titulo-h-nsr-10-decreto final-2010-01-14

8/7/2019 Titulo-H-NSR-10-Decreto Final-2010-01-14

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NSR-10 Captulo H.1 Introduccin

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TTULO HESTUDIOS GEOTCNICOS

CAPTULO H.1INTRODUCCIN

H.1.1 REQUISITOS GENERALES

H.1.1.1 OBJETIVO Y ALCANCE Establecer criterios bsicos para realizar estudios geotcnicos de edificaciones,basados en la investigacin del subsuelo y las caractersticas arquitectnicas y estructurales de las edificaciones con elfin de proveer las recomendaciones geotcnicas de diseo y construccin de excavaciones y rellenos, estructuras decontencin, cimentaciones, rehabilitacin o reforzamiento de edificaciones existentes y la definicin de espectros dediseo sismorresistente, para soportar los efectos por sismos y por otras amenazas geotcnicas desfavorables.

H.1.1.2 OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS GEOTCNICOS Los estudios geotcnicos definitivos sonobligatorios para todas las edificaciones urbanas y suburbanas de cualquier grupo de uso, y para las edificaciones enterrenos no aptos para el uso urbano de los grupos de uso II, III y IV definidos en el Ttulo A de este Reglamento.

H.1.1.2.1 Firma de los Estudios Siguiendo los artculos 26 y 27 de la Ley 400 de 1997, modificada yadicionada por la Ley 1229 de 2008, los estudios geotcnicos para cimentaciones de edificaciones deben serdirigidos y avalados por Ingenieros Civiles, titulados, matriculados en el COPNIA y con tarjeta profesional vigente.Para el cumplimiento de este requisito todos los informes de los estudios geotcnicos y todos los planos dediseo y construccin que guarden alguna relacin con estos estudios, deben llevar la aprobacin del ingenierodirector del estudio. Los profesionales que realicen estos estudios geotcnicos deben poseer una experienciamayor de cinco (5) aos en diseo geotcnico de cimentaciones, contados a partir de la expedicin de latarjeta profesional, bajo la direccin de un profesional facultado para tal fin, o acreditar estudios de posgradoen geotecnia.

H.1.1.2.2 Cumplimiento y Responsabilidad El cumplimiento de estas Normas no exime al ingenieroresponsable de la ejecucin del estudio geotcnico de realizar todas las investigaciones y anlisis necesariospara la identificacin de las amenazas geotcnicas, la adecuada caracterizacin del subsuelo, y los anlisis de

estabilidad de la edificacin, construcciones vecinas e infraestructura existente.

H.1.2 REFERENCIAS

Las disposiciones particulares de este Ttulo H del Reglamento se relacionan de manera directa con las siguientessecciones del Reglamento, en las cuales se tratan otros aspectos geotcnicos, o se menciona el estudio geotcnico o elingeniero geotecnista:

Ttulo A Requisitos generales de diseo y construccin sismo resistenteCaptulo A.1 Introduccin

A.1.3 Procedimiento de diseo y construccin de edificaciones, de acuerdo con el ReglamentoA.1.3.2 Estudios geotcnicos

A.1.3.5 Diseo de la cimentacinA.1.3.9.3 Supervisin tcnica exigida por los diseadoresA.1.4 Consideraciones especiales

A.1.4.1 Por tamaos y grupo de usoA.1.5 Diseos, planos y memorias

A.1.5.4 Estudio geotcnicoCaptulo A.2 Zonas de amenaza ssmica y movimientos ssmicos de diseo

A.2.1 GeneralA.2.1.2 Efectos locales diferentes

A.2.4 Efectos localesA.2.4.1 GeneralA.2.4.2 Tipos de perfil de suelo


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NSR-10 Captulo H.1 Introduccin

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A.2.4.3 Parmetros empleados en la definicin de tipos de sueloA.2.4.4 Definicin del tipo de perfil de sueloA.2.4.5 Procedimiento de clasificacin

A.2.9 Estudios de Microzonificacin SsmicaA.2.10 Estudios ssmicos particulares de sitio

Captulo A.3 Requisitos generales de diseo sismo resistenteA.3.4 Mtodos de anlisis

A.3.4.2 Mtodo de anlisis a utilizarA.3.7 Fuerzas ssmicas de diseo de los elementos estructurales

A.3.7.2 CimentacinCaptulo A.7 Interaccin Suelo-EstructuraCaptulo A.12 Requisitos especiales para edificaciones indispensables de los grupos de usos III y IV

A.12.2 Movimientos ssmicos del umbral de daoA.12.3 Espectro ssmico para el umbral de dao

Apndice A-2 Recomendaciones para el clculo de los efectos de interaccin dinmica suelo-estructura

Ttulo B CargasCaptulo B.1 Requisitos generales

B.1.2 Requisitos bsicosB.1.2.1.3 Fuerzas causadas por deformaciones impuestas

Captulo B.2 Combinaciones de cargaB.2.3 Combinaciones de carga para ser utilizadas con el mtodo de esfuerzos de trabajo o en las

verificaciones del estado lmite de servicioCaptulo B.5 Empuje de tierra y presin hidrosttica

Ttulo C Concreto estructuralCaptulo C.1 Requisitos generales

C.1.1.6 Pilotes, pilas excavadas y cajones de cimentacinC.1.1.7 Losas sobre el terreno

Captulo C.15 CimentacionesCaptulo C.21 Requisitos de diseo sismo resistente

C.21.9 Elementos de fundacinCaptulo C.22 Concreto estructural simple

C.22.7 Zapatas

Ttulo D Mampostera estructuralCaptulo D.4 Requisitos constructivos para mampostera estructuralD.4.4 Requisitos constructivos para cimentaciones

Ttulo E Casas de uno y dos pisosCaptulo E.2 CimentacionesCaptulo E.6 Recomendaciones adicionales de construccin en mampostera confinada

E.6.2 Cimentaciones

Ttulo H Estudios geotcnicos

Ttulo I Supervisin tcnicaCaptulo I.1 Generalidades

I.1.1 DefinicionesI.1.2 Obligatoriedad de la supervisin tcnica

Captulo I.2 Alcance de la supervisin tcnicaI.2.3 Alcance de la supervisin tcnica

I.2.4.6 Control de ejecucinCaptulo I.4 Recomendaciones para el ejercicio de la supervisin tcnica

I.4.2.4 Grado de supervisin tcnica recomendadaI.4.3.7 Control de ejecucin


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NSR-10 Captulo H.2 Definiciones

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CAPTULO H.2DEFINICIONES

H.2.0 NOMENCLATURA

c = intercepto de cohesin total

c = intercepto de cohesin efectivaaF = fuerzas actuantes

rF = fuerzas resistentes

sF = factor de seguridad

SBF = Factor de seguridad bsico

SBMF = factores de seguridad bsicos mnimos directos

uS = resistencia no drenada

aU = presin de gas (aire) para materiales secos

FU = presin de fluidos o presin de poros

wU = presin de lquido (agua) para materiales saturados = ngulo de friccin total = ngulo de friccin efectivo = esfuerzo normal efectivo = esfuerzo normal totalR = esfuerzo resistenteA = esfuerzo actuanteF = esfuerzo cortante a la falla

H.2.1 ESTUDIO GEOTCNICO

H.2.1.1 DEFINICIN Conjunto de actividades que comprenden el reconocimiento de campo, la investigacin del

subsuelo, los anlisis y recomendaciones de ingeniera necesarios para el diseo y construccin de las obras en contactocon el suelo, de tal forma que se garantice un comportamiento adecuado de la edificacin, protegiendo ante todo laintegridad de las personas ante cualquier fenmeno externo, adems de proteger vas, instalaciones de servicios pblicos,predios y construcciones vecinas.

H.2.1.1.1 Investigacin del Subsuelo Comprende el estudio y el conocimiento del origen geolgico, laexploracin del subsuelo (apiques, trincheras, perforacin y sondeo y otros) y los ensayos y pruebas de campo ylaboratorio necesarios para identificar y clasificar los diferentes suelos y rocas y cuantificar las caractersticasfsico-mecnicas e hidrulicas del subsuelo.

H.2.1.1.2 Anlisis y Recomendaciones Consiste en la interpretacin tcnica conducente a lacaracterizacin del subsuelo y la evaluacin de posibles mecanismos de falla y de deformacin para suministrarlos parmetros y las recomendaciones necesarias para el diseo y la construccin de los sistemas de

cimentacin y contencin y de otras obras en el terreno influenciadas por factores geotcnicos.

H.2.2 TIPOS DE ESTUDIOS

H.2.2.1 ESTUDIO GEOTCNICO PRELIMINAR Conjunto de actividades necesarias para aproximarse a lascaractersticas geotcnicas de un terreno, con el fin de establecer las condiciones que limitan su aprovechamiento, losproblemas potenciales que puedan presentarse, los criterios geotcnicos y parmetros generales para la elaboracin deun proyecto.

El estudio debe presentar en forma general el entorno geolgico y geomorfolgico, caractersticas del subsuelo yrecomendaciones geotcnicas para la elaboracin del proyecto incluyendo la zonificacin del rea, amenazas de origen


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geolgico, criterios generales de cimentacin y obras de adecuacin del terreno. Este estudio no es de presentacinobligatoria, pero es recomendable para proyectos especiales o de magnitud considerable, en los que pueda orientar elproceso de planeamiento. Su realizacin no puede reemplazar, bajo ninguna circunstancia, al estudio geotcnicodefinitivo.

H.2.2.2 ESTUDIO GEOTCNICO DEFINITIVO Trabajo realizado para un proyecto especfico, en el cual elingeniero geotecnista debe precisar todo lo relativo a las condiciones fsico-mecnicas del subsuelo y lasrecomendaciones particulares para el diseo y construccin de todas las obras relacionadas, conforme a esteReglamento y en especial los Ttulos A y H. Su presentacin es obligatoria ya que en este se definen el tipo de suelo, el

diseo y las recomendaciones de la cimentacin y del proceso constructivo.

H.2.2.2.1 Contenido El estudio geotcnico definitivo debe contener como mnimo los siguientes aspectos:

(a) Del proyecto Nombre, plano de localizacin, objetivo del estudio, descripcin general delproyecto, sistema estructural y evaluacin de cargas. No se podrn considerar como ESTUDIOGEOTCNICO DEFINITIVO aquellos estudios realizados con cargas preliminares ni donde slo sehayan tenido en cuenta las cargas de gravedad.

(b) Del subsuelo Resumen del reconocimiento de campo, de la investigacin adelantada en el sitioespecfico de la obra, la morfologa del terreno, el origen geolgico, las caractersticas fsico-mecnicas y la descripcin de los niveles freticos o aguas subterrneas con una interpretacin desu significado para el comportamiento del proyecto estudiado.

(c) De cada unidad geolgica o de suelo, se dar su identificacin, su espesor, su distribucin y los

parmetros obtenidos en las pruebas y ensayos de campo y en los de laboratorio, siguiendo loslineamientos del Captulo H.3. Para el anlisis de efectos locales, la definicin de tipo de suelo sedebe hacer siguiendo los lineamientos del numeral A.2.4. Se debe estudiar el efecto o descartar lapresencia de suelos con caractersticas especiales como suelos expansivos, dispersivos,colapsables, y los efectos de la presencia de vegetacin de cuerpos de agua cercanos.

(d) De los anlisis geotcnicos Resumen de los anlisis y justificacin de los criterios geotcnicosadoptados que incluyan los aspectos contemplados especialmente en el Ttulo H y en el numeralA.2.4. Tambin, el anlisis de los problemas constructivos de las alternativas de cimentacin ycontencin, la evaluacin de la estabilidad de taludes temporales de corte, la necesidad yplanteamiento de alternativas de excavaciones soportadas con sistemas temporales de contencinen voladizo, apuntalados o anclados. Se deben incluir los anlisis de estabilidad y deformacin de lasalternativas de excavacin y construccin, teniendo en cuenta, adems de las caractersticas deresistencia y deformabilidad de los suelos, la influencia de los factores hidrulicos.

(e) De las recomendaciones para diseo Los parmetros geotcnicos para el diseo estructural delproyecto como: tipo de cimentacin, profundidad de apoyo, presiones admisibles, asentamientoscalculados incluyendo los diferenciales, tipos de estructuras de contencin y parmetros para sudiseo, perfil del suelo para el diseo sismo resistente y parmetros para anlisis de interaccinsuelo-estructura junto con una evaluacin del comportamiento del depsito de suelo o del macizorocoso bajo la accin de cargas ssmicas as como los lmites esperados de variacin de losparmetros medidos y el plan de contingencia en caso de que se excedan los valores previstos. Sedebe incluir tambin la evaluacin de la estabilidad de las excavaciones, laderas y rellenos, diseogeotcnico de filtros y los dems aspectos contemplados en este Ttulo.

(f) De las recomendaciones para la proteccin de edificaciones y predios vecinos Cuando lascondiciones del terreno y el ingeniero encargado del estudio geotcnico lo estime necesario, se harun captulo que contenga: estimar los asentamientos ocasionales originados en descenso del nivelfretico, as como sus efectos sobre las edificaciones vecinas, disear un sistema de soportes quegarantice la estabilidad de las edificaciones o predios vecinos, estimar los asentamientos inducidospor el peso de la nueva edificacin sobre las construcciones vecinas, calcular los asentamientos ydeformaciones laterales producidos en obras vecinas a causa de las excavaciones, y cuando lasdeformaciones o asentamientos producidos por la excavacin o por el descenso del nivel freticosuperen los lmites permisibles deben tomarse las medidas preventivas adecuadas.

(g) De las recomendaciones para construccin. Sistema Constructivo Es un documentocomplementario o integrado al estudio geotcnico definitivo, de obligatoria elaboracin por partedel ingeniero geotecnista responsable, de acuerdo con lo establecido en el numeral H.8.1. Laentrega de este documento o su inclusin como un numeral del informe, deber ser igualmenteverificada por las autoridades que expidan las licencias de construccin. En el sistemaconstructivo se deben establecer las alternativas tcnicamente factibles para solucionar losproblemas geotcnicos de excavacin y construccin. Para proyectos de categora Alta oEspecial (vase el numeral H.3.1.1) se debe cumplir lo indicado en el numeral H.2.2.3.


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(h) Anexos En el informe de suelos se deben incluir planos de localizacin regional y local delproyecto, ubicacin de los trabajos de campo, registros de perforacin y resultado de pruebas yensayos de campo y laboratorio. Se debe incluir la memoria de clculo con el resumen de lametodologa seguida, una muestra de clculo de cada tipo de problema analizado y el resumende los resultados en forma de grficos y tablas. Adems, planos, esquemas, dibujos, grficas,fotografas, y todos los aspectos que se requieran para ilustrar y justificar adecuadamente elestudio y sus recomendaciones.

H.2.2.3 ASESORA GEOTCNICA EN LAS ETAPAS DE DISEO Y CONSTRUCCIN Para proyectos

clasificados como categora Media, Alta o Espacial (vase numeral H.3.1.1), se debe realizar la asesora en la etapade diseo como una etapa posterior al estudio geotcnico por parte de un ingeniero civil especialista en geotecnia,con la experiencia estipulada en el Ttulo VI de la Ley 400 de 1997. En todos los casos de clasificacin de lasunidades, los planos de diseo deben guardar relacin con el estudio geotcnico.

As mismo, los proyectos clasificados como categora Media, Alta o Especial, debern contar con el acompaamientode un Ingeniero Geotecnista, (Ttulo VI de la Ley 400 de 1997, artculo 28) quien aprobar durante la ejecucin de laobra los niveles y estratos de cimentacin, los procedimientos y el comportamiento durante la ejecucin de lasexcavaciones, rellenos, obras de estabilizacin de laderas y actividades especiales de adecuacin y/o mejoramientodel terreno. Para esto, deber dejar memoria escrita del desarrollo de dichas actividades y los resultados obtenidos.Especial atencin se deber dar a preservar la estabilidad y evitar asentamientos de las construcciones aledaas oadyacentes al proyecto, para lo cual se deber implementar las recomendaciones que el diseador geotcnico delproyecto entregue para tal fin. Se deber suscribir un acta de vecindad de forma previa al inicio del proyecto que deje

constancia del estado de las edificaciones y terrenos adyacentes al proyecto. En caso de que se detecten efectosadversos en las edificaciones vecinas por efecto del desarrollo del proyecto, se deber implementar unainstrumentacin adecuada y adoptar las medidas necesarias para evitar la propagacin de dichos efectos, sinperjuicio de otro tipo de acciones que se deriven de estos hechos.

H.2.2.4 ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE LADERAS Y TALUDES Deber estar incluido en el estudio geotcnicopreliminar o en el definitivo; se debe hacer de acuerdo con lo exigido en el capitulo H.5, y debe considerar lascaractersticas geolgicas, hidrulicas y de pendiente del terreno local y regionalmente, por lo cual debern analizarselos efectos de procesos de inestabilidad aledaos o regionales que puedan tener incidencia en el terreno objeto deestudio.

H.2.3 AGUA SUBTERRNEA

En las cimentaciones el problema ms frecuente encontrado durante el proceso de excavacin y construccin, es laexistencia del agua subterrnea libre o confinada. La presencia de agua, en relacin a los esfuerzos, produce unadisminucin de las propiedades, tal como se indica en H.2.4.1 para la resistencia, adems de flujo y erosin interna.Los estudios geotcnicos debern analizar la existencia de agua libre, flujos potenciales de agua subterrnea y lapresencia de paleo cauces.

H.2.4 FACTORES DE SEGURIDAD

H.2.4.1 DEFINICIN En Ingeniera Civil en general el Factor de Seguridad FS se define como la relacin entrefuerzas resistentes FR y actuantes FA y tambin pueden usarse esfuerzos y se usa para evaluar el Estado Lmite deFalla:

F F / FRS A (H.2.4-1)f AFS / (H.2.4-2)

En Ingeniera Geotcnica el Factor de Seguridad Bsico o directo, FSB , se define como la relacin entre esfuerzo

cortante ltimo resistente o esfuerzo cortante a la falla f y esfuerzo cortante actuante Af AF /SB (H.2.4-3)


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Usualmente en Ingeniera Geotcnica el esfuerzo cortante a la falla f se expresa con el Criterio de Mohr-Coulomb:f C tan (H.2.4-4)

en la cual

f = esfuerzo cortante a la fallac = intercepto de cohesin efectiva = ngulo de friccin efectivo = esfuerzo normal efectivo

FU (H.2.4-5) = esfuerzo normal totalFU = presin de fluidos o presin de poros

wU = presin de lquido (agua) para materiales saturados

aU = presin de gas (aire) para materiales secos

Se advierte que los esfuerzos normales empleados son valores relativos a la presin atmosfrica AP y que cualquier

otra definicin de esfuerzo cortante a la falla debe ir en trmino de esfuerzos efectivos, salvo lo expresado en H.2.4.3.

Tambin se define el esfuerzo cortante actuante A como esfuerzo cortante de trabajo o de diseo D y entonces:

A SBc tan F (H.2.4-6)H.2.4.2 COMPORTAMIENTO APARENTE Para el caso especial de materiales cohesivos saturados y sinfisuracin, se presenta un comportamiento aparente del Criterio de Mohr-Coulomb en trminos de esfuerzos totales,en el cual

c = intercepto de cohesin total US = ngulo de friccin total 0.0 y entonces F uS = resistencia no drenada

A u SBUS F (H.2.4-7)en la cual, generalmente, SBU SBF FSe permite emplear la resistencia no drenada SU para casos de anlisis en materiales cohesivos saturados y nofisurados:

(a) Estticos de cimentaciones superficiales(b) Estticos de cimentaciones profundas(c) Estticos de taludes temporales o de falla de fondo temporal

Pero NO SE PERMITE emplearlo en casos de anlisis:

(a) Estticos de empujes de tierras(b) Problemas geotcnicos que impliquen relajacin de esfuerzos(c) Estabilidad de taludes permanentes(d) De materiales no saturados(e) De materiales fisurados(f) Seudo estticos(g) Dinmicos

H.2.4.3 VALORES DEL FACTOR DE SEGURIDAD GEOTCNICO BSICO SBF La seleccin de los factores

de seguridad debe justificarse plenamente teniendo en cuenta:


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(a) La magnitud de la obra.(b) Las consecuencias de una posible falla en la edificacin o sus cimentaciones.(c) La calidad de la informacin disponible en materia de suelos.

En cualquier caso los Factores de Seguridad Bsicos SBF aplicados al material trreo (suelo, roca o

material intermedio) no deben ser inferiores a los Factores de Seguridad Bsicos Mnimos SBMF o SBUMF

de la tabla H.2.4-1, en la cual las cargas se refieren a valores nominales sin coeficientes de mayoracin, tal

como se indica en el aparte B.2.3 de este Reglamento, en el cual, para los cimientos y el material trreo decimentacin se emplear para las fuerzas ssmicas E un factor R 1.0 . En ningn caso el factor de seguridadbsico mnimo SBMF podr ser inferior a 1.00

Tabla H.2.4-1Factores de Seguridad Bsicos Mnimos Directos

SBMF SBUMFCondicinDiseo Construccin Diseo Construccin

Carga Muerta + Carga Viva Normal 1.50 1.25 1.80 1.40Carga Muerta + Carga Viva Mxima 1.25 1.10 1.40 1.15Carga Muerta + Carga Viva Normal + Sismo de

Diseo Seudo esttico1.10 1.00 (*) No se permite No se permite

Taludes Condicin Esttica y AguaSubterrnea Normal

1.50 1.25 1.80 1.40

Taludes Condicin Seudo-esttica con AguaSubterrnea Normal y Coeficiente Ssmico deDiseo

1.05 1.00 (*) No se permite No se permite

(*) Nota: Los parmetros ssmicos seudo estticos de Construccin sern el 50% de los de Diseo

H.2.4.4 FACTORES DE SEGURIDAD INDIRECTOS El Factor de Seguridad Bsico o directo SBF definido en

H.2.4.1 es el factor de seguridad geotcnico real, pero de l se derivan Factores de Seguridad Indirectos que tienenvalores diferentes y los cuales se especifican en los diferentes captulos de este Titulo H, pero en todo caso se debedemostrar que el empleo de stos SF indirectos implica Factores de Seguridad Bsicos SBF iguales o superiores a los

valores mnimos SBMF .

H.2.5 SUELOS NO COHESIVOS O GRANULARES Y SUELOS COHESIVOS

Para efectos de la clasificacin de suelos del Artculo A.2.4.3 y de este Ttulo H:

H.2.5.1 SUELOS NO COHESIVOS O GRANULARES Se consideran como suelos no cohesivos o granulareslos que cumplen las siguientes condiciones, de acuerdo al Sistema de Clasificacin Unificada de Suelos (SCUS), conalgunas 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 menosdel peso pase por tamiz No 200 y que tengan lmite lquido wL 30% e ndice plstico IP 10%.

H.2.5.2 SUELOS COHESIVOS Se consideran como suelos cohesivos todos aquellos que no cumplan con lascondiciones de suelos no cohesivos o granulares.

H.2.6 NORMAS TCNICAS

H.2.6.1 Las siguientes normas NTC del Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin, ICONTEC, y dela Sociedad Americana para Ensayos y Materiales, ASTM, forman parte integrante del Reglamento NSR-10.


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Normas NTC promulgadas por el ICONTEC:

NTC 1493 Suelos. Ensayo para determinar el lmite plstico y el ndice de plasticidad. (ASTM D 4318)

NTC 1494 Suelos. Ensayo para determinar el lmite lquido. (ASTM D 4318)

NTC 1495 Suelos. Ensayo para determinar el contenido de agua. (ASTM D 2216)

NTC 1503 Suelos. Ensayo para determinar los factores de contraccin. ASTM D 427)

NTC 1504 Suelos. Clasificacin para propsitos de ingeniera. (ASTM D 2487)

NTC 1522 Suelos. Ensayo para determinar la granulometra por tamizado NTC 1527.

NTC 1528 Suelos. Ensayo para determinar la masa unitaria en el terreno. Mtodo del baln de caucho. (ASTMD2167)

NTC 1667 Determinacin de la masa unitaria en el terreno por el mtodo del cono de arena. (ASTM D 1556)

NTC 1886 Suelos. Determinacin de la humedad, ceniza y materia orgnica. (ASTM D2974)

NTC 1917 Suelos. Determinacin de la resistencia al corte. Mtodo de corte directo (CD). (ASTM D 3080)

NTC 1936 Suelos. Determinacin de la resistencia en rocas. Mtodo de la compresin triaxial. (ASTM D2664)

NTC 1967 Suelos. Determinacin de las propiedades de consolidacin unidimensional. (ASTM D 2435)

NTC 1974 Suelos. Determinacin de la densidad relativa de los slidos (ASTM D854)

NTC 2041 Suelos cohesivos. Determinacin de la resistencia. Mtodo de compresin triaxial. (ASTM D 2850)

NTC 2121 Suelos. Obtencin de muestras para probetas de ensayo. Mtodo para tubos de pared delgada. (ASTMD1587)

NTC 2122 Suelos. Ensayo de la relacin de soporte. Suelos compactados. (ASTM D1833)NTC 4630 Mtodo de ensayo para la determinacin del lmite liquido, del lmite plstico y del ndice de plasticidadde los suelos cohesivos.

Normas ASTM:

ASTM D 2166-06 Suelos. Ensayo para determinar la resistencia a la compresin inconfinada..ASTM D 6066 96 (2004) Prctica estndar para determinar la resistencia de arenas a la penetracin normalizada,para evaluacin del potencial de licuacin.

ASTM D1143/D1143M-07 Ensayo para pilotes bajo carga axial esttica de compresin.

ASTM D 3689-07 Ensayo para pilotes individuales bajo carga axial esttica de traccin.

ASTM D 3966-07 Ensayo para pilotes bajo carga lateral.

ASTM D4945-08 Ensayo para pilotes bajo altas deformaciones en cargas dinmicas.

ASTM D 5882-07 Ensayo a bajas deformaciones para la integridad de pilotes


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NSR-10 Captulo H.3 Caracterizacin geotcnica del subsuelo

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CAPTULO H.3CARACTERIZACIN GEOTCNICA DEL SUBSUELO

H.3.0 NOMENCLATURA

G = mdulo de rigidez al cortante

= porcentaje de amortiguamiento con respecto al crticoEn este Captulo se definen el nmero mnimo y la profundidad mnima de los sondeos exploratorios del subsuelo, loscuales dependen del tamao de la edificacin propuesta (unidad de construccin). El ingeniero geotecnista, podraumentar el nmero o la profundidad de los sondeos, dependiendo de las condiciones locales y los resultados iniciales dela exploracin.

H.3.1 UNIDAD DE CONSTRUCCIN.

Se define como unidad de construccin

(a) Una edificacin en altura,(b) Grupo de construcciones adosadas, cuya longitud mxima en planta no exceda los 40 m,(c) Cada zona separada por juntas de construccin,(d) Construcciones adosadas de categora baja, hasta una longitud mxima en planta de 80 m(e) Cada fraccin del proyecto con alturas, cargas o niveles de excavacin diferentes.

Para los casos donde el proyecto exceda las longitudes anotadas, se deber fragmentar en varias unidades deconstruccin, por longitudes o fraccin de las longitudes.

H.3.1.1 CLASIFICACIN DE LAS UNIDADES DE CONSTRUCCIN POR CATEGORAS Las unidades deconstruccin se clasifican en Baja, Media, Alta y Especial, segn el nmero total de niveles y las cargas mximas deservicio. Para las cargas mximas se aplicar la combinacin de carga muerta ms carga viva debida al uso yocupacin de la edificacin y para la definicin del nmero de niveles se incluirn todos los pisos del proyecto, stanos,terrazas y pisos tcnicos. Para la clasificacin de edificaciones se asignar la categora ms desfavorable que resulte en

la tabla H.3.1-1

Tabla H.3.1-1Clasificacin de las unidades de construccin por categoras

Categora de launidad de

construccin

Segn los niveles deconstruccin

Segn las cargas mximas de servicioen columnas (kN)

Baja Hasta 3 niveles Menores de 800 kNMedia Entre 4 y 10 niveles Entre 801 y 4,000 kNAlta Entre 11 y 20 niveles Entre 4,001 y 8,000 kN

Especial Mayor de 20 niveles Mayores de 8,000 kN

H.3.2 INVESTIGACIN DEL SUBSUELO PARA ESTUDIOS DEFINITIVOS

H.3.2.1 INFORMACIN PREVIA El ingeniero geotecnista responsable del proyecto debe recopilar y evaluar losdatos disponibles sobre las caractersticas del sitio, tales como la geologa, sismicidad, clima, vegetacin, existenciade edificaciones e infraestructura vecinas y estudios anteriores. El ingeniero geotecnista responsable del proyectodebe dar fe de que conoce el sitio y lo ha visitado para efectos de la elaboracin del estudio.

Por su parte el ordenante del estudio, debe suministrar al ingeniero geotecnista la informacin del proyecto necesariapara la ejecucin del estudio, como el levantamiento topogrfico del terreno, escenario urbanstico dentro del cual sedesarrolla, desarrollo del proyecto por etapas, tipo de edificacin, sistema estructural, niveles de excavacin,


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secciones arquitectnicas amarradas a los niveles del terreno existente, stanos, niveles de construccin, cargas,redes de servicio, informacin sobre edificaciones vecinas y los otros aspectos adicionales que el ingeniero geotecnistaconsidere necesarios.

H.3.2.2 EXPLORACIN DE CAMPO Consiste en la ejecucin de apiques, trincheras, perforacin o sondeo conmuestreo o sondeos estticos o dinmicos, u otros procedimientos exploratorios reconocidos en la prctica, con el fin deconocer y caracterizar el perfil del subsuelo afectado por el proyecto, ejecutar pruebas directas o indirectas sobre losmateriales encontrados y obtener muestras para la ejecucin de ensayos de laboratorio. La exploracin debe ser ampliay suficiente para buscar un adecuado conocimiento del subsuelo hasta la profundidad afectada por la construccin,

teniendo en cuenta la categora del proyecto, el criterio del ingeniero geotecnista y lo dispuesto en las tablas H.3.1-1. yH.3.2-1. En el caso de macizos rocosos se debe hacer la clasificacin de stos por uno de los mtodos usuales (RMR, Q,GSI) y realizar levantamiento de discontinuidades en los afloramientos, apiques o muestras.

El cumplimiento de estas normas mnimas no exime al ingeniero geotecnista de realizar los sondeos exploratoriosnecesarios adicionales, para obtener un conocimiento adecuado del subsuelo, de acuerdo con su criterio profesional. Encaso de no realizar estos sondeos, deber consignar esta recomendacin en su informe geotcnico.

H.3.2.3 NMERO MNIMO DE SONDEOS El nmero mnimo de sondeos de exploracin que debernefectuarse en el terreno donde se desarrollar el proyecto se definen en la tabla H.3.2-1.

Tabla H.3.2-1Nmero mnimo de sondeos y profundidad por cada unidad de construccin

Categora de la unidad de construccin

Categora Baja Categora Media Categora Alta Categora EspecialProfundidad Mnima desondeos: 6 m.Nmero mnimo desondeos: 3

Profundidad Mnima desondeos: 15 m.Nmero mnimo desondeos: 4



H.3.2.4 CARACTERSTICAS Y DISTRIBUCIN DE LOS SONDEOS Las caractersticas y distribucin de lossondeos deben cumplir las siguientes disposiciones adems de las ya enunciadas en H.3.1-1 y H.3.2-1:

(a) Los sondeos con recuperacin de muestras deben constituir como mnimo el 50% de los sondeospracticados en el estudio definitivo.

(b) En los sondeos con muestreo se deben tomar muestras cada metro en los primeros 5 m de profundidad y apartir 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 proyeccin sobre el terreno de lasconstrucciones.

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

(e) El nmero de sondeos finalmente ejecutados para cada proyecto, debe cubrir completamente el rea queocuparn la unidad o unidades de construccin contempladas en cada caso, as como las reas que noquedando ocupadas directamente por las estructuras o edificaciones, sern afectadas por taludes de cortes uotros tipos de intervencin que deban ser considerados para evaluar el comportamiento geotcnico de laestructura y su entorno.

(f) En registros de perforaciones en ros 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 elevacin (y no la profundidad solamente)del estrato, debidamente referenciada a un datum preestablecido.

H.3.2.5 PROFUNDIDAD DE LOS SONDEOS Por lo menos el 50% de todos los sondeos debe alcanzar laprofundidad dada en la Tabla H.3.2-1, afectada a su vez por los siguientes criterios, los cuales deben ser justificadospor el ingeniero geotecnista. La profundidad indicativa se considerar a partir del nivel inferior de excavacin parastanos o cortes de explanacin. Cuando se construyan rellenos, dicha profundidad se considerar a partir del niveloriginal del terreno:

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

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


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(c) 2.5 veces el ancho de la zapata de mayor dimensin.(d) Longitud total del pilote ms largo, mas 4 veces el dimetro del pilote o 2 veces el ancho del grupo de pilotes.(e) 2.5 veces el ancho del cabezal de mayor dimensin para grupos de pilotes.(f) En el caso de excavaciones, la profundidad de los sondeos debe ser como mnimo 1.5 veces la profundidad

de excavacin pero debe llegar a 2.0 veces la profundidad de excavacin en suelos designados como E y Fen el Ttulo A.

(d) En los casos donde se encuentre roca firme, o aglomerados rocosos o capas de suelos firmes asimilables arocas, a profundidades inferiores a las establecidas, el 50% de los sondeos debern alcanzar las siguientespenetraciones en material firme (material designado como A, B o C en la Tabla A.2.4.4-1 del Ttulo A de este

Reglamento.), de acuerdo con la categora de la unidad de construccin:- Categora Baja: los sondeos pueden suspenderse al llegar a estos materiales;- Categora Media, penetrar un mnimo de 2 metros en dichos materiales, o dos veces el dimetro de los

pilotes en stos apoyados;- Categora Alta y Especial, penetrar un mnimo de 4 metros o 2.5 veces el dimetro de pilotes respectivos,

siempre y cuando se verifique la continuidad de la capa o la consistencia adecuada de los materiales y suconsistencia con el marco geolgico local.

(g) La profundidad de referencia de los sondeos se considerar a partir del nivel inferior de excavacin parastanos o cortes de explanacin. Cuando se construyan rellenos, dicha profundidad se considerar a partirdel nivel original del terreno.

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

(i) En todo caso primar el concepto del ingeniero geotecnista, quien definir la exploracin necesaria siguiendolos lineamientos ya sealados, y en todos los casos, el 50% de las perforaciones, debern alcanzar unaprofundidad por debajo del nivel de apoyo de la cimentacin. En algunos casos, a juicio del IngenieroGeotecnista responsable del estudio, se podrn reemplazar algunos sondeos por apiques trincheras

H.3.2.6 NMERO MNIMO DE SONDEOS Para definir el nmero de sondeos en un proyecto, se definirnInicialmente las unidades de construccin de acuerdo con las normas dadas en el numeral H.3.1.1. En todos los casos elnmero mnimo de sondeos para un estudio ser de tres (3) y para definir el nmero se debe aplicar el mayor nmero desondeos resultante y el nmero de unidades de construccin.

Los sondeos realizados en la frontera entre unidades adyacentes de construccin de un mismo proyecto, se puedenconsiderar vlidos para las dos unidades siempre y cuando domine la mayor profundidad aplicable.

Efecto por repeticin Para proyectos con varias unidades similares, el nmero total de sondeos se calcular a partirde la segunda unidad de construccin y siguientes como la mitad (50%) del encontrado para la primera unidad,aumentando al nmero entero siguiente al aplicar la reduccin.

H.3.3 ENSAYOS DE LABORATORIO

H.3.3.1 SELECCIN DE MUESTRAS Las muestras obtenidas de la exploracin de campo debern ser objeto delos manejos y cuidados que garanticen su representatividad y conservacin. Las muestras para la ejecucin de ensayosde laboratorio debern ser seleccionadas por el ingeniero geotecnista y debern corresponder a los diferentes materialesafectados por el proyecto.

H.3.3.2 TIPO Y NMERO DE ENSAYOS 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 geotecnista. El ingenierogeotecnista ordenar los ensayos de laboratorio que permitan conocer con claridad la clasificacin, peso unitario ypermeabilidad de las muestras escogidas. Igualmente los ensayos de laboratorio que ordene el ingeniero geotecnistadeben permitir establecer con claridad las propiedades geomecnicas de compresibilidad y expansin de las muestrasescogidas, as como las de esfuerzo-deformacin y resistencia al corte ante cargas monotnicas. Los anlisis derespuesta de sitio deben realizarse con resultados de ensayos de laboratorio que establezcan con claridad laspropiedades esfuerzo deformacin ante cargas cclicas de los materiales de las muestras escogidas.

H.3.3.3 PROPIEDADES BSICAS Las propiedades bsicas para la caracterizacin de suelos y rocas son comomnimo las siguientes:


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H.3.3.3.1 Propiedades bsicas de los suelos Las propiedades bsicas mnimas de los suelos adeterminar con los ensayos de laboratorio son: peso unitario, humedad y clasificacin completa para cada uno delos estratos o unidades estratigrficas y sus distintos niveles de meteorizacin. Igualmente debe determinarsecomo mnimo las propiedades de resistencia en cada uno de los materiales tpicos encontrados en el sitiomediante compresin simple corte directo en suelos cohesivos, y corte directo o SPT en suelos granulares.

H.3.3.3.2 Propiedades bsicas de las rocas Las propiedades bsicas mnimas de las rocas a determinarcon los ensayos de laboratorio son: peso unitario, compresin simple (o carga puntual) y eventualmente laalterabilidad de este material mediante ensayos tipo desleimiento-durabilidad o similares.

H.3.3.4 CARACTERIZACIN GEOMECNICA DETALLADA Las propiedades mecnicas e hidrulicas delsubsuelo tales como: resistencia al cortante, propiedades esfuerzo-deformacin, compresibilidad, expansin,permeabilidad y otras que resulten pertinentes de acuerdo con la naturaleza geolgica del rea, se determinarn en cadacaso mediante procedimientos aceptados de campo o laboratorio, debiendo el informe respectivo justificar su nmero yrepresentatividad de manera precisa y coherente con el modelo geolgico y geotcnico del sitio. Cuando por el anlisis delas condiciones ambientales y fsicas del sitio as se establezca, los procedimientos de ensayo deben precisarse yseleccionarse 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 losmateriales investigados.

Las propiedades dinmicas del suelo, y en particular el mdulo de rigidez al cortante, G, y el porcentaje deamortiguamiento con respecto al crtico, , a diferentes niveles de deformacin, se determinarn en el laboratorio

mediante ensayos de columna resonante, ensayo triaxial cclico, corte simple cclico u otro similar y tcnicamentereconocido. Los resultados de estos ensayos se interpretarn siguiendo mtodos y criterios reconocidos, de acuerdocon el principio de operacin de cada uno de los aparatos. En todos los casos, se deber tener presente que losvalores de G y obtenidos estn asociados a los niveles de deformacin impuestos en cada aparato y pueden diferirde los prevalecientes en el campo.

H.3.3.5 EJECUCIN DE ENSAYOS DE CAMPO El ingeniero responsable del estudio podr llevar a cabo pruebasde campo para la determinacin de propiedades geomecnicas, en cuyo caso deber realizarlos con equipos ymetodologas de reconocida aceptacin tcnica, patronados y calibrados siempre y cuando, sus resultados einterpretaciones se respalden mediante correlaciones confiables y aceptadas con los ensayos convencionales,sustentadas en experiencias publicadas y se establezcan sus intervalos ms probables de confiabilidad.


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NSR-10 Captulo H.4 Cimentaciones

H-13

CAPTULO H.4CIMENTACIONES

H.4.0 NOMENCLATURA

SICPF = factores de seguridad indirectos mnimos

L = resistencia al cortante en la interfaz suelo / elemento de cimentacin f c = resistencia a compresin simple del material rocoso o del material del pilote, la que sea menor.AP = presin atmosfrica = factor emprico que puede tomarse como 0.5 para rocas arcillosas, 1.0 para rocas calcreas o concreto y

2.0 para rocas arenosas.

H.4.1 GENERALIDADES

Toda edificacin debe soportarse sobre el terreno en forma adecuada para sus fines de diseo, construccin yfuncionamiento. En ningn caso puede apoyarse sobe la capa vegetal, rellenos sueltos, materiales degradables oinestables, susceptibles de erosin, socavacin, licuacin o arrastre por aguas subterrneas. La cimentacin se debe

colocar sobre materiales que presenten propiedades mecnicas adecuadas en trminos de resistencia y rigidez, o sobrerellenos artificiales, que no incluyan materiales degradables, debidamente compactados.

En el diseo de toda cimentacin se deben considerar tanto los estados lmite de falla, del suelo de soporte y de loselementos estructurales de la cimentacin, como los estados lmites de servicio. Los edificios se deben disearempotrados en su base para que los esfuerzos se transmitan en forma adecuada a la cimentacin En los clculos setendr en cuenta la interaccin entre los diferentes elementos de la cimentacin de la estructura y de las edificacionesvecinas, como analizar si hay superposicin de bulbos de carga, los efectos de los stanos, las excentricidades de loscentros de gravedad y de cargas que en conjunto se ocasionan.

Los parmetros de diseo deben justificarse plenamente, con base en resultados provenientes de ensayos de campoy laboratorio.

H.4.2 CIMENTACIONES SUPERFICIALES - ZAPATAS Y LOSAS

H.4.2.1 ESTADOS LMITES DE FALLA El esfuerzo lmite bsico de falla de cimentaciones superficiales secalcular por mtodos analticos o empricos, debidamente apoyados en experiencias documentadas, recurriendo a losmtodos de la teora de plasticidad y/o anlisis de equilibrio lmite que consideren los diversos mecanismos de fallacompatibles con el perfil estratigrfico. Adems de la falla por cortante general, se estudiarn las posibles fallas porcortante local, es decir aquellas que puedan afectar solamente una parte del suelo que soporta el cimiento, as como lafalla por punzonamiento en suelos blandos. En el clculo se deber considerar lo siguiente:

(a) Posicin del nivel fretico ms desfavorable durante la vida til de la edificacin,(b) Excentricidades que haya entre el punto de aplicacin de las cargas y resultantes y el centroide

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

(d) Influencia de taludes prximos a los cimientos,(e) Suelos susceptibles a la prdida parcial o total de su resistencia, por generacin de presin de poros odeformaciones volumtricas importantes, bajo solicitaciones ssmicas (Vase el Captulo H.7),

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

H.4.2.2 ESTADOS LMITES DE SERVICIO La seguridad para los estados lmite de servicio resulta del clculo deasentamientos inmediatos, por consolidacin, los asentamientos secundarios y los asentamientos por sismo. Laevaluacin de los asentamientos debe realizarse mediante modelos de aceptacin generalizada empleandoparmetros de deformacin obtenidos a partir de ensayos de laboratorio o correlaciones de campo suficientementeapoyadas en la experiencia. Pueden utilizarse relaciones entre el mdulo de elasticidad y el valor de la penetracinestndar y la penetracin con cono, con el soporte experimental adecuado.


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Los asentamientos inmediatos bajo cargas estticas se calcularn utilizando la teora de la elasticidad. En suelosgranulares se tomar en cuenta el incremento de la rigidez del suelo con la presin de confinamiento. La magnitud de lasdeformaciones permanentes que pueden presentarse bajo cargas ssmicas se podr estimar con procedimientos deequilibrio lmite para condiciones dinmicas.

Los asentamientos por consolidacin se producen por la migracin gradual del agua hacia afuera de los suelos saturados,como respuesta a una sobre carga externa. Su clculo se realizar con los parmetros determinados de las pruebas deconsolidacin unidimensional o triaxial realizadas con muestras inalteradas representativas del material existente bajo loscimientos. Los incrementos de presin a las diferentes profundidades, inducidos por la presin que los cimientos

transmiten al suelo, se calcularn con la teora de la elasticidad. La presin de contacto en los cimientos se estimarconsiderando hiptesis extremas de reparticin de carga, o a partir de un anlisis de interaccin esttica suelo-estructura.

Para evaluar los asentamientos diferenciales de la cimentacin y los inducidos en construcciones vecinas, losasentamientos se calcularn en un nmero de sitios ubicados dentro y fuera del rea cargada.

Para determinar los asentamientos por sismo hay que considerar las cargas verticales de los apoyos y las cargasresultantes de los momentos, especialmente en muros pantalla. El ingeniero estructural le suministrar al ingenierogeotecnista la informacin relativa al sismo para que el evale los asentamientos por este tipo de cargas (instantneas) ylos integre con los de rebotes, consolidaciones, etc.

H.4.2.3 CAPACIDAD ADMISIBLE La capacidad admisible de diseo para la cimentacin deber ser el menorvalor entre el esfuerzo lmite de falla (Vase H.4.2.1), reducido por el factor de seguridad, y el que produzca

asentamientos iguales a los mximos permitidos (Vase H.4.8). Esta capacidad debe ser claramente establecida enlos informes geotcnicos.

H.4.3 CIMENTACIONES COMPENSADAS

H.4.3.1 ESTADOS LMITES DE FALLA La estabilidad de las cimentaciones compensadas se verificar como seindica en H.6.2.1. Se comprobar adems que no pueda ocurrir flotacin de la cimentacin durante ni despus de laconstruccin, para lo cual se deber considerar una posicin conservadora del nivel fretico. Las celdas de la losa decimentacin que estn por debajo del nivel fretico debern considerarse como llenas de agua, y el peso de esta deberadicionarse al de la subestructura, a menos que se tomen precauciones para que esto no suceda. Se prestar especialatencin a la evaluacin de la carga de falla por cortante local, o cortante general del suelo, bajo la combinacin de cargaque considere el sismo.

H.4.3.2 ESTADOS LMITES DE SERVICIO Para estas cimentaciones se deber calcular:

(a) Los asentamientos inmediatos debidos a la carga total transmitida al suelo por la cimentacin, incluyendo losdebidos a la recarga del suelo descargado al realizar la excavacin (Vase el Captulo H.6),

(b) Los asentamientos transitorios y permanentes del suelo de cimentacin bajo la hiptesis de cargas estticaspermanentes combinadas con carga ssmica cclica,

(c) Los asentamientos debidos al incremento o reduccin neta de carga en el contacto cimentacin-suelo.(d) Los asentamientos inmediatos, de consolidacin y los debidos a sismo se calcularn como se indica en

H.4.2.2. La tcnica empleada en la realizacin de la excavacin (Vase H.8.3) ser, en gran medida, laresponsable de que se obtengan resultados de asentamientos acordes a los valores calculados.

H.4.3.3 CAPACIDAD ADMISIBLE La capacidad admisible se determinar como se indica en H.4.2.3.

H.4.4 CIMENTACIONES CON PILOTES

La capacidad de un pilote individual debe evaluarse considerando separadamente la friccin lateral y la resistencia por lapunta con las teoras convencionales de la mecnica de suelos.

H.4.4.1 ESTADOS LMITES DE FALLA Se deber verificar que la cimentacin diseada resulte suficiente paraasegurar la estabilidad de la edificacin en alguna de las siguientes condiciones:

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

(b) Falla del sistema suelo-pilotes, despreciando la capacidad del sistema suelo-zapatas o suelo-losa, para lo


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cual debe considerarse que la carga de falla del sistema es la menor de los siguientes valores: 1) suma delas capacidades de carga de los pilotes individuales; 2) capacidad de carga de un bloque de terreno cuyageometra sea igual a la envolvente del conjunto de pilotes; 3) suma de las capacidades de carga de losdiversos grupos de pilotes en que pueda subdividirse la cimentacin, teniendo en cuenta la posible reduccinpor la eficiencia de grupos de pilotes.

La capacidad de carga bajo cargas excntricas se evaluar calculando la distribucin de cargas en cada pilote mediantela teora de la elasticidad, o a partir de un anlisis de interaccin suelo-estructura. No se tendr en cuenta la capacidad decarga de los pilotes sometidos a traccin, a menos que se hayan diseado y construido con ese fin.

Adems de la capacidad a cargas de gravedad se comprobar la capacidad del suelo para soportar los esfuerzosinducidos por los pilotes o pilas sometidos a fuerzas horizontales, as como la capacidad de estos elementos paratransmitir dichas solicitaciones horizontales. Para solicitaciones ssmicas se deber tener en cuenta que sobre los pilotesacta, adems de la carga ssmica horizontal del edificio, la carga ssmica sobre el suelo que est en contacto con elpilote. Se podrn presentar casos en que los pilotes o pilas proyectados trabajen por punta y friccin, en estos casos sedeben hacer los respectivos anlisis para compatibilizar las deformaciones de los dos estados lmites con factores deseguridad diferenciales.

H.4.4.2 ESTADOS LMITES DE SERVICIO Los asentamientos de cimentaciones con pilotes de friccin bajo cargasde gravedad se estimarn considerando la penetracin de los mismos y las deformaciones del suelo que los soporta, ascomo 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 delas cargas, incluyendo si es el caso la friccin negativa, y la de los materiales bajo el nivel de apoyo de las puntas.

Deber comprobarse que no resulten excesivos el desplazamiento lateral ni el giro transitorio de la cimentacin bajo lafuerza cortante y el momento de volcamiento ssmico. Las deformaciones permanentes bajo la condicin de carga queincluya el efecto del sismo se podrn estimar con mtodos de equilibrio lmite para condiciones dinmicas.

H.4.4.3 USO DE PILOTES DE FRICCIN PARA CONTROL DE ASENTAMIENTOS Cuando se utilicen pilotesde friccin como complemento de un sistema de cimentacin parcialmente compensada para reducir asentamientos ensuelos cohesivos blandos, transfiriendo parte de la carga a los estratos ms profundos, los pilotes generalmente no tienenla capacidad para soportar por s solos el peso de la edificacin ya que se disean para trabajar al lmite de falla encondiciones estticas. Para determinar la capacidad admisible, deber entonces tenerse en cuenta que estos pilotes nopueden tomar las cargas ssmicas de la edificacin. Adicionalmente deber considerarse la posibilidad que las zapatas o

losa de cimentacin puedan perder el sustento del suelo de apoyo. En todos los casos se verificar que la cimentacin noexceda los estados lmites de falla y servicio.

En ese caso, el espacio que se deje entre la punta de los pilotes de friccin y toda capa dura subyacente deber sersuficiente para que en ninguna condicin puedan los pilotes llegar a apoyarse en esta capa como consecuencia de laconsolidacin del estrato en que se colocaron.

A criterio del ingeniero geotecnista se puede considerar la posibilidad de utilizar los pilotes de control de asentamientospara mejoramiento de la capacidad portante del conjunto.

H.4.5 CIMENTACIONES EN ROCA

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

H.4.5.1 ESTADOS LMITES DE FALLA el macizo rocoso debe evaluarse por medio de dos modeloscomplementarios:

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

(b) Considerar el macizo rocoso como un medio discontinuo, para lo cual se debern analizar losmecanismos de falla cinemticamente posibles por las discontinuidades.

(c) El estado lmite ser el menor que resulte de los dos anlisis anteriores.


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

H.4.5.2 ESTADOS LMITES DE SERVICIO(a) Si el macizo rocoso se considera continuo, debe evaluarse como un medio elstico, con mdulos de

deformacin apropiados al estado de esfuerzos previsto, estimados bien sea de relaciones empricas conlos sistemas de clasificacin, ensayos geofsicos o con ensayos de placa

(b) Si el macizo rocoso se considera discontinuo, se debe hacer el anlisis del mecanismo de falla con lascaractersticas esfuerzo-deformacin de las discontinuidades y mecanismos cinemticamente posibles

apropiados.

H.4.6 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIN

La profundidad mnima de cimentacin para los clculos de capacidad debe contemplar los siguientes aspectos,adems de los incluidos en H.4.1 - Generalidades.

(a) La profundidad tal que se elimine toda posibilidad de erosin o meteorizacin acelerada del suelo,arrastre del mismo por tubificacin causada por flujo de las aguas superficiales o subterrneas decualquier origen.

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

(c) Es preciso disear las cimentaciones superficiales en forma tal que se eviten los efectos de las racesprincipales de los rboles prximos a la edificacin o alternativamente se deben dar recomendaciones encuanto a arborizacin (Vase el capitulo H-9).

H.4.7 FACTORES DE SEGURIDAD INDIRECTOS

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

H.4.7.1 CAPACIDAD PORTANTE DE CIMIENTOS SUPERFICIALES Y CAPACIDAD PORTANTE DE PUNTA DECIMENTACIONES PROFUNDAS

Para estos casos se aconsejan los siguientes valores:

Tabla H.4.7-1Factores de Seguridad Indirectos SICPF Mnimos

SICPF MnimoCondicinDiseo

Carga Muerta + Carga Viva Normal 3.0

Carga Muerta + Carga Viva Mxima 2.5

Carga Muerta + Carga Viva Normal + Sismo de Diseo Seudo esttico 1.5

En todo caso se deber demostrar que los valores de SBF directos equivalentes no son inferiores a los de la Tabla

H.2.4-1

H.4.7.2 CAPACIDAD PORTANTE POR FRICCIN DE CIMENTACIONES PROFUNDAS

(a) En este caso el Factor de Seguridad est definido por:

SL LF / (H.4.7-1)en la cual L = resistencia al cortante en la interfaz suelo / elemento de cimentacin f (b) A menos que se demuestre con ensayos para la obra en estudio, se tomar, para la ecuacin H.4.7-1


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L F2 / 3 (H.4.7-2)(c) En el caso de la ecuacin H.2-6 F US , se deber usar

L F Su (H.4.7-3)en la cual 0.2 0.8exp 0.35 (2S / P ) 1.0u (o una expresin con tendencia similar)Y se podrn usar los valores de SLF iguales a los de SBF de la tabla H.2.4-1

(d) En el caso de pilotes o caissons en roca, se debe tomar L con una formulacin apropiada, tal como

0.5

L c A2P (H.4-7-4)en la cual

c = resistencia a compresin simple del material rocoso o del material del pilote, la que sea menor.AP = presin atmosfrica = factor emprico que puede tomarse como 0.5 para rocas arcillosas, 1.0 para rocas calcreas o

concreto y 2.0 para rocas arenosas.

Y se podrn usar valores de SLF iguales a los de SBF de la tabla H.2.4-1

H.4.7.3 CAPACIDAD PORTANTE POR PRUEBAS DE CARGA Y FACTORES DE SEGURIDAD La capacidadportante ltima de cimentaciones profundas se podr calcular alternativamente, a partir de pruebas de cargadebidamente ejecutadas y en nmero suficiente de pilas o pilotes de acuerdo con lo sealado en la tabla H.4.7-2. Eneste caso los factores de seguridad mnimos podrn reducirse sin que lleguen a ser inferiores al 80% de los indicadosen la tbla 4.7.1.

Tabla H.4.7-2Nmero Mnimo de Ensayos de Carga en Pilotes o Pilas para Reducir SICPF

Categora No de PruebasBaja 1

Media 2Alta 3

Especial 5

H.4.8 ASENTAMIENTOS.

La seguridad para el estado lmite de servicio resulta del clculo de asentamientos inmediatos, por consolidacin, losasentamientos secundarios y los asentamientos por sismo. La evaluacin de los asentamientos debe realizarsemediante modelos de aceptacin generalizada empleando parmetros de deformacin obtenidos a partir de ensayosde laboratorio o correlaciones de campo suficientemente apoyadas en la experiencia. En cada caso debe verificarsela ocurrencia y la pertinencia de los casos de asentamiento descritos en este numeral.

H.4.8.1 ASENTAMIENTOS INMEDIATOS Los asentamientos inmediatos dependen de las propiedades de lossuelos a bajas deformaciones, en cuyo caso puede aceptarse su comportamiento elstico, y de la rigidez y extensin delcimiento mismo. El procedimiento se establece enseguida para suelos cohesivos y para suelos granulares en formaseparada


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H.4.8.2 ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIN Los asentamientos por consolidacin se producen por lamigracin del agua hacia afuera de los suelos saturados, como respuesta a una sobre carga externa. Se define tambincomo consolidacin primaria.

H.4.8.3 ASENTAMIENTOS SECUNDARIOS La consolidacin secundaria puede definirse como la deformacin enel tiempo que ocurre esencialmente a un esfuerzo efectivo constante. No obstante, las deformaciones propias de laconsolidacin primaria pueden coincidir en el tiempo, con las de la consolidacin secundaria. Debe, en consecuencia,adelantarse el programa de laboratorio que permita comprobar la posible ocurrencia del fenmeno. Se estima quemateriales con alto contenido orgnico presentan este fenmeno.

H.4.8.4 ASENTAMIENTOS TOTALES Son la suma de asentamientos inmediatos, por consolidacin ysecundarios, cuando estos ltimos son importantes.

H.4.8.5 ASENTAMIENTOS EN MACIZOS ROCOSOS En este caso para el clculo de asentamientos se debertomar el macizo rocoso como un medio elstico, isotrpico o anisotrpico segn sea el caso, si se considera como unmedio continuo o con las deformaciones por las discontinuidades, en el caso de considerar el macizo rocoso como unmedio discontinuo. No se considerarn asentamientos inmediatos ni por consolidacin, pero, a juicio del Ingenieroresponsable, se deberan estimar asentamientos secundarios los cuales se pueden presentar en macizos rocosos derocas arcillosas, calcreas, salinas o con alto contenido orgnico.

H.4.9 EFECTOS DE LOS ASENTAMIENTOS

H.4.9.1 CLASIFICACIN Se deben calcular los distintos tipos de asentamientos que se especifican acontinuacin:

(a) Asentamiento mximo Definido como el asentamiento total de mayor valor entre todos losproducidos en la cimentacin.

(b) Asentamiento diferencial Definido como la diferencia entre los valores de asentamientocorrespondientes a dos partes diferentes de la estructura.

(c) Giro Definida como la rotacin de la edificacin, sobre el plano horizontal, producida porasentamientos diferenciales de la misma.

H.4.9.2 LMITES DE ASENTAMIENTOS TOTALES Los asentamientos totales calculados a 20 aos se debenlimitar a los siguientes valores:

(a) Para construcciones aisladas 30 cm, siempre y cuando no se afecten la funcionalidad de conduccionesde servicios y accesos a la construccin.

(b) Para construcciones entre medianeros 15 cm, siempre y cuando no se afecten las construcciones einstalaciones vecinas.

H.4.9.3 LMITES DE ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES Los asentamientos diferenciales calculados sedeben limitar a los valores fijados en la tabla H.4.9-1, expresados en funcin de , distancia entre apoyos o columnasde acuerdo con el tipo de construccin.


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Tabla H.4.9-1Valores mximos de asentamientos diferenciales calculados, expresados

en funcin de la distancia entre apoyos o columnas,

Tipo de construccin max(a) Edificaciones con muros y acabados susceptiblesde daarse con asentamientos menores 1000

(b) Edificaciones con muros de carga en concreto oen mampostera 500

(c) Edificaciones con prticos en concreto, sinacabados susceptibles de daarse conasentamientos menores

300

(d) Edificaciones en estructura metlica, sinacabados susceptibles de daarse conasentamientos menores

160

H.4.9.4 LMITES DE GIRO Los giros calculados deben limitarse a valores que no produzcan efectos estticos ofuncionales que impidan o perjudiquen el funcionamiento normal de la edificacin, amenacen su seguridad, odisminuyan el valor comercial de la misma. En ningn caso localmente pueden sobrepasar de 250 .

H.4.10 DISEO ESTRUCTURAL DE LA CIMENTACIN

Para el diseo estructural de toda cimentacin deben calcularse las excentricidades que haya entre el punto deaplicacin de las cargas y resultantes y el centroide geomtrico de la cimentacin. Dichas excentricidades tienen quetenerse en cuenta en el clculo de la capacidad ante falla, capacidad admisible y asentamientos totales, diferencialesy giros.

Las losas de cimentacin deben disearse de tal manera que las resultantes de las cargas estticas aplicadascoincidan con el centroide geomtrico de la losa. Para obtener la precisin necesaria en el clculo de los centros degravedad y de empujes 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, sobrecarganeta causada por los edificios vecinos y la posibilidad de variacin de los niveles de aguas subterrneas.

Las presiones de contacto calculadas deben ser tales que las deformaciones diferenciales del suelo calculadas conellas coincidan aproximadamente con las del sistema subestructura superestructura. En su clculo se acepta suponerque el medio es elstico, y se pueden usar las soluciones analticas existentes o mtodos numricos. Se aceptacualquier distribucin 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 lasubestructura, y las fuerzas y momentos transmitidos a sta por la superestructura,

(b) Que los asentamientos diferenciales inmediatos ms los de consolidacin calculados con las presiones decontacto sean de magnitud admisible (H.4.9).

(c) Que las deformaciones diferenciales instantneas ms las de largo plazo, del sistema subestructura-superestructura, sean de magnitud admisible (H.4.9).

La distribucin de presiones de contacto podr determinarse para las diferentes combinaciones de carga a corto y

largo plazos, con base en simplificaciones e hiptesis conservadoras, o mediante anlisis de interaccin suelo-estructura.

Los pilotes y sus conexiones se disearn para poder soportar los esfuerzos resultantes de las cargas verticales yhorizontales 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 estipulados en el Ttulo C, F y Grelativos al diseo y construccin de estructuras en estos tipos de materiales. Los pilotes metlicos debernprotegerse contra corrosin al menos en el tramo comprendido entre la cabeza y la profundidad a la que se estime elmximo descenso del nivel fretico.


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Siempre se deben analizar las interacciones que se presentan con las excavaciones vecinas, limitando la capacidadportante total o utilizando pilotes de mejoramiento del suelo.


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NSR-10 Captulo H.5 Excavaciones y estabilidad de taludes

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CAPTULO H.5EXCAVACIONES Y ESTABILIDAD DE TALUDES

H.5.0 NOMENCLATURA

wh = altura piezomtrica en el lecho inferior de la capa impermeable;

w = peso unitario del aguat

= peso unitario total del suelo entre el fondo de la excavacin y el estrato permeableuS = resistencia no drenada (cohesin aparente) del material bajo el fondo de la excavacin, en condiciones

no-consolidadas no-drenadas (UU)

cN = coeficiente de capacidad de carga que depende de la geometra de la excavacin y puede ser afectado

por el procedimiento constructivo;

vP = presin vertical total actuante en el suelo, a la profundidad de excavacin;

q = sobrecargas superficialesSBMF = factores de seguridad mnimos

H.5.1 EXCAVACIONES

H.5.1.1 GENERALIDADES En el diseo de las excavaciones se considerarn los siguientes estados lmite:

(a) De falla colapso de los taludes o de las paredes de la excavacin o del sistema de entibado de lasmismas, falla de los cimientos de las construcciones adyacentes y falla de fondo de la excavacin porcorte o por sub presin en estratos subyacentes, y colapso del techo de cavernas o galeras;

(b) De servicio movimientos verticales y horizontales inmediatos y diferidos por descarga en el rea deexcavacin y en los alrededores. Los valores esperados de tales movimientos debern calculados parano causar daos a las construcciones e instalaciones adyacentes ni a los servicios pblicos. Adems, larecuperacin por recarga no deber ocasionar movimientos totales o diferenciales intolerables para lasestructuras que se construyan en el sitio.

Para realizar la excavacin, se podrn usar pozos de bombeo con objeto de reducir las filtraciones y mejorar laestabilidad. Sin embargo, la duracin del bombeo deber ser tan corta como sea posible y se tomarn lasprecauciones 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 cuentalos movimientos del terreno debidos al bombeo.

Los anlisis de estabilidad se realizarn con base en las acciones aplicables sealadas en estas Normas,considerndose las sobrecargas que puedan actuar en la va pblica y otras zonas prximas a la excavacin.

H.5.1.2 ESTADOS LMITE DE FALLA La verificacin de la seguridad respecto a los estados lmite de fallaincluir la revisin de la estabilidad de los taludes o paredes de la excavacin con o sin entibado y del fondo de lamisma. La sobrecarga uniforme mnima a considerar en la va pblica y zonas libres prximas a excavacionestemporales ser de 15 kPa (1.5 t/m).

H.5.1.2.1 Estabilidad de taludes de excavacin para edificaciones La seguridad y estabilidad deexcavaciones sin soporte se revisar tomando en cuenta la influencia de las condiciones de presin del aguaen el subsuelo as como la profundidad de excavacin, la inclinacin de los taludes, el riesgo de agrietamientoen la proximidad de la corona y la presencia de grietas u otras discontinuidades. Se tomar en cuenta que lacohesin de los materiales arcillosos tiende a disminuir con el tiempo, en una proporcin que puede alcanzar30 por ciento en un plazo de un mes.

Para el anlisis de estabilidad de taludes se usar un mtodo de equilibrio lmite considerando superficies defalla cinemticamente posibles tomando en cuenta en su caso las discontinuidades del suelo. Se incluir lapresencia de sobrecargas en la orilla de la excavacin. Tambin se considerarn mecanismos de extrusin deestratos blandos confinados verticalmente por capas ms resistentes. Al evaluar estos ltimos mecanismos


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se tomar en cuenta que la resistencia de la arcilla puede alcanzar su valor residual correspondiente agrandes deformaciones.

Se prestar especial atencin a la estabilidad a largo plazo de excavaciones o cortes permanentes que serealicen en el predio de inters. Se tomarn las precauciones necesarias para que estos cortes no limiten lasposibilidades de construccin en los predios vecinos, no presenten peligro de falla local o general ni puedansufrir alteraciones en su geometra por intemperizacin y erosin, que puedan afectar a la propiaconstruccin, a las construcciones vecinas o a los servicios pblicos. Adems del anlisis de estabilidad, elestudio geotcnico deber incluir en su caso una justificacin detallada de las tcnicas de estabilizacin y

proteccin de los cortes propuestas y del procedimiento constructivo especificado (Vase el capitulo H-8).

En los casos que se requiera el uso de entibados, los empujes a los que se encuentran sometidos losanclajes o puntales se estimarn a partir de una envolvente de distribucin de presiones determinada pormodelaciones analticas o numricas y de la experiencia local debidamente sustentada. En arcillas, ladistribucin de presiones se definir en funcin del tipo de arcilla, de su grado de fisuramiento y de sureduccin de resistencia con el tiempo. Cuando el nivel fretico exista a poca profundidad, los empujesconsiderados sobre los entibados sern por lo menos iguales a los producidos por el agua. El diseo de losentibados tambin deber tomar en cuenta el efecto de las sobrecargas debidas al trfico en la va pblica, alequipo de construccin, a las estructuras adyacentes y a cualquier otra carga que deban soportar las paredesde la excavacin durante el perodo de construccin. En el caso de anclajes precargados, se tomar encuenta que la precarga aplicada inicialmente puede variar considerablemente con el tiempo por relajacin ypor efecto de variaciones de temperatura.

Los elementos de soporte debern disearse estructuralmente para resistir las acciones de los empujes y lasreacciones de los anclajes o puntales y de su apoyo en el suelo bajo el fondo de la excavacin.

H.5.1.2.2 Falla de fondo En el caso de excavaciones en suelos en especial aquellos sin cohesin, seanalizar la estabilidad del fondo de la excavacin por flujo del agua o por erosin interna. Para reducir elpeligro de fallas de este tipo, el agua fretica deber controlarse y extraerse de la excavacin por bombeodesde crcamos, pozos punta o pozos de alivio con nivel dinmico sustancialmente inferior al fondo de laexcavacin..Cuando una excavacin se realice en una capa impermeable, la cual a su vez descanse sobre un estratopermeable, deber considerarse que la presin del agua en este estrato puede levantar el fondo de laexcavacin, no obstante el bombeo superficial. El espesor mnimo (hi) del estrato impermeable que debe

tenerse para evitar inestabilidad de fondo se considerar igual a:

w mi wh Y /Y h (H.5.1-1)donde

wh es la altura piezomtrica en el lecho inferior de la capa impermeable;

w es el peso unitario del agua; yY es el peso unitario total del suelo entre el fondo de la excavacin y el estrato permeable.

Cuando el espesor ih resulte insuficiente para asegurar la estabilidad con un amplio margen de seguridad,

ser necesario reducir la carga hidrulica del estrato permeable por medio de bombeo.

En caso de usar elementos estructurales como tablestacas o muros colados en el lugar para soportar lasparedes de la excavacin, se revisar la estabilidad de estos elementos por deslizamiento general de unamasa de suelo que incluir el elemento, por falla de fondo, y por falla estructural de los troqueles o de loselementos que stos soportan.

La revisin de la estabilidad general se realizar por un mtodo de anlisis lmite. Se evaluar elempotramiento y el momento resistente mnimo de los elementos estructurales requeridos para garantizar laestabilidad de acuerdo con las condiciones previstas. La posibilidad de falla de fondo por cortante en arcillasblandas a firmes se analizar verificando que:


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V u c SBMP q S N F (H.5.1-2)donde

uS resistencia no drenada (cohesin aparente) del material bajo el fondo de la excavacin, en condiciones

noconsolidadas no drenadas (UU);

cN coeficiente de capacidad de carga que depende de la geometra de la excavacin. Se tomar en cuenta

adems que este coeficiente puede ser afectado por el procedimiento constructivo;

VP presin vertical total actuante en el suelo, a la profundidad de excavacin;

q sobrecargas superficialesSBMF factores de seguridad mnimos de la tabla H.2.4-1

H.5.1.2.3 Estabilidad de estructuras vecinas De ser necesario, las estructuras adyacentes a lasexcavaciones debern reforzarse o recimentarse. El soporte requerido depender del tipo de suelo y de lamagnitud y localizacin de las cargas con respecto a la excavacin.

En caso de usar anclajes temporales para el soporte de entibados deber demostrarse que stas noafectarn la estabilidad ni inducirn deformaciones significativas en las cimentaciones vecinas y/o serviciospblicos. El sistema estructural del anclaje deber analizarse con el objetivo de asegurar su funcionamientocomo elemento de anclaje. El anlisis de los anclajes deber considerar la posibilidad de falla por resistenciadel elemento tensor, de la adherencia elemento tensorlechada, de la adherencia lechadaterreno y de lacapacidad de carga del terreno en la perforacin del anclaje. La instalacin de anclajes deber realizarse conun control de calidad estricto que incluya un nmero suficiente de pruebas de los mismos, de acuerdo con lasprcticas aceptadas al respecto. Los anclajes temporales instalados en terrenos agresivos podrn requeriruna proteccin especial contra corrosin.

H.5.1.3 ESTADOS LMITE DE SERVICIO Los valores esperados de los movimientos verticales y horizontalesen el rea de excavacin y sus alrededores debern ser suficientemente pequeos para que no causen daos a lasconstrucciones e instalaciones adyacentes ni a los servicios pblicos. Adems, la recuperacin por recarga no deber

ocasionar movimientos totales o diferenciales intolerables en el edificio que se proyecta construir.H.5.1.3.1 Expansiones instantneas y diferidas por descarga Para estimar la magnitud de losmovimientos verticales inmediatos por descarga en el rea de excavacin y en los alrededores, se recurrir ala teora de la elasticidad. Los movimientos diferidos se estimarn a partir de los decrementos de esfuerzovertical calculados aplicando tambin la teora de la elasticidad.

Para reducir los movimientos inmediatos, la excavacin y la construccin de la cimentacin se podrn realizarpor partes. En el caso de excavaciones entibadas, se buscar reducir la magnitud de los movimientosinstantneos acortando la altura no soportada entre anclajes o puntales.

H.5.1.3.2 Asentamiento del terreno natural adyacente a las excavaciones En el caso de cortesentibados en arcillas blandas o firmes, se tomar en cuenta que los asentamientos superficiales asociados aestas excavaciones dependen del grado de cedencia lateral que se permita en los elementos de soporte.Para la estimacin de los movimientos horizontales y verticales inducidos por excavaciones entibadas en lasreas vecinas, deber recurrirse a una modelacin analtica o numrica que tome en cuenta explcitamente elprocedimiento constructivo. Estos movimientos debern medirse en forma continua durante la construccinpara poder tomar oportunamente medidas de seguridad adicionales en caso necesario.

H.5.2 ESTABILIDAD DE TALUDES EN LADERAS NATURALES INTERVENIDAS

H.5.2.1 RECONOCIMIENTO Sin detrimento de lo que establezca la normatividad local que aplique, enedificaciones cuya implantacin se proyecte realizar total o parcialmente sobre una ladera, o que se encuentren alborde o al pie de una de ellas, el ingeniero geotecnista junto con la asesora de un gelogo o ingeniero gelogo, debe


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realizar un anlisis de estabilidad de los taludes que representen una amenaza para la edificacin y disear las obrasy medidas necesarias para lograr un nivel de estabilidad aceptable en trminos de los factores de seguridad que seestablecen en H.5.2.6. . Para el caso particular de laderas naturales, se debe realizar el inventario de los procesosque reflejen inestabilidad del terreno a fin de incorporarlos con los anlisis de las condiciones de estabilidad de laladera.

H.5.2.2 CONSIDERACIONES GENERALES Para los anlisis de estabilidad de laderas naturales intervenidasy taludes de excavacin, se deben tener en cuenta la geometra del terreno antes y despus de cualquier intervencinconstructiva, la distribucin y caractersticas geomecnicas de los materiales del subsuelo que conforman el talud, las

condiciones hidrogeolgicas e hidrulicas, las sobrecargas de las obras vecinas, los sistemas y procesosconstructivos y los movimientos ssmicos.

H.5.2.3 SECCIONES DE ANLISIS Para los anlisis de estabilidad se requiere contar con un modelogeolgico-geotcnico que contenga al menos una seccin transversal del terreno que incluyendo la localizacin ycaractersticas de la edificacin, represente razonablemente la topografa de la superficie del talud, en dnde ste seams alto o ms empinado, la distribucin de los materiales en profundidad, las condiciones del agua subterrnea y lalocalizacin de sobrecargas, que definan el o los mecanismos de falla que se deban considerar para los anlisis deestabilidad. Cuando la irregularidad morfolgica o litolgica del terreno as lo indique, se requerir contar con por lomenos una seccin en cada zona homognea definida en el modelo del rea de estudio, en donde a criterio delingeniero geotecnista, exista probabilidad cinemtica de que se presenten procesos de inestabilidad.

H.5.2.4 PRESIONES DE POROS Para el anlisis y diseo de taludes, se debe evaluar el efecto del agua en la

disminucin del esfuerzo efectivo del suelo y de la resistencia al corte, incluyendo los aspectos ssmicos de la seccinH.6.2.5. Para tal efecto, el Ingeniero Geotecnista debe aplicar una o varias de las siguientes metodologas:

(a) Red de flujo: necesaria en el caso en que la cabeza piezomtrica no corresponde con la superficie delnivel fretico.

(b) Nivel fretico: en el caso en que la cabeza piezomtrica corresponde con la superficie de la tabla de agua,por encontrarse esta ltima a presin atmosfrica.

(c) uR cociente entre la presin de poros y el esfuerzo vertical total. Este valor puede variar para el mismo

material, dependiendo de su posicin relativa respecto a la superficie de agua y a la superficie del terreno.Por tal motivo, se recomienda calcular tantos valores como sean necesarios de acuerdo con lacomplejidad del problema.

Se preferir el clculo de la presin de poros a travs de una red de flujo o por la definicin de un nivel fretico,

respecto a la aplicacin del factor Ru.

H.5.2.5 SISMO DE DISEO Para efectos del anlisis y diseo de taludes, se debe emplear la aceleracinmxima del terreno, maxa obtenida bien sea de un espectro (aceleracin del espectro de diseo para periodo cero) o

por medio de anlisis de amplificacin de onda unidimensionales o bidimensionales, correspondiente a losmovimientos ssmicos definidos en el Captulo A.2, particularmente en los numerales A.2.1, A.2.2, A.2.3, A.2.4 YA.2.5. En caso de que el sitio objeto de anlisis haga parte de un estudio de microzonificacin ssmica aprobado, seutilizar la aceleracin mxima superficial del terreno establecida en el espectro de diseo respectivo en lugar de loestipulado en la seccin A.2. El coeficiente ssmico de diseo para anlisis seudoesttico de taludes KST tiene valorinferior o igual al de maxa y se admiten los siguientes valores mnimos de ST maxK a , dependiendo del tipo de material

trreo (reforzado o no) y del tipo de anlisis.

Tabla H.5.2-1

Valores de ST maxK a Mnimos para Anlisis Seudoesttico de Taludes

Material ST maxK a

Mnimo

Anlisis de AmplificacinMnimo

Suelos, enrocados y macizos rocosos muyfracturados (RQD < 50%)

0.80Ninguno

Macizos rocosos (RQD > 50%) 1.00 NingunoTodos los materiales trreos

0.67Amplificacin de onda unidimensional endos columnas y promediar

Todos los materiales trreos 0.50 Amplificacin de onda bidimensional


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En los anlisis de estabilidad de taludes deben considerarse los criterios de susceptibilidad al deslizamiento asociadoa sismo establecido en la seccin H.7.1.2

H.5.2.6 METODOLOGA Debe utilizarse un mtodo de clculo y anlisis de reconocida validez y aplicacin,proporcionado a la magnitud del problema potencial y a las consecuencias en prdidas de vidas y econmicas encaso de falla del talud.

H.5.2.7 FACTORES DE SEGURIDAD Se usarn los de la tabla H.2.4-1


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Notas


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NSR-10 Captulo H.6 Estructuras de contencin

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CAPTULO H.6ESTRUCTURAS DE CONTENCIN

H.6.0 NOMENCLATURA

H = altura total del muro o estructura de contencin

h = tramo de altura en la estructura de contencinAK = coeficiente de presin de tierras, estado activo

hK = coeficiente de presin de tierras para fuerzas horizontales

oK = coeficiente de presin de tierras en reposo

ohK = coeficiente de presin de tierras horizontal, en reposo

pK = coeficiente de presin de tierras, estado pasivo

exP = Empuje lateral debido a cargas externas

hP = empuje lateral, horizontal, como suma de los dems empujes

wP = empuje debido al agua

hP = empuje efectivo debido al sueloRSC = relacin de sobre consolidacin = ngulo de inclinacin del terreno por contener, positivo hacia arriba, negativo hacia abajo = ngulo de friccin interna

t = peso unitario totalh = esfuerzo efectivo horizontalv = esfuerzo efectivo vertical1 = esfuerzo efectivo principal3 = esfuerzo efectivo secundario o menor

H.6.1 GENERALIDADES

Las estructuras de contencin proporcionan soporte lateral, temporal o permanente, a taludes verticales o cuasiverticales de suelo, enrocado o macizos rocosos muy fracturados o con discontinuidades desfavorables. Lasestructuras de contencin pueden ser autnomas, que soporten directamente las solicitudes de los materiales porcontener, que involucren a dichos materiales con ayuda de refuerzos, para que stos participen con suspropiedades a soportar dichas solicitudes en forma segura.

Las estructuras de contencin pueden ser muros de gravedad (en mampostera, concreto ciclpeo, tierra reforzada,gaviones, o cribas), muros en voladizo (con o sin contrafuertes), tablestacas, pantallas atirantadas y estructurasentibadas.

H.6.2 ESTADOS LMITE

H.6.2.1 ESTADOS LMITE DE FALLA Los estados lmite de falla que se deben considerar para un muro sernla rotura estructural, las deformaciones de la estructura, el volteo, la falla por capacidad de carga, la prdida de apoyopor erosin del terreno, el deslizamiento horizontal de la base del mismo bajo el efecto del empuje del suelo y, en sucaso, la inestabilidad general del talud en el que se encuentre desplantado el muro.

H.6.2.2 ESTADOS LMITE DE SERVICIO Cuando las deformaciones del sistema de contencin afecten elfuncionamiento de estructuras vecinas o generen procesos de falla en otras estructuras, se denomina estado lmite deservicio.


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NSR-10 Captulo H.6 Estructuras de contencin

H-28

H.6.3 CONSIDERACIONES DE DISEO

En el diseo de estructuras de contencin se deben tener en cuenta las condiciones externas a que puede estarsometida, tales como las sobrecargas por otras estructuras, los procesos de construccin, las presiones hidrostticas,las cargas de anclaje, las cargas de trfico, las caractersticas del relleno, el sistema de drenaje, procesos desocavacin o de oleaje (en vecindad de cuerpos de agua), efectos ssmicos y efectos de temperatura. Tambin debetenerse en cuenta el tiempo de servicio esperado de la estructura.

Las fuerzas actuantes sobre un muro de contencin se considerarn por unidad de longitud. Las acciones que sedeben tomar en cuenta, segn el tipo de muro sern: el peso propio del muro, el empuje de tierras, la friccin entremuro y suelo que contiene, el empuje hidrosttico o las fuerzas de filtracin en su caso, las sobrecargas en lasuperficie del relleno y las fuerzas ssmicas. Los empujes desarrollados en condiciones ssmicas se evaluarn en laforma indicada en H.5

Estas estructuras debern disearse de tal forma que no se rebasen los siguientes estados lmite de falla: volteo,desplazamiento del muro, falla de la cimentacin del mismo o del talud que lo soporta, o bien rotura estructural.Adems, se revisarn los estados lmite de servicio, como asentamiento, giro o deformacin excesiva del muro. Losempujes se estimarn tomando en cuenta la flexibilidad del muro, el tipo de material por contener y el mtodo decolocacin del mismo.

H.6.4 PRESIN DE TIERRAS

La presin que las tierras ejercen sobre la estructura que las contiene mantiene una estrecha interaccin entre una y otro.Depende, en trminos generales del desplazamiento del conjunto, as: en el estado natural sin deformaciones laterales, sedice que la presin es la del reposo; si el muro cede, la presin disminuye hasta un mnimo que se identifica como elestado activo; si por el contrario, el muro se desplaza contra el frente de tierra, la presin sube hasta un mximo que seidentifica como el estado pasivo. Si el desplazamiento del muro es vertical o implica un giro sobre la base, su distribucindebe ser lineal o similar a la hidrosttica; si el giro se efecta alrededor del extremo superior del muro, la distribucin debeadoptar una forma curvilnea. Los desplazamientos relativos se presentan en la figura H.6.4-1, y se cuantifican en la tablaH.6.4-1.

-0.005 -0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005

0.1

1

10

0.3

0.6

3

6

Rotacin del muro, y/H

y-y

H

Estado PasivoEstado Activo

Material suelto

Material denso

Material suelto

Material denso

Ko

Figura H.6.4-1 Variacin del coeficiente de presin de tierras, K, con el desplazamiento

Coeficientedepresindetierras,K

titulo-h-nsr-10-decreto final-2010-01-14

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