORIGEN SISMO GEOTÉCNICO Y REFORZAMIENTO DE CIMENTACIONES.

ALCANCE

En este Capítulo se presentan las medidas para la rehabilitación de cimentaciones, así como los requisitos geotécnicos mínimos.

CARACTERIZACIÓN DEL SITIO

Se requiere recopilar la información de las condiciones del subsuelo del sitio, la configuración y cargas de la cimentación del edificio, y las amenazas potenciales sismo- geotécnicas.

INFORMACIÓN DEL SUELO DE CIMENTACIÓN

Se requiere información que describa la cimentación del edificio que va ha ser rehabilitado. También es importante Información de las cimentaciones de edificios adyacentes o cercanos. La información de la cimentación debe incluir datos del subsuelo y nivel freático, configuración del sistema de cimentación, cargas de diseño de los cimientos, y características de la relación carga-deformación del subsuelo de cimentación.

AMENAZAS SÍSMICAS DEL SITIO —. El potencial de amenazas por desplazamiento del terreno en un sitio debe evaluarse. La evaluación debe incluir un estimativo de las amenazas en términos del movimiento del terreno. Si las amenazas no son aceptables, entonces deben ser mitigadas.

MITIGACIÓN DE LAS AMENAZAS SÍSMICAS DEL SITIO

La siguiente discusión está basada en el concepto de que las amenazas del sitio se determinan después de haber decidido la rehabilitación sísmica del edificio.

MITIGACIÓN PARA RUPTURA DE FALLA ACTIVA —Técnicas de mitigación incluyen modificaciones de la estructura o su cimentación para distribuir los efectos de los movimientos verticales diferenciales sobre una mayor distancia horizontal, para reducir la distorsión angular.

LICUACIÓN —Si se ha determinado que la licuación es de probable ocurrencia, y las consecuencias en términos de desplazamientos horizontales y verticales no son aceptables, entonces tres tipos generales de medidas de mitigación deberán considerarse:

·         Modificar la estructura

·         Modificar la cimentación

·         Modificar las condiciones del suelo

MITIGACIÓN PARA COMPACTACIÓN DIFERENCIAL: los casos en los cuales se predice asentamientos diferenciales significantes de la cimentación del edificio, las opciones de mitigación son similares a las descritas para mitigar la amenaza de licuación: mejorar la resistencia de la estructura para los movimientos del terreno, aumentar la resistencia del sistema de cimentación, y mejorar las condiciones del suelo.

DESLIZAMIENTOS —Un número de esquemas son disponibles para reducir el potencial impacto de deslizamientos inducidos por sismo, incluyendo:

(a) Re-conformación topográfica

(b) Drenaje

(c) Defensas

(d) Mejoramiento estructural

(e) Modificación del suelo

AVALANCHA O INUNDACIÓNEl - daño potencial causado por avalancha o inundación inducida por sismo puede ser mitigado por los siguientes esquemas:

(a) Mejoramiento o rehabilitación de la obra cercana.

(b) Obras de desvío del flujo que se estima inundará el edificio.

(c) Pavimentos alrededor del edificio para minimizar la erosión en los cimientos.

(d) Construcción de muro o rompeolas para protección de tsunami.

REFORZAMIENTO Y RIGIDEZ DE LA CIMENTACIÓN: los siguientes párrafos proporcionan una perspectiva de los requisitos y procedimientos para evaluar la habilidad de las cimentaciones para resistir las cargas impuestas por el sismo sin deformaciones excesivas.

CAPACIDADES ÚLTIMAS Y CAPACIDADES DE CARGA —La capacidad última y de trabajo de los componentes de la cimentación la debe determinar el ingeniero geotecnista según los requisitos del Capítulo H.4.

CARACTERÍSTICAS CARGA-DEFORMACIÓN PARA CIMENTACIONES —Los parámetros del comportamiento carga-deformación, caracterizados tanto por rigidez como capacidad, pueden tener un efecto significativo tanto en la respuesta estructural como en la distribución de la carga en los elementos de la estructura.

CRITERIO DE ACEPTABILIDAD DE LA CIMENTACIÓN —Los componentes geotécnicos incluyen las partes del suelo de cimientos superficiales de fricción y de soporte en la punta. Estos criterios aplican a todas las acciones de cargas verticales, momentos y fuerzas laterales aplicadas al suelo.

REHABILITACIÓN DEL SUELO Y CIMIENTOS

Este artículo contiene guías para modificar las cimentaciones y mejorar el comportamiento sísmico anticipado.

MEJORAMIENTO DEL SUELO —Opciones que pueden ser consideradas para incrementar la resistencia pasiva de los suelos adyacentes a las cimentaciones incluyen remoción y reemplazo de los suelos con suelos más resistentes, o con suelos estabilizados con inyecciones químicas, o “jet grouting”, o suelos densificados por impacto o compactación vibratoria.

CIMIENTOS SUPERFICIALES (ZAPATAS Y LOSAS) —Zapatas existentes pueden ser agrandadas para incrementar su capacidad o resistencia a la tracción.

Las zapatas y losas pueden ser sub-muradas para incrementar su capacidad o resistencia a tracción.

Cuando existe potencial para el desplazamiento diferencial lateral de las cimentaciones del edificio, se debe suministrar interconexión adecuada con vigas de equilibrio, o una losa de cimentación bien reforzada puede proporcionar buena mitigación de estos efectos. Un sistema de anclajes también proporciona soporte al desplazamiento diferencial lateral cuando el análisis rotacional lo exige, y debe considerarse la recomendación del ingeniero geotecnista.

http://www.idrd.gov.co/sitio/idrd/sites/default/files/imagenes/8titulo-h-nsr-100.pdf.

MAPA CONCEPTUAL.