Cpe - Inen Nec Se GM - 26 8 PDF
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ndice Pg.
0. Introduccin ............................................................................................................................... 1
1. Objeto ........................................................................................................................................ 1
2. Referencias normativas ............................................................................................................. 1
3. Definiciones ............................................................................................................................... 2
4. Simbologa................................................................................................................................. 3
5. Justificaciones ........................................................................................................................... 5
5.1 Justificacin tcnica ............................................................................................................ 5
5.1.1 Estado lmite de falla: capacidad de carga bajo criterio de resistencia al corte .............. 5
5.1.2 Estado lmite de servicio: capacidad de carga bajo criterio de asentamiento ................. 5
6. Etapas generales del estudio y diseo geotcnico ................................................................... 5
6.1 Generalidades ..................................................................................................................... 5
6.2 Clasificacin de las unidades de construccin por categoras ........................................... 8
7. Estudio geotcnico definitivo ..................................................................................................... 8
7.1 Caracterizacin geotcnica del subsuelo ........................................................................... 8
7.2 Informacin previa .............................................................................................................. 9
7.3 Estudio geotcnico definitivo .............................................................................................. 9
7.3.1 Procedimiento de investigacin y reporte de estudio geotcnico definitivo .................... 9
7.4 Mtodos permitidos para la exploracin de campo .......................................................... 11
7.4.1 Exploracin directa ........................................................................................................ 11
7.4.2 Exploracin indirecta ...................................................................................................... 11
7.4.3 Macizos rocosos ............................................................................................................ 12
7.4.4 Ensayos de campo ........................................................................................................ 12
7.5 Exploracin por sondeos .................................................................................................. 12
7.5.1 Caractersticas y distribucin de los sondeos ................................................................ 12
7.5.2 Nmero mnimo de sondeos .......................................................................................... 13
7.5.3 Profundidad de los sondeos .......................................................................................... 13
7.6 Agua subterrnea ............................................................................................................. 15
7.7 Estudio de estabilidad de laderas y taludes ..................................................................... 15
7.8 Ensayos de laboratorio ..................................................................................................... 15
7.8.1 Seleccin de muestras ................................................................................................... 15
7.8.2 Tipo y nmero de ensayos ............................................................................................. 15
7.8.3 Propiedades o caractersticas bsicas .......................................................................... 16
7.8.4 Caracterizacin geomecnica detallada en el estudio geotcnico definitivo ................ 17
7.8.5 Propiedades de respuesta ssmica del suelo ................................................................ 17
7.8.6 Informe de ensayos de laboratorio ................................................................................ 17
8. Diseo de excavaciones y cimentaciones .............................................................................. 18
8.1 Suelos no cohesivos o granulares y suelos cohesivos .................................................... 18
8.1.1 Suelos no cohesivos o granulares ................................................................................. 18
8.1.2 Suelos cohesivos o finos ............................................................................................... 18
8.2 Factores de seguridad ...................................................................................................... 18
i
CPE INEN-NEC-SE-GM 26-8
ii
CPE INEN-NEC-SE-GM 26-8
Anexo A ....................................................................................................................................... 40
A.1 Reptacin no drenada (undrained creep) y su influencia en estabilidad ......................... 40
Apndice Z .................................................................................................................................. 41
ndice de tablas
FIGURA A.1. Variacin de la deformacin unitaria por cortante para arcillas, considerando la
variacin de la relacin entre el esfuerzo cortante y la resistencia al esfuerzo cortante no
drenada, modificado de Edger, L. (1973). ................................................................................... 40
iii
Cdigo de CPE INEN-
Prctica CAPTULO 8: GEOTECNIA Y CIMENTACIONES NEC-SE-GM
Ecuatoriano 26-8:2015
0. INTRODUCCIN
Este cdigo de prctica CPE INEN-NEC-SE-GM 28-8 presenta las actividades que comprenden el
reconocimiento de campo, la investigacin del subsuelo, los anlisis y recomendaciones de ingeniera
necesarias para el diseo y construccin de las obras en contacto con el suelo, de tal forma que se
garantice un comportamiento adecuado de las estructuras (superestructura y subestructura) para
edificaciones, puentes, torres, silos y dems obras, que preserve la vida humana, as como tambin
evite la afectacin o dao a construcciones vecinas.
1. OBJETO
Este cdigo establece los requisitos para proporcionar criterios bsicos a utilizarse en los estudios
geotcnicos para edificaciones, basados en la investigacin del subsuelo, geomorfologa del sitio y
caractersticas estructurales de la edificacin, con el fin de proveer recomendaciones geotcnicas de
diseo para cimentaciones futuras, rehabilitacin o reforzamiento de edificaciones existentes.
El diseador encontrar una seccin dedicada a los parmetros para el peligro ssmico y los
requisitos de diseo sismo resistente, que deber ser conforme a las secciones 6.2 y 10.6 del CPE
INEN-NEC-SE-DS-26-2.
2. REFERENCIAS NORMATIVAS
Los siguientes documentos, en su totalidad o en parte, son referidos en este documento y son
indispensables para su aplicacin. Para referencias fechadas, solamente aplica la edicin citada.
Para referencias sin fecha, aplica la ltima edicin del documento de referencia (incluyendo cualquier
enmienda).
ASTM D4945 Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of Piles.
ASTM D5882 Standard Test Method for Low Strain Impact Integrity Testing of Deep Foundations.
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ASTM D2487 Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil
Classification System).
ASTM D1143 Standard Test Method for Piles Under Static Axial Compressive Load
ASTM D5777 Standard Guide for Using the Seismic Refraction Method for Subsurface Investigation
NOTA. El presente captulo est basado en la adaptacin del Reglamento Colombiano de Construccin (NSR, 2010) y estudios
e investigaciones cientficas nacionales e internacionales.
Para el diseo de la cimentacin de viviendas de 1 y 2 pisos y con luces de hasta 5 m se aplicarn los requerimientos de CPE
INEN NEC-SE-VIVIENDA 26-10.
3. DEFINICIONES
Para los efectos de este cdigo se adoptan las definiciones que a continuacin se detallan:
3.2 Estado lmite de falla. Estado lmite relacionado con la capacidad de carga de excavaciones,
taludes y cimentaciones.
3.5 Investigacin del subsuelo. Estudio que incluye el conocimiento del origen geolgico, la
exploracin del subsuelo, ensayos de campo y laboratorio necesarios para identificar, clasificar y
caracterizar fsica, mecnica e hidrulicamente a los suelos y rocas.
3.7 Estudio Geotcnico preliminar. Actividades necesarias para aproximarse a las caractersticas
geotcnicas de un terreno, con el fin de establecer las condiciones que limitan su aprovechamiento,
los problemas potenciales que puedan presentarse, los criterios geotcnicos y parmetros generales
para la elaboracin de un proyecto.
3.8 Estudio Geotcnico definitivo. Actividades necesarias para saber con certeza las caractersticas
geotcnicas de un terreno, a travs de una exploracin de campo, ensayos y sondeos. A base de
esto se puede establecer las recomendaciones y los parmetros necesarios para el diseo de obras
ingenieriles de suelo, que sean cimentaciones, excavaciones o sistemas de contencin.
3.9 Estructuras de contencin. Las estructuras de contencin proporcionan soporte lateral, temporal
o permanente, a taludes verticales o cuasi verticales de suelo, enrocado o macizos rocosos muy
fracturados o con discontinuidades desfavorables.
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3.10 Exploracin por sondeos. Ensayo de campo empleado en el estudio geotcnico definitivo,
donde se determina propiedades de resistencia del suelo.
3.11 Factor de seguridad. Factor que considera o agrupa todas las incertidumbres asociadas en el
proceso de diseo.
3.14 Unidad de construccin. Una edificacin o fraccin de un proyecto con alturas, cargas o
niveles de excavacin diferentes. Grupo de construcciones adosadas, mximo de longitud en planta
40 m.
4. SIMBOLOGA
Smbolo Descripcin
As El rea del fuste del pilote (perimetral).
c Cohesin total.
Fa Fuerzas actuantes.
Fr Fuerzas resistentes.
FS Factor de seguridad.
IP ndice plstico.
PA Presin atmosfrica.
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Smbolo Descripcin
qadm Capacidad de carga admisible.
Presin de poro.
u
wL
Lmite lquido.
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5. JUSTIFICACIONES
Se comprobarn los diseos de excavaciones y cimentaciones de acuerdo con los siguientes estados
lmite:
5.1.1 Estado lmite de falla: capacidad de carga bajo criterio de resistencia al corte
6.1 GENERALIDADES
El estudio debe presentar en forma general el entorno geolgico y geomorfolgico, caractersticas del
subsuelo y recomendaciones geotcnicas para la elaboracin del proyecto incluyendo la zonificacin
del rea, amenazas de origen geolgico, criterios generales de cimentacin y obras de adecuacin
del terreno. La presentacin de este tipo de estudio queda a criterio del ingeniero geotcnico en
consideracin de la magnitud y/o caractersticas especiales del proyecto.
NOTA: El estudio geotcnico preliminar basado en la informacin previa y un reconocimiento del sitio del proyecto no puede
sustituirse, bajo ninguna circunstancia, al estudio geotcnico definitivo.
Estudio que se ejecuta para un proyecto especfico en el cual se debe precisar todo lo relativo a las
propiedades fsicas y geomecnicas del subsuelo, as como las recomendaciones detalladas para el
diseo y construccin de todas las obras relacionadas (ver 7).
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Dentro del estudio geotcnico definitivo se incluye:
Ver 14.
Diseo de cimentaciones
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FIGURA 1. Esquema de los componentes de un diseo de excavaciones o cimentaciones y la
relacin con este cdigo.
Descripcin del
proyecto y criterio
de diseo
Estudio
CPE INEN-NEC-SE-CG 26-1
geotcnico
preliminar
Ensayos de Ensayos de
campo laboratorio
Modelo Matemtico
Verificacin de
estados lmites
De falla: De Servicio:
Capacidad de Asentamientos
carga permisibles
Excavaciones: Cimentaciones:
Sistemas de Superficiales o
contencin y taludes profundas
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6.2 CLASIFICACIN DE LAS UNIDADES DE CONSTRUCCIN POR CATEGORAS
Las unidades de construccin se clasifican en Baja, Media, Alta y Especial, segn el nmero total de
niveles y las cargas mximas de servicio, con las siguientes consideraciones:
Para las cargas mximas se aplicar la combinacin de carga muerta ms carga viva debida al
uso y ocupacin de la edificacin (ver CPE INEN-NEC-SE-CG 26-1).
Para la definicin del nmero de niveles se incluirn todos los pisos del proyecto (subsuelos,
terrazas).
La apropiada caracterizacin del subsuelo es uno de los principales factores que permite un diseo
seguro y econmico de la cimentacin de las estructuras. Para conseguir esta caracterizacin, se
deber tener conocimiento del tipo de proyecto y la variabilidad de los estratos en el sitio de
implantacin de la estructura.
Se deber presentar en forma clara un modelo geotcnico del subsuelo de diseo donde se
consideren las incertidumbres epistmicas y aleatorias.
Con este fin, se podr aumentar el nmero o la profundidad de los sondeos, dependiendo de las
condiciones locales y los resultados iniciales de la exploracin. En el estudio geotcnico deber
indicar en forma clara la identificacin del tipo de perfil del sitio (A, B, C, D, E o F), segn las
clasificaciones indicadas en los procedimientos (ver CPE INEN-NEC-SE-DS 26-2).
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7.2 INFORMACIN PREVIA
Geologa
Clima
Vegetacin
Estudios anteriores.
A continuacin se presentan los pasos mnimos requeridos para el procedimiento del estudio de
campo definitivo, los cuales tienen tambin que ser reflejados en el reporte final del estudio definitivo
de campo.
Nombre, plano de localizacin y ubicacin exacta del proyecto, objetivo y alcance del estudio,
descripcin general del proyecto, sistema estructural y evaluacin de cargas. Se debe considerar la
demanda o reacciones hiperestticas de la superestructura en la seleccin y evaluacin de la
cimentacin.
Se debe estudiar el efecto o descartar la presencia de suelos con caractersticas especiales como:
suelos expansivos, dispersivos, colapsables, y los efectos de la presencia de vegetacin o de cuerpos
de agua cercanos.
Se har constar la identificacin, el espesor, la distribucin y los parmetros obtenidos en las pruebas
y ensayos de campo y en los de laboratorio.
Como lo anterior, se debe tambin estudiar el efecto o descartar la presencia de suelos con
caractersticas especiales como: suelos expansivos, dispersivos, colapsables, y los efectos de la
presencia de vegetacin o de cuerpos de agua cercanos.
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d. Aspectos relativos a los anlisis geotcnicos
Resumen de los anlisis y justificacin de los criterios geotcnicos adoptados. Tambin, el anlisis de
los problemas constructivos de las alternativas de cimentacin y contencin, la evaluacin de la
estabilidad de taludes temporales de corte, la necesidad y planteamiento de alternativas de
excavaciones soportadas con sistemas temporales de contencin en voladizo, apuntalados o
anclados.
Se debe de evaluar la estabilidad de las cimentaciones, taludes y del subsuelo ante cargas o
excitaciones ssmicas considerando los requisitos de CPE INEN NEC-SE-DS 26-2, con especial
atencin considerando el alcance segn el tipo de edificacin (normal, esenciales, especiales: ver
seccin 7.1 de CPE INEN-NEC-SE-DS 26-2) y para todas edificaciones que se encuentren en el tipo
de perfil F: ver anexo A.5.4 de CPE INEN-NEC-SE-DS 26-2).
Los mtodos de exploracin de campo son explicados abajo en la seccin 7.4, donde se trata
principalmente del nmero de sondeos pero donde otros mtodos son tambin permitidos.
Los parmetros geotcnicos para el diseo estructural del proyecto como: tipo de cimentacin,
profundidad de desplante, capacidad portante, asentamientos calculados incluyendo los diferenciales,
tipos de estructuras de contencin y parmetros para su diseo, perfil del suelo para el diseo sismo
resistente y parmetros para anlisis de interaccin suelo-estructura junto con una evaluacin del
comportamiento del depsito de suelo o del macizo rocoso bajo la accin de cargas ssmicas, as
como los lmites esperados de variacin de los parmetros medidos.
Cuando las condiciones del terreno y cuando se estime necesario, se har un captulo que contenga:
los asentamientos probables ocasionales originados en descenso del nivel fretico, as como sus
efectos sobre las edificaciones vecinas, el diseo de un sistema de soportes que garantice la
estabilidad de las edificaciones o predios vecinos, los asentamientos probables inducidos por el peso
de la nueva edificacin sobre las construcciones vecinas, el clculo de los asentamientos y
deformaciones laterales producidos en obras vecinas a causa de las excavaciones, y cuando las
deformaciones o asentamientos producidos por la excavacin o por el descenso del nivel fretico
superen los lmites permisibles deben tomarse las medidas preventivas adecuadas, incluyendo el
diseo e instalacin de la instrumentacin necesaria.
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cumplir lo indicado en la seccin 14.
h. Anexos
Se presentar el perfil geotcnico estimado del subsuelo (indicando claramente las incertidumbre en
la interpretacin) de acuerdo a las perforaciones o inspeccin de campo realizada, y la ubicacin en
planta de exploracin in situ ejecutadas con respecto a la implantacin y topografa del proyecto.
Se debe incluir a la memoria de clculo con el resumen de la metodologa seguida, una muestra de
clculo de cada tipo de problema analizado y el resumen de los resultados en forma de grficos y
tablas.
Adems, se aadirn planos, esquemas, dibujos, grficas, fotografas, y todos los aspectos que se
requieran para ilustrar y justificar adecuadamente el estudio y sus recomendaciones.
Esta seccin presenta los requisitos para realizar la exploracin de campo del estudio geotcnico
definitivo. Se trata principalmente del nmero de sondeos, aunque otros mtodos tambin son
permitidos.
Calicatas o trincheras.
Veletas
Dilatmetro
NOTA. Se de be r utiliza r l as correccion es por energa u otros aceptados por l a tcnica actual. Se
recom ienda el uso d el m artillo tipo Segu ro SAFETY, para obtener el valor de N 6 0 (N 6 0 = Nm ero de
golpes pa ra p enet rar e n el suelo 30 cm para el 60 % de l a energa terica).
Se podr combinar la exploracin directa con mtodos de exploracin indirecta, tales como:
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ReMi
NOTA. Otros mtodos geofsicos podran complementar, pero no sustituirse a la exploracin mediante sondeos.
En este caso, los macizos rocosos se deben clasificar por cualquiera de los siguientes mtodos:
NOTA. El cum plim iento de estas no rm as m nim as no exim e al i ngeniero especialista geotcnico o
profesio nal af n d e re alizar los sonde os exploratorios necesari os adicionales a los sealados
anteri orm ente, para obten er un conocim iento adecuado del subsuelo, d e acuerdo con su criteri o
profesio nal. En caso de n o reali za r estos sondeos, deber consignar esta recom endacin en su inform e
geotcnico.
En complemento de los ensayos que son realizados en el laboratorio (ver seccin 7.8), se podr
llevar a cabo pruebas de campo para la determinacin de propiedades geomecnicas.
En cuyo caso, deber realizarlos con equipos y metodologas de reconocida aceptacin tcnica,
patronados y calibrados, siempre y cuando sus resultados e interpretaciones se respalden mediante
correlaciones confiables y aceptadas con los ensayos convencionales, sustentadas en experiencias
publicadas, y se establezcan sus intervalos ms probables de confiabilidad.
Se debe realizar los sondeos exploratorios necesarios para obtener un conocimiento adecuado del
subsuelo, para que tenga la informacin requerida de los parmetros del suelo para facilitar el diseo
de cimentaciones, excavaciones, etc.
A continuacin se detallan las caractersticas y distribucin de los sondeos, adems del nmero
mnimo y profundidad de sondeos.
Las caractersticas y distribucin de los sondeos deben cumplir con las siguientes 6 disposiciones:
Los sondeos con recuperacin de muestras deben constituir como mnimo el 50 % de los
sondeos practicados en el estudio definitivo.
En los sondeos con muestreo se deben tomar muestras cada metro a lo largo de toda la
perforacin.
Los sondeos practicados dentro del desarrollo del Estudio Preliminar pueden incluirse como
parte del estudio definitivo de acuerdo con este cdigo, siempre y cuando hayan sido
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ejecutados con la misma calidad y siguiendo las especificaciones dadas en el presente captulo
del cdigo.
El nmero de sondeos finalmente ejecutados para cada proyecto debe cubrir completamente el
rea que ocuparn la unidad o unidades de construccin contempladas en cada caso, as como
las reas que no quedando ocupadas directamente por las estructuras o edificaciones, sern
afectadas por taludes de cortes u otros tipos de intervencin que deban ser considerados para
evaluar el comportamiento geotcnico de la estructura y su entorno.
Por lo menos el 50 % de todos los sondeos debe alcanzar a la mayor profundidad entre las dadas en
la Tabla 3, afectada a su vez por los siguientes criterios, los cuales deben ser justificados por el
ingeniero geotcnico. La profundidad indicativa se considerar a partir del nivel inferior de excavacin
para subsuelos o cortes de explanacin. Cuando se construyan rellenos, dicha profundidad se
considerar a partir del nivel original del terreno.
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Tipo de obra civil subterrnea Profundidad de los sondeos
Adems de los requisitos de la Tabla 3 y Tabla 4, la profundidad tiene que cumplir los siguientes
requisitos:
En todo caso primar el concepto del ingeniero geotcnico o profesional afn, quien definir la
exploracin necesaria siguiendo los lineamientos ya sealados, y, en todos los casos, el 50 %
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de las perforaciones deber alcanzar una profundidad por debajo del nivel de apoyo de la
cimentacin. En algunos casos, a juicio del ingeniero geotcnico o profesional afn
responsable del estudio, se podrn reemplazar algunos sondeos por calicatas o trincheras.
NOTA. La seleccin del tipo, cantidad y caractersticas de la campaa de exploracin geotcnica de un proyecto, deber ser
realizada solo por el ingeniero geotcnico o profesional afn responsable del proyecto.
Los estudios geotcnicos debern analizar la existencia de agua libre, flujos potenciales de agua
subterrnea y la presencia de paleocauces.
Deber considerar el estudio las caractersticas geolgicas, hidrulicas y de pendiente del terreno
local y regionalmente, por lo cual debern analizarse los efectos de procesos de inestabilidad
aledaos o regionales que puedan tener incidencia en el terreno objeto de estudio.
Uno de los objetivos del estudio de campo es obtener muestras representativas de los suelos, para
luego poder llevar a cabo ensayos de laboratorio. De esta manera, se pueden obtener los parmetros
requeridos del suelo para el diseo de excavaciones y cimentaciones.
Las muestras obtenidas de la exploracin de campo debern ser objeto de los manejos y cuidados
que garanticen su representatividad y conservacin. Las muestras para la ejecucin de ensayos de
laboratorio debern ser seleccionadas por el ingeniero geotcnico o profesional afn y debern
corresponder a los diferentes materiales afectados por el proyecto.
El tipo y nmero de ensayos depende de las caractersticas propias de los suelos o materiales
rocosos por investigar, del alcance del proyecto y del criterio del ingeniero geotcnico o profesional
afn.
El ingeniero geotcnico o profesional afn ordenar los ensayos de laboratorio que permitan conocer
con claridad la clasificacin, peso unitario y permeabilidad de las muestras escogidas. Igualmente, los
ensayos de laboratorio que se ordenen deben permitir establecer con claridad las propiedades
geomecnicas de compresibilidad y expansin de las muestras escogidas, as como las de esfuerzo-
deformacin y resistencia al corte ante cargas monotnicas.
Los anlisis de respuesta dinmica de sitio, segn se los describen en el cdigo CPE INEN-NEC-SE-
DS 26-2, se podran ejecutar mediante la estimacin de las velocidades de las ondas de corte en el
subsuelo, por medio de mtodos geofsicos, o estimaciones, con el uso de correlaciones empricas
aplicables a suelos similares.
Deber tomarse en cuenta que las curvas descritas en la literatura tcnica para caracterizar la
degradacin de la rigidez y aumento del amortiguamiento histertico con la deformacin angular,
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podran emplearse siempre y cuando sean compatibles con los suelos a estudiar.
Sin embargo, se recomienda realizar el anlisis con resultados de ensayos de laboratorio, que
establezcan con claridad las propiedades esfuerzo-deformacin ante cargas cclicas de los materiales
de las muestras escogidas.
Las propiedades bsicas para la caracterizacin de suelos y rocas son como mnimo las expuestas a
seguir.
Las caractersticas bsicas mnimas de los suelos a determinar con los ensayos de laboratorio son:
Peso unitario.
Humedad natural.
Lmites de Atterberg.
Clasificacin completa para cada uno de los estratos o unidades estratigrficas y sus distintos
niveles de meteorizacin segn el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS).
De manera similar, se debe determinar como mnimo las caractersticas de resistencia al esfuerzo
cortante en cada uno de los materiales tpicos encontrados en el sitio, como por ejemplo:
Veleta de laboratorio.
Las propiedades bsicas mnimas de las rocas a determinar con los ensayos de laboratorio son:
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7.8.4 Caracterizacin geomecnica detallada en el estudio geotcnico definitivo
Las propiedades mecnicas e hidrulicas del subsuelo se determinarn en cada caso mediante
procedimientos aceptados de campo o laboratorio, debiendo el informe respectivo justificar su nmero
y representatividad de manera precisa y coherente con el modelo geolgico y geotcnico del sitio.
Propiedades esfuerzo-deformacin.
Propiedades de compresibilidad.
Propiedades de expansin.
Propiedades de permeabilidad.
Otras propiedades que resulten pertinentes de acuerdo con la naturaleza geolgica del rea.
Cuando por el anlisis de las condiciones ambientales y fsicas del sitio as se establezca, los
procedimientos de ensayo deben precisarse y seleccionarse de tal modo que permitan determinar la
influencia de la saturacin, condiciones de drenaje y confinamiento, cargas cclicas y en general
factores que se consideren significativos sobre el comportamiento mecnico de los materiales
investigados.
En todos los casos, se deber tener presente que los valores de G y obtenidos estn asociados a
los niveles de deformacin impuestos en cada aparato y pueden diferir de los prevalecientes en el
campo.
Si es que no se cuenta con los equipos mencionados, se podra utilizar modelos de estimacin
(correlacin) de las curvas de degradacin de rigidez y amortiguamiento con el nivel de deformacin
por cortante unitaria que cumplan con las caractersticas geotcnicas de los suelos analizados,
considerando la incertidumbre en la aplicacin de los modelos de estimacin.
NOTA: En todo caso se debera de averiguar las propiedades de respuesta ssmica de suelo de acuerdo con la seccin 10.6
del CPE INEN-NEC-SE-DS 26-2
Los resultados de los ensayos de laboratorio tienen que ser entregados al ingeniero geotcnico o
profesional afn y a la entidad responsable del diseo de las excavaciones y cimentaciones, donde se
cubre:
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Caracterizacin geomecnica detallada.
Gravas: todos los materiales clasificados como: GW, GP, GM, GC, GC-GM, GW-GM, GW-GC,
GP-GM, GP-GC.
Arenas: todos los materiales clasificados como: SW, SP, SM, SC, SC-SM, SW-SM, SW-SC, SP-
SM, SP-SC, en los cuales 30 % o menos del peso pase por tamiz No. 200 (suelos finos
menores o iguales al 30%), y que tengan lmite lquido wL 30 % e ndice plstico IP 15 %.
Se consideran como suelos cohesivos o finos, arcillas y limos, todos aquellos que no cumplan con las
condiciones de suelos no cohesivos o granulares.
Los factores de seguridad se emplearn para determinar los estados lmites de falla y de servicio en
las secciones 9 y 10.
La magnitud de la obra.
8.2.1 Generalidades
El diseo se basar en asegurar que los esfuerzos inducidos por la estructura o edificacin sean
menores a los esfuerzos admisibles del subsuelo durante la aplicacin de la cargas de servicio o
trabajo.
En el diseo geotcnico se utiliza un factor de seguridad global que considera o agrupa todas las
incertidumbres asociadas en el proceso de diseo, sin distinguir si este es aplicado a la resistencia de
los geomateriales o los efectos de las cargas.
En los anlisis de estabilidad se define el Factor de Seguridad por corte FScorte, como la relacin entre
esfuerzo cortante ltimo resistente o esfuerzo cortante a la falla y esfuerzo cortante actuante.
f
FScorte
A
Donde:
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A Esfuerzo cortante actuante.
La resistencia al corte se define como el mximo esfuerzo cortante que el suelo puede resistir. La
resistencia del suelo est controlada por el esfuerzo efectivo, aunque la falla ocurra en condiciones
drenadas o no drenadas.
El esfuerzo cortante a la falla f se expresa por medio del modelo de falla de materiales segn la ley
de Mohr-Coulomb.
f c tan
Donde:
c Cohesin efectiva.
Donde:
Por lo tanto tambin se define el esfuerzo cortante actuante A como esfuerzo cortante de trabajo o de
diseo D:
A c tan FScorte
Donde:
Cohesin efectiva.
NOTA. Se advi erte q ue los esfuerzos norm ales em pleados son val ores relati vos a la presin atm osfrica
P A y que cual quie r otra d efinicin de esfuerzo cortante a la falla debe i r en t rm ino de esfuerzos
efectivos .
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TABLA 5. Factores de seguridad por corte mnimos.
FSCORTE Mnimo
CONDICIN
Diseo Construccin
La Carga Viva Nominal, se considera un factor de reduccin por simultaneidad de la carga viva.
La demanda ssmica para los anlisis pseudo-estticos ser del 60 % de la aceleracin mxima en el
terreno:
kh = 0,6 x (amax)/g
Donde:
amax = Z.Fa
Fa Fuerzas actuantes
(Los valores de Z y Fa se encuentran definidos en las secciones 6.1.1 y 6.2.2 de la CPE INEN NEC-
SE-DS 26-2. Sin embargo, se deber evaluar la demanda de deformacin ssmica del talud mediante
el mtodo de Bray JD and Travasarou T (2007).
En cualquier caso los Factores de Seguridad por corte aplicados al material trreo (suelo, roca o
material intermedio) no deben ser inferiores a los Factores de Seguridad Bsicos Mnimos segn
Tabla 5, en la cual las cargas se refieren a valores nominales de trabajo o servicio sin coeficientes de
mayoracin.
El Factor de Seguridad por Corte se puede considerar como el factor de seguridad bsico, o el factor
de seguridad geotcnica real, pero de l se derivan factores de seguridad indirectos que tienen
valores diferentes y los cuales se especifican en las secciones 9.3 y 10.2.
Las condiciones drenadas son cuando las presiones de fluido de poro son insignificantes. Las
condiciones drenadas se encuentran:
Cuando el cambio o aplicacin de la carga es muy lenta, o cuando la carga ha sido colocada por
mucho tiempo, que todo el suelo ha alcanzado la condicin de equilibrio sin causar un exceso
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de presin de poro inducido por la carga.
Para arcillas altamente sobre consolidadas (ya que la resistencia al corte no drenada es mayor
que la drenada, debido a que la presin de poro decrece y el esfuerzo efectivo se incrementa
durante la aplicacin de la carga no drenada).
Para el caso de suelos arcillosos ligeramente o normalmente consolidados, saturados y sin fisuracin,
se presenta un comportamiento particular del Criterio de falla Mohr-Coulomb expresada en trminos
de esfuerzos totales, representando la condicin no drenada, en el cual:
Por lo tanto,
NOTA. En la eval uacin de l a resistencia al corte no drenado en suelos saturados, se debe considerar los
efectos de a nisotrop a y fall a progresiva, as com o la generacin de fisuras de tensin en los m odelos de
anlisis de talud es.
Para e l caso d e suel os no saturados, l os val ores de presin de poros negati va (succin) aport an una
cohesin a parente por m edi o de fu erzas intersticiales que aum entan (isotrpicam ente) los esfuerzos de
confinam iento del suelo. Esta succin m odifica el val or de esfuerzo ef ectivo a l o largo de una superficie
potencial de falla. Debi do a que en anlisis de esfuerzos totales las presiones de poro son ignoradas en
la determ inacin de resistencia de los m ateriales, para s uelos no saturados el aum ento en resistencia no
dren ada por ef ectos de la succin no debe ser considerado en los anlisis de estabili dad.
En los an lisis de e xca vaci ones d ebe r considerarse l as dos condiciones de resistencia, drenadas y no
dren adas.
Sin embargo, se debe tener en consideracin ciertos factores de reduccin de resistencia (resistencia
al esfuerzo cortante no drenado de diseo), con el objetivo de garantizar que los anlisis usen valores
compatibles de acuerdo a los siguientes criterios:
Modo de corte (anisotropa): este puede ser por compresin triaxial, extensin triaxial o corte
simple.
Tipo de ensayo realizado: puede ser triaxial, corte directo, CPT, veleta de campo, etc.
En el caso que se mantengan incertidumbres de acuerdo con los valores de resistencia, se podr
pedir al laboratorio la repeticin de ciertos ensayos, justificando la perseverancia de dudas y cules
son las mejoras esperadas.
21 de 44
8.5.2 Reptacin no drenada (undrained creep) y su influencia en estabilidad
En taludes de arcillas susceptibles a fenmenos de reptacin, puede existir una condicin crtica
denominada ruptura no drenada. Esta condicin puede ser detrimental para la estabilidad del talud,
ya que taludes de arcilla aparentemente estables pueden presentar una falla no capturada por
anlisis convencionales de estabilidad de taludes.
Este tipo de falla ocurre cuando las cargas aplicadas en un talud arcilloso generan esfuerzos
cortantes cercanos a la resistencia no drenada de la arcilla. Esto se muestra en el estudio de Edgers
(1973) y la Figura A.1 que se encuentran en el anexo A.
A/Su= 1/FSCORTE
Donde:
A Esfuerzo cortante.
A partir de A/Su >75%, las deformaciones cortantes aumentan exponencialmente hasta llegar a una
ruptura.
Por lo tanto, para taludes de arcillosos ligeramente o normalmente consolidados, saturados y sin
fisuracin, se requiere un factor de seguridad donde:
Donde:
A Esfuerzo cortante.
9. EXCAVACIONES
9.1 GENERALIDADES
Los mtodos de mejoramiento masivo del subsuelo pueden ser planteados y analizados cumpliendo
con los lineamientos establecidos, asentamientos admisibles y capacidad de carga admisibles.
NOTA. En la p resent e seccin n o se consideran varios sistem as de ingeniera geotcnica que se utili zan
en la actuali dad pa ra el m ejoram iento m asivo del subsuelo, com o por ejem plo: inclusiones rgidas,
inyeccin de cem ento, fracturacin del su elo, drenes vertica les, colum nas de cal o cem ento, m ezcla de
suelo en sitio, tcnicas de vi brocom pactacin, com pactacin dinm ica, entre otros.
22 de 44
De falla: colapso de los taludes o de las paredes de la excavacin o del sistema de entibado de
las mismas, falla de los cimientos de las construcciones adyacentes y falla de fondo de la
excavacin por corte o por supresin en estratos subyacentes, y colapso del techo de cavernas
o galeras.
Los anlisis de estabilidad se realizarn mediante la consideracin de que las sobrecargas puedan
actuar en la va pblica y otras zonas prximas a la excavacin.
Para los anlisis de estabilidad de laderas naturales o intervenidas y taludes de excavacin, se deben
tener en cuenta:
Los procedimientos establecidos en la guas para analizar y mitigar los peligros en laderas en
California, Blake et al. (2002) (Recommended Procedures for Implementation of DMG Special
Publication 117, Guidelines for Analyzing and Mitigating Landslide Hazard in California).
El manual de estabilidad de taludes del Cuerpo de Ingenieros del Ejrcito de los Estados
Unidos, 2003 (USACE, 2003. Slope Stability, EM 1110-2-1902, Engineering Manual).
Para los anlisis de desplazamientos ssmicos en taludes, laderas o presas, se recomienda seguir la
metodologa de Bray JD and Travasarou T (2007).
Para realizar la excavacin, se podrn usar pozos de bombeo con objeto de reducir las filtraciones y
mejorar la estabilidad. Sin embargo, la duracin del bombeo deber ser tan corta como sea posible y
se tomarn las precauciones necesarias para que sus efectos queden prcticamente circunscritos al
rea de trabajo. En este caso, para la evaluacin de los estados lmite de servicio a considerar en el
diseo de la excavacin, se tomarn en cuenta los movimientos del terreno debidos al bombeo.
23 de 44
Muros de gravedad (en mampostera, concreto ciclpeo, tierra reforzada, gaviones, o cribas).
Tablestacas
Pantallas atirantadas.
Muros anclados.
Empuje de tierras.
Procesos de construccin.
Cargas de anclaje.
Cargas de trfico.
Sistema de drenaje.
Efectos ssmicos.
Efectos de temperatura.
Estas estructuras debern disearse de tal forma que no se rebasen los siguientes estados lmite de
falla:
Volteo
Rotura estructural.
24 de 44
Adems, se revisarn los estados lmite de servicio, como:
Asentamiento
Giro
Los empujes se estimarn tomando en cuenta la flexibilidad del muro, el tipo de material por contener
y el mtodo de colocacin del mismo.
Los valores del factor de seguridad indirecto para las diversas verificaciones de comportamiento
establecidas en esta seccin deben ser, como mnimo, los indicados en la Tabla 6.
El efecto de las cargas dinmicas y ssmicas en estas estructuras puede analizarse mediante el
mtodo de Mononobe-Okabe u otro similar y /o de mayor detalle.
Se recomienda para los anlisis de estabilidad, de los estados lmite de falla y servicio, la
metodologa establecida en el Canadian Foundation Engineering Manual, CFEM (2006).
Pseudo-
Condicin Construccin Esttico Sismo
esttico
a
Ver Tabla 7
25 de 44
10. CIMENTACIONES
10.1.1 Funcin
La resistencia al corte.
Que la resistencia se mantenga por debajo de los estados lmite de falla (capacidad de carga) y
de servicio (asentamientos) en los diseos de cimentaciones.
10.1.2 Clasificacin
Las cimentaciones sern clasificadas como superficiales o profundas, diferencindose entre s por la
relacin:
Donde:
Df Profundidad de desplante.
B Ancho de la cimentacin.
Las condiciones del suelo o roca basados en parmetros obtenidos de ensayos de campo y
laboratorio.
26 de 44
en los diseos de cimentaciones.
NOTA. En m uchos casos el diag ram a de flujo puede ser sim plificado dependiendo de los requerim ientos
del proyecto.
1
La Figura 2 y la Figura 3 fueron tomadas de la norma NEC-SE-GC del Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda
27 de 44
10.2 ESTADOS LMITE DE FALLA: CAPACIDAD DE CARGA Y FACTOR DE SEGURIDAD
INDIRECTO (FSI)
La capacidad de carga ltima o resistencia al cortante del suelo en el punto de falla deber ser
sustentada con el empleo de cualquieras de los mtodos basados en teora plstica o anlisis de
equilibrio lmite. Debern ser considerados en el anlisis todos los mecanismos posibles de falla, a
saber: plano de falla general, plano de falla local y falla por punzonamiento.
En cualquiera de las metodologas utilizadas bajo el criterio de resistencia al corte, podrn ser
utilizados como mnimo los siguientes Factores de Seguridad Indirecta Mnimos (FSIM) para la
capacidad portante de cimientos superficiales y de punta de cimentaciones profundas:
Asentamientos inmediatos.
Los parmetros geomecnicos necesarios en este tipo de teora debern ser obtenidos en ensayos
de laboratorio sobre muestras del tipo inalterada y/o ensayos de campo (dilatmetro de Marchetti).
Como alternativa, tambin podr utilizarse parmetros de deformacin a partir de correlaciones de los
Ensayos de Penetracin Estndar (SPT), y de Penetracin Esttica con Cono (CPT).
Para arcillas se puede estimar el mdulo de deformacin no drenado en funcin de correlaciones con
la resistencia al esfuerzo cortante no drenado, obtenido con ensayos de veleta de campo o
laboratorio y ensayos de compresin simple o triaxiales UU (no consolidado no drenado), en
muestras inalteradas obtenidas con muestreadores de tubo shelby, pistn, entre otros.
NOTA. Este procedimiento estar sujeto al conocimiento de las experiencias que se tengan del sitio.
Para el clculo de este tipo de asentamiento se utilizar la teora de consolidacin. Segn esta teora
28 de 44
al aplicar una carga sobre un suelo saturado cohesivo, la deformacin que experimenta se produce
por el cambio de volumen en el material debido a la expulsin del agua que se encuentra en la zona
de vacos del suelo (deformacin primaria).
Los asentamientos por causa de carga ssmica podrn ser estimados mediante procedimientos
semiempricos o empricos, por medio de modelos numricos aplicando la tcnica de elementos
finitos o diferencias finitas, aplicando modelos constitutivos de suelos que consideren el desarrollo de
la presin de poro y degradacin cclica de la rigidez.
En trminos del asentamiento promedio total que experimente la cimentacin de una estructura
durante un lapso de 25 aos:
Tipo de construccin x
(a) Edificaciones con muros y acabados susceptibles de
L /1 000
daarse con asentamientos menores.
29 de 44
(d) Edificaciones en estructura metlica, sin acabados
L /160
susceptibles de daarse con asentamientos menores.
NOTA. En el caso de cimentaciones que estaran expuestas a suelos expansivos, se deber de evaluar la magnitud (presin
de expansin o levantamiento libre) de la expansin del terreno considerando la interaccin con la estructura de cimentacin, y
considerar los posibles daos para disear una cimentacin que cumpla con los niveles de deformaciones indicados en la
Tabla 8, siendo estos levantamientos y no asentamientos. Se podr proponer y disear mtodos de mejoramiento del subsuelo
para mitigar la accin de los suelos expansivos.
Para el diseo estructural de toda cimentacin deben calcularse las excentricidades que se genere
entre el punto de aplicacin de las cargas resultantes y el centroide geomtrico de la cimentacin.
Dichas excentricidades tienen que tenerse en cuenta en el clculo de la capacidad ante falla,
capacidad admisible y asentamientos totales, diferenciales y giros. Se debe de minimizar las
excentricidades en el diseo geomtrico de la cimentacin.
Las losas de cimentacin deben disearse de tal manera que las resultantes de las cargas estticas
aplicadas se encuentren dentro de la zona de estabilidad al volteo de la cimentacin.
Para obtener la precisin necesaria en el clculo de los centros de gravedad y de empuje de la losa,
debe considerarse todo el conjunto de cargas reales que actan sobre la losa, incluyendo en ellos las
de los muros interiores y exteriores, acabados, excavaciones adyacentes a la losa, sobrecarga neta
causada por los edificios vecinos y la posibilidad de variacin de los niveles de aguas subterrneas.
Se debe de considerar las reacciones hiperestticas del anlisis estructural de la superestructura.
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 esta por la superestructura.
Que los asentamientos diferenciales inmediatos ms los de consolidacin calculados con las
presiones de contacto sean de magnitud admisible.
Que las deformaciones diferenciales instantneas ms las de largo plazo, del sistema
subestructura-superestructura, sean de magnitud admisible.
Los pilotes y sus conexiones se disearn para poder soportar los esfuerzos resultantes de las
cargas verticales y horizontales consideradas en el diseo de la cimentacin, y las que se presenten
durante el transporte, izado e hinca.
Los pilotes debern ser capaces de soportar estructuralmente la carga que corresponde a su estado
lmite de falla.
Los pilotes de concreto, de acero y de madera, debern cumplir con los requisitos propios del material
relativos al diseo y construccin de estructuras en estos tipos de materiales. Los pilotes metlicos
debern protegerse contra corrosin al menos en el tramo comprendido entre la cabeza y la
30 de 44
profundidad a la que se estime el mximo descenso del nivel fretico.
Siempre se deben analizar las interacciones que se presentan con las excavaciones vecinas,
limitando la capacidad portante total o utilizando pilotes de mejoramiento del suelo.
Las deformaciones permanentes o transitorias bajo la condicin de carga que incluya el efecto del
sismo se podrn estimar mediante modelos pseudo-estticos, aplicando modelos vigas continuas con
resortes no lineales horizontales, que caractericen el comportamiento esfuerzo-deformacin del suelo
mediante curva p-y, siguiendo las recomendaciones de Reese, L.C. y Van Impe, W.F. (2001),
considerando la interaccin inercial del sistema pilote-suelo-cabezal y que incluya el comportamiento
no lineal (curva estructural del pilote momento-curvatura) del grupo de pilotes. En suelos blandos tipo
E y F, se deben realizar, adems de la interaccin inercial, los anlisis de interaccin cinemtica que
considere las deformaciones en campo libre del subsuelo que generarn demandas de esfuerzos en
los pilotes, adicionales a la interaccin inercial. Se recomienda evaluar la estabilidad ssmica del
subsuelo, considerando los anlisis de licuacin y degradacin cclica, segn se indica en la seccin
10.6.4 de CPE INEN-NEC-SE-DS 26-2.
Los anlisis de interaccin cinemtica, se los podra realizar mediante modelos en dos dimensiones
con la tcnica de elementos finitos o diferencias finitas, considerando los movimientos ssmicos
seleccionados, segn el procedimiento estipulado en la norma o con el procedimiento de SDM
(Seismic Deformation Method), mtodo de deformacin ssmica propuesto por la norma de diseo
ssmico japons para facilidades ferroviarias (1996) en el cual se evala los momentos y fuerzas
cortantes y deformaciones inducidas cinemticamente en los pilotes. En el mtodo de deformacin
ssmica, las acciones inducidas por la interaccin inercial se pueden idealizar mediante un modelo
pseudo-esttico de fuerzas inerciales de la estructura en el cabezal de los pilotes. Para las acciones
inducidas por la interaccin cinemtica se puede idealizar mediante un perfil de deformacin-esttico
equivalente del suelo relativo a la punta o fondo de pilote. Este perfil de deformaciones puede
especificarse basado en la distribucin mxima de desplazamiento del suelo en campo libre.
Se deber verificar la capacidad portante ltima calculada de cimentaciones profundas por medio de
pruebas de carga debidamente ejecutadas de acuerdo con ASTM D1143, donde el nmero de
ensayos mnimos a realizarse se indican en la Tabla 9.
TABLA 9. Nmero Mnimo de Ensayos de Carga en Pilotes o Pilas para poder reducir los FSIM.
Categora N de pruebas
Baja 1
Media 2
Alta 3
Especial 5
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Se recomienda realizar, previo a la hinca de los pilotes, anlisis de hincabilidad de pilotes,
seguimiento los procedimientos del PDCA (Pile Driving Contractors Association), 2001.
Tambin se recomienda considerar los factores de seguridad en funcin del porcentaje de pruebas de
carga en pilotes del proyecto para pilotes de desplazamiento, y para pilotes barrenados las
recomendaciones propuestas por ONeill, M. W., and Reese, L. C. (1999).
Por ltimo, cuando se realicen pruebas dinmicas en campo, High Strain Dynamic pile testing se las
debe realizar segn la norma ASTM D4945. En el caso de pruebas de baja deformacin (Ensayo
Snico, PIT), se debe realizar segn la norma ASTM D5882.
11.1 DEFINICIN
Donde:
Df Profundidad de desplante.
B Ancho de la cimentacin.
Donde:
Y aquel esfuerzo que produzca un asentamiento no mayor al mximo tolerable por la estructura (ver
seccin 10.2)
En el caso de realizar una excavacin para las cimentaciones, la capacidad de carga admisible
tomar en cuenta el esfuerzo geoesttico total removido a nivel del desplante de la cimentacin,
siendo igual a:
Donde:
32 de 44
qnet Capacidad de carga neta
La capacidad de carga ltima qu representa al esfuerzo total que puede ser aplicado a nivel de la
cimentacin para alcanzar la condicin de falla del sistema suelo-cimentacin; tomando en cuenta
que, si se realiza una excavacin a nivel de la cimentacin, el esfuerzo en exceso al esfuerzo
geoesttico original al nivel de la cimentacin es el que contribuye a la falla:
Donde:
12.1 INTRODUCCIN
Esta seccin trata de cimentaciones con pilotes y pilas prebarrenadas, donde la estimacin de la
capacidad de carga de un pilote debe ser evaluada por:
La friccin lateral.
12.2 DEFINICIN
Donde:
Df Profundidad de desplante.
B Ancho de la cimentacin.
33 de 44
12.3 Estado lmite de falla: capacidad de carga bajo criterio de resistencia al corte
Se deber verificar que la cimentacin diseada resulte suficiente para asegurar la estabilidad de la
edificacin en alguna de las siguientes condiciones:
Falla del sistema suelo-pilotes, despreciando la capacidad del sistema suelo-zapatas o suelo-
losa, siguiendo bsicamente lo sealado en la seccin 10.2. En este caso se considera que la
carga de falla del sistema es la menor de los siguientes valores:
o Capacidad de carga de un bloque de terreno cuya geometra sea igual a la envolvente del
conjunto de pilotes.
o Suma de las capacidades de carga de los diversos grupos de pilotes en que pueda
subdividirse la cimentacin, teniendo en cuenta la posible reduccin por la eficiencia de
grupos de pilotes.
Adems de la capacidad a cargas de gravedad, se comprobar la capacidad del suelo para soportar
los esfuerzos inducidos por los pilotes o pilas sometidos a fuerzas horizontales, as como la
capacidad de estos elementos para transmitir dichas solicitaciones horizontales.
Para solicitaciones ssmicas se deber tener en cuenta que sobre los pilotes acta, adems de la
carga ssmica horizontal del edificio, la carga ssmica sobre el suelo que est en contacto con el
pilote. Se podrn presentar casos en que los pilotes o pilas proyectados trabajen por punta y friccin,
en estos casos se deben hacer los respectivos anlisis para compatibilizar las deformaciones de los
dos estados lmites con factores de seguridad diferenciales.
Las metodologas o ecuaciones para estimar la capacidad de carga para pilotes debern ser usadas
en funcin del tipo de construccin de los mismos.
Donde:
34 de 44
qt Resistencia unitaria de punta.
Donde:
Para los pilotes o pilas preexcavados o barrenados se deben utilizar metodologas y factores de
capacidad de carga que cumplan las condiciones de construccin de pilotes preexcavados, se
recomienda la metodologa de ONeill & Reese (1999).
NOTA. Las e xpresio nes p ara l a estim acin de la capacidad de carga, estado l m ite de falla, y
asentam ientos, estado lm ite de servicio, presentadas en est e docum ento, no representan una condicin
lim itante para el i nge niero geotcnico o profesional afn . El i ngeniero geotcni co o profesional af n
debe r tam bin estar consciente y aplicar adicionalm ente m etodologas actuales (segn la literatura de
revistas arbitra das y libro s especializad os) para evaluar y analizar de l os estados lm ite de las
cim entaciones supe rficiales, profun das, sistem as de contencin o retencin, cajones, excavaciones,
taludes entre otras estructuras.
12.4 Estado lmite de servicio: capacidad de carga bajo criterio de asentamiento y anlisis
lateral
Los asentamientos de cimentaciones con pilotes de friccin bajo cargas de gravedad se estimarn
considerando la penetracin de los mismos y las deformaciones del suelo que los soporta, as como
la friccin negativa. En el clculo de los movimientos anteriores se tendr en cuenta las
excentricidades de carga.
Para pilotes por punta o pilas los asentamientos se calcularn teniendo en cuenta la deformacin
propia bajo la accin de las cargas, incluyendo si es el caso la friccin negativa, y la de los materiales
bajo el nivel de apoyo de las puntas.
Para estimar el perfil de desplazamiento esttico del suelo en campo libre se podr realizar anlisis
de respuesta dinmica en campo libre, mediante modelos lineales equivalentes, siguiendo los
procedimientos descritos para determinar la respuesta ssmica en suelos tipo F, segn la CPE INEN-
NEC-SE-DS 26-2
35 de 44
De los anlisis de respuesta dinmica se estima la deformacin unitaria por cortante pico promedio
con la profundidad, obtenidos de la respuesta del subsuelo ante 7 registros ssmicos seleccionados
(escalados), como mnimo, que representen al espectro de peligro uniforme en roca (se pueden
seleccionar los registros en funcin de las caractersticas sismolgicas de las fuentes ssmicas).
Se integra el perfil de deformacin unitaria por corte en el espesor de suelo para desarrollar un perfil
de desplazamiento acumulativo horizontal del suelo en campo libre. El pilote deber ser modelado, al
menos, mediante una viga (considerando el comportamiento no lineal del pilote, curvas momento-
curvatura) con una cimentacin no elstica (considerando el comportamiento no lineal del suelo
circundante al pilote mediante la aplicacin de anlisis p-y), aplicando como condicin de frontera el
perfil de desplazamiento en campo libre.
Debido a que se utilizara un modelo pseudo-esttico, siendo este un problema dinmico, se debe de
reconocer la importancia entre la combinacin de las fuerzas inerciales y la deformacin del suelo.
Esto es debido a que la aceleracin pico en la respuesta de la estructura y la distribucin pico de la
deformacin del suelo en campo libre no siempre ocurren en el mismo tiempo y en la misma
direccin. Las caractersticas de la interaccin suelo-pilote-superestructura estn generalmente
controladas por la relacin entre el perodo de la estructura Te y el perodo del subsuelo Ts. Este
efecto fue evaluado por Nikolau et al. (1997) y Nikolau et al. (2001), calculando los momentos en
estado estable (en el dominio de la frecuencia) y los momentos en el dominio del tiempo.
Para el diseo ssmico, los parmetros del suelo ssmico y espectros de aceleracin se deben hacer
referencia las secciones 6 y el Anexo A de CPE INEN-NEC-SE-DS 26-2.
13.1 INTRODUCCIN
Las cimentaciones en macizos rocosos debern seguir similares criterios de anlisis, los mismos que
se han sealado anteriormente, considerando comportamientos en tres diferentes estados:
A continuacin se encuentra la Figura 3, sobre los modos de falla para capacidad de carga en rocas
estratificadas y con discontinuidades
36 de 44
FIGURA 3. Modos
estratificadas y conde falla para capacidad de carga en rocas estratificadas y con discontinuidades.
discontinuidades
c y = parmetros del
esfuerzo cortante del
macizo rocoso en nivel de
esfuerzo operativo. Para
bases circulares,
cuadradas o
rectangulares los factores
para Nc y N estan dados
por Sowers 1979
La capacidad de carga ltima de cimentaciones superficiales sobre roca deber ser determinada de
acuerdo al modo potencial de falla, el cual depende de las caractersticas geolgicas de la masa
rocosa. Los mecanismos de falla correspondientes a casos de rocas estratificadas y las expresiones
para calcular la capacidad de carga se resumen en la Figura 3.
37 de 44
Donde:
Para evaluar la cohesin y el ngulo de friccin del macizo rocoso y aplicar las teoras indicadas en la
Figura 3, se podra utilizar el criterio de falla Hoek y Brown (1980a,b) para el diseo de excavaciones
en roca sana, o el criterio modificado por Hoek et al. (1992) si hay que incluir el grado de
fracturamiento de la roca.
Cuando la calidad de la roca sea pobre, o sea imprctica, la recomendacin de una cimentacin
superficial, se podra indicar la utilizacin de pilas fundidas in situ, donde la capacidad de carga ltima
de una pila es igual para cimentaciones profundas:
Donde:
NOTA: Esta ltim a es considerad a, siem pre y cuando exi sta una buena lim pi eza en el fondo de l a pila.
Ver ane xo A.1.
Para el clculo de la capacidad de carga por fuste, se recomiendan las teoras enunciadas por:
Williams y Pells(1981)
Las correlaciones que existen con la resistencia a la compresin indicadas por Rowe (2000).
Para la capacidad de carga por punta, se recomiendan los mtodos enunciados en:
Rowe (2000)
El procedimiento recomendado por Gabr et al. (2002), de acuerdo a los estudios de la Agencia
de Transporte de Carolina del Norte incluidos en el NCHRP Synthesis 360 (National
Cooperative Highway Research Program, 2006).
38 de 44
Segn la recomendacin de Zhang et al. (2000).
Si el macizo rocoso se considera discontinuo, se debe hacer el anlisis del mecanismo de falla
con las caractersticas esfuerzo-deformacin de las discontinuidades y mecanismos
cinemticamente posible.
Para proyectos clasificados como categora Media, Alta o Especial (ver Tabla 2), se debe realizar la
asesora en la etapa de diseo como una etapa posterior al estudio geotcnico por parte de un
ingeniero civil especialista en geotecnia o profesional afn. En todos los casos de clasificacin de las
unidades, los planos de diseo deben guardar relacin con el estudio geotcnico.
Asimismo, los proyectos clasificados como categora Media, Alta o Especial debern contar con el
acompaamiento de un ingeniero geotcnico o profesional afn, quien aprobar durante la ejecucin
de la obra los niveles y estratos de cimentacin, los procedimientos y el comportamiento durante la
ejecucin de las excavaciones, rellenos, obras de estabilizacin de laderas y actividades especiales
de adecuacin y/o mejoramiento del terreno. Para esto, deber dejar memoria escrita del desarrollo
de dichas actividades y los resultados obtenidos.
39 de 44
ANEXO A
(Informativo)
A.1 REPTACIN NO DRENADA (UNDRAINED CREEP) Y SU INFLUENCIA EN ESTABILIDAD
En la Figura A.1, tomada de Edgers (1973), se muestra que taludes aparentemente estables pueden
reducir su estabilidad en condiciones no drenadas a medida que avanza el tiempo. La figura relaciona
las deformaciones unitarias por cortante en el eje vertical y el tiempo en el eje horizontal en escala
semilogartmica. Cada serie o curva en la figura representa un nivel de esfuerzo aplicado, como la
relacin entre el esfuerzo cortante y la resistencia no drenada del material (/Su).
FIGURA A.1. Variacin de la deformacin unitaria por cortante para arcillas, considerando la variacin
de la relacin entre el esfuerzo cortante y la resistencia al esfuerzo cortante no drenada, modificado
1
de Edger, L. (1973).
1
La Figura A.1 fue tomada de la norma NEC-SE-GC del Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda
40 de 44
APNDICE Z
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