Norma Técnica E.050 | Suelos y Cimentaciones

Art. 1 Objeto

El objeto de esta Norma es establecer los requisitos mínimos para la ejecución de Estudios de Mecánica de Suelos (EMS), con fines de cimentación de edificaciones y otras obras indicadas en esta Norma. Los EMS se ejecutan con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilización racional de los recursos.

Art. 2 Finalidad

2.1 Asegurar la continuidad de los servicios básicos y edificaciones esenciales según lo establecido en la Norma E.030.

2.2 Minimizar los daños al proyecto y estructuras o vías colindantes

Art. 3 Ámbito de aplicación

El ámbito de aplicación de la presente Norma comprende todo el territorio nacional, en concordancia a lo establecido en la norma G.010 Consideraciones Básicas del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE).

Art. 4 Consideraciones generales

En concordancia con la finalidad de la presente norma, se establecen las siguientes consideraciones respecto al comportamiento del suelo o roca:

4.1 En el caso de cimentaciones debe tomar en cuenta las cargas generadas por las estructuras que se proyecte edificar (materia del EMS), los sismos u otras solicitaciones (viento, agua, etc.) de tal manera que las deformaciones que se generen en el suelo o roca causen una distorsión angular menor que la permitida por la presente norma y produzcan presiones menores que las admisibles (considerando el estado límite del suelo y el Factor de Seguridad correspondiente).

4.2 En el caso de excavaciones o cortes del terreno el diseño del sistema de sostenimiento debe tomar en cuenta además del procedimiento constructivo, todas las solicitaciones actuantes en el talud a contener (sismos, sobrecargas, efectos generados por el flujo de agua, etc.). Asimismo, el diseño debe garantizar la estabilidad global de la excavación contemplando los factores de seguridad establecidos en la presente norma. Se debe minimizar el efecto de la excavación en las estructuras y vías contiguas colindantes con el perímetro del terreno en el que se edifica la obra motivo del EMS, garantizando que los esfuerzos y deformaciones que se producen en el suelo o roca a sostener cumplan con lo establecido en el numeral 4.1.

4.3 Las exigencias de esta Norma se consideran mínimas.

4.4 La presente Norma no toma en cuenta los efectos de los fenómenos de geodinámica externa y no se aplica en los casos que haya evidencia y presunción de la existencia de ruinas arqueológicas; galerías u oquedades subterráneas de origen natural o artificial. En ambos casos deben efectuarse estudios específicamente orientados a confirmar y solucionar dichos problemas por un profesional competente de especialidad diferente del PR, pudiendo ser arqueólogo o geólogo.

Art. 5 Definiciones

Art. 6 Obligatoriedad de los Estudios

6.1 Todo proyecto de edificación debe contar con EMS o ITS según sea el caso.

6.2 Casos donde existe obligatoriedad de un EMS

6.2.1 Los casos donde existe obligatoriedad de un EMS son los siguientes:

6.2.2 En los casos en que es obligatorio efectuar un EMS, de acuerdo a lo indicado en este numeral, el informe del EMS correspondiente es firmado por un Profesional Responsable (PR).

6.2.3 Es obligatorio incluir en el EMS una hoja con el "Resumen de las Condiciones de Cimentación" (Ver sub numeral 16.2.1), la misma que es transcrita obligatoriamente en el plano de cimentación. En el Anexo I se adjunta el formato obligatorio de la hoja de resumen de las condiciones de cimentación que se debe emplear en los EMS.

6.3 Caso donde existe obligatoriedad de elaborar un ITS

6.3.1 Se aplica a lugares con condiciones de cimentación conocida debidas a depósitos de suelos uniformes tanto vertical como horizontalmente, sin los problemas especiales de cimentación indicados en el Capítulo VI, con áreas techadas en planta de primer piso menores que 500 m² , de hasta tres pisos y sin sótano, el PR puede asumir los valores de la Presión Admisible del Suelo, profundidad de cimentación y cualquier otra consideración concerniente a la Mecánica de Suelos, basándose en la ejecución de no menos de 3 puntos de exploración hasta la profundidad mínima de 3 m. Estos datos, incluyendo los perfiles de suelos, plano de ubicación de los puntos de exploración deben figurar en el ITS elaborado por el PR.

6.3.2 En caso que la estimación indique la necesidad de usar cimentación especial, profunda o por platea, se debe efectuar un EMS de acuerdo a los artículos 15 y 16.

6.3.3 En los casos en que es obligatorio efectuar un ITS, de acuerdo a lo indicado en este numeral, el informe del ITS correspondiente es firmado por un Profesional Responsable (PR).

6.3.4 Es obligatorio incluir en el ITS una hoja con el "Resumen de las Condiciones de Cimentación" (Ver sub numeral 16.2.1), la misma que es transcrita obligatoriamente en el plano de cimentación.

Art. 7 Estudios de Mecánica de Suelos (EMS)

7.1 Son aquellos que cumplen con todos los requisitos de la presente Norma, con el Programa de Exploración descrito en el artículo 15 y que se plasman en un informe técnico (EMS) según lo indicado en el artículo 16.

7.2 Los Estudios de Mecánica de Suelos se realizan con fines de:

Art. 8 Alcance del EMS

8.1 La información del EMS es válida solamente para el área y tipo de obra indicadas en el informe firmado por el PR.

8.2 Los resultados y exploraciones de campo y laboratorio, así como el análisis, conclusiones y recomendaciones del EMS, sólo se aplican al terreno y edificaciones comprendidas en el mismo. No se emplean en otros terrenos, para otras edificaciones, o para otro tipo de obra. En el caso que se trate de la verificación de un EMS, el PR puede optar por validar los resultados de la exploración de campo y laboratorio, si lo considera pertinente, asumiendo la responsabilidad indicada en el artículo 9.

Art. 9 Responsabilidad profesional por el EMS

Todo EMS es firmado por el PR, quien asume la responsabilidad del contenido y de las conclusiones del informe. No está permitido que el PR delegue a terceros dicha responsabilidad.

Art. 10 Responsabilidad por aplicación de la norma

Las entidades encargadas de otorgar la ejecución de las obras y la Licencia de Edificación son las responsables de hacer cumplir esta Norma. Dichas entidades no autorizan la ejecución de las obras, si el proyecto no cuenta con un EMS o ITS en el caso del numeral 6.3 para el área y tipo de obra específico. Las entidades encargadas de hacer cumplir estas normas no pueden exigir al PR o al PRS la ejecución de trabajos o ensayos que no se encuentren indicados en esta Norma.

Art. 11 Interpretación de la norma

Corresponde al Ingeniero Civil, colegiado y habilitado, la aplicación, el cumplimiento y la interpretación de la presente Norma Técnica, cuando interviene en calidad de cualquier actor de los procesos de edificación, conforme lo dispuesto en la Norma Técnica G.030 - Derechos y Responsabilidades.

Art. 12 Obligaciones del solicitante

Proporcionar la información indicada en el artículo 13 y garantizar el libre acceso al terreno para efectuar la exploración del campo.

Art. 13 Información previa

13.1 Es la que se requiere para ejecutar el EMS.

13.2 Los datos indicados en los numerales 13.4, 13.5.1, 13.5.2. y 13.6 son proporcionados por quien solicita el EMS (el Solicitante) al PR antes de ejecutarlo.

13.3 Los datos indicados en los numerales restantes son obtenidos por el PR.

13.4 Del terreno a explorar

13.4.1 Plano de ubicación, plano de planta y cortes donde se visualice los niveles de piso terminado y cualquier tipo de estructura enterrada (cisternas, pit del ascensor, etc.) y accesos.

13.4.2 Plano topográfico con curvas de nivel y perfiles longitudinales. Si la pendiente promedio del terreno fuera inferior al 5%, basta un plano planimétrico. En todos los casos se hacen indicaciones de linderos, usos del terreno, obras anteriores, obras existentes, zonas con restos arqueológicos, situación y disposición de acequias y drenajes. El plano debe indicar obligatoriamente la ubicación prevista de las obras a edificar. De no ser así, el programa de exploración de campo (Ver artículo 15), cubre toda el área del terreno.

13.4.3 Las características de las edificaciones u otras obras colindantes al proyecto, accesos al sitio, servidumbre de paso y limitaciones de servidumbre.

13.4.4 El permiso para el ingreso al terreno del proyecto, el cual debe encontrarse libre (completamente desocupado en la zona de trabajo) para poder efectuar la exploración de campo y de ser el caso, contar con las autorizaciones respectivas de la entidad competente para efectuar el trabajo de exploración de campo.

13.5 De la obra a cimentar

13.5.1 Características generales acerca del uso de la edificación, número de pisos, niveles de piso terminado, área aproximada, tipo de estructura, número de sótanos profundidad, luces y cargas estimadas.

13.5.2 En el caso de edificaciones especiales (que transmitan cargas concentradas importantes, que presenten luces grandes, alberguen maquinaria pesada o que vibren, que generen calor o frío o que usen cantidades importantes de agua), debe contarse con la indicación de la magnitud de las cargas a transmitirse a la cimentación y niveles de piso terminado, o los parámetros dinámicos de la máquina, las tolerancias de las estructuras a movimientos totales o diferenciales y sus condiciones límite de servicio y las eventuales vibraciones o efectos térmicos generados en la utilización de la estructura.

13.5.3 Plano de plataformado indicando los niveles correspondientes, si la obra requiere cortes y Rellenos Controlados.

13.5.4 Para los fines de la determinación del Programa de Exploración Mínimo (PM) del EMS (Ver sub numeral 15.3), las edificaciones son calificadas, según la Tabla 1, donde I, II, III y IV designan la importancia relativa de la estructura desde el punto de vista de la exploración de suelos necesaria para cada tipo de edificación, siendo el I más exigente que el II, éste que el III y éste que el IV.

Tabla 1 | Tipo de edificación u obra para determinar el número de puntos de exploración (Tabla 6)

13.6 Datos generales de la zona

El PR recibe del solicitante los datos disponibles del terreno sobre:

13.6.1 Usos anteriores (terreno de cultivo, cantera, explotación minera, botadero, relleno sanitario, etc.).

13.6.2 Construcciones antiguas, restos arqueológicos u obras semejantes que puedan afectar al EMS.

13.7 De las edificaciones colindantes

Número de pisos incluidos sótanos, tipo y estado de las estructuras relativas al comportamiento del suelo. De ser posible, tipo y nivel de cimentación.

13.8 Otra información

Cuando el PR lo considere necesario, debe incluir cualquier otra información de carácter técnico, relacionada con el EMS, que pueda afectar la capacidad portante, deformabilidad y/o la estabilidad del terreno.

Art. 14 Técnicas de exploración de Campo para ITS y EMS

14.1 Técnicas de Exploración de Campo

Las Técnicas de Exploración de Campo aplicables en los ITS y EMS son las indicadas en la Tabla 2.

Tabla 2

NOTA: Los ensayos de densidad de campo, no se emplean para determinar la densidad relativa y la presión admisible de un suelo granular. Solo se emplean para el control de la densidad de los Rellenos Controlados o de Ingeniería.

14.2 Aplicación de las Técnicas de Exploración

La exploración de campo se realiza de acuerdo a lo indicado en el presente Capítulo, respetando las cantidades, valores mínimos y limitaciones que se indican en esta Norma y adicionalmente, en todo aquello que no se contradiga, se aplica lo indicado en la NTP 339.162.

14.2.1 Pozos o Calicatas y Trincheras

Son excavaciones de formas diversas que permiten una observación directa del terreno, así como la toma de muestras y la realización de ensayos in situ que no requieran confinamiento. Las calicatas y trincheras son realizadas según la NTP 339.162. El PR debe tomar las precauciones necesarias a fin de evitar accidentes. Se prohíbe el uso de este tipo de técnica de exploración en suelos arenosos con un porcentaje de finos menores o iguales a 5%.

14.2.2 Perforaciones Manuales y Mecánicas

Son sondeos que permiten reconocer la naturaleza y localización de las diferentes capas del terreno, así como extraer muestras del mismo y realizar ensayos in situ.

La profundidad máxima es 10 metros en perforación manual, sin limitación en perforación mecánica. Las perforaciones manuales o mecánicas tienen las siguientes limitaciones:

14.2.3 Método de Ensayo de Penetración Estándar (SPT) NTP 339.133

Los Ensayos de Penetración Estándar (SPT) son aplicables según se indica en la Tabla 3.

Se prohíbe ejecutar ensayos SPT en el fondo de calicatas, trincheras o cualquier tipo de excavación en suelos naturales, debido a la pérdida de confinamiento. Solo pueden ejecutarse en perforaciones manuales o mecánicas indicadas en el sub numeral 14.2.2.

En el eventual caso de detectar Rellenos No Controlados a profundidades no mayores a 3 m, se permite retirar estos materiales hasta dejar una superficie de terreno natural sobre la que se inicia la ejecución de los ensayos SPT. En el caso que la profundidad sea mayor que 3 m, se debe cambiar el sistema de perforación a rotativo mecánico sin la necesidad de eliminar el Relleno No Controlado.

14.2.4 Ensayo de Penetración Cuasi-Estática Profunda de Suelos con Cono y Cono de Fricción (CPT) NTP 339.148

Este método se conoce también como el Cono Holandés. Véase aplicación en la Tabla 3.

14.2.5 Prueba de Penetración Dinámica Superpesada (DPSH) UNE 103-801 (ver ANEXO II)

Se utiliza para auscultaciones dinámicas que requieren investigación adicional de suelos para su interpretación y no sustituyen al Ensayo de Penetración Estándar. Los parámetros obtenidos con este ensayo (N₂₀) deben ser obligatoriamente correlacionados con los parámetros de los ensayos SPT (N) en el terreno en el cual se está efectuando el EMS.

Se prohíbe ejecutar ensayos DPSH en el fondo de calicatas, trincheras o cualquier tipo de excavación, debido a la pérdida de confinamiento.

14.2.6 Auscultación Dinámica Mediante el Cono Dinámico Tipo Peck (CTP ver ANEXO III)

Es un ensayo desarrollado en el Perú que se utiliza para efectuar auscultaciones dinámicas que, como en los casos del DPSH y el DPL, requieren de investigación adicional de suelos para su interpretación y no sustituyen al Ensayo de Penetración Estándar (SPT). Los parámetros obtenidos con este ensayo (Cn) deben ser obligatoriamente correlacionados con los parámetros de los ensayos SPT (N) en el terreno en el cual se está efectuando el EMS.

Se prohíbe ejecutar ensayos Cono Dinámico Tipo Peck (CTP) en el fondo de calicatas, trincheras o cualquier tipo de excavación, debido a la pérdida de confinamiento.

14.2.7 Método de ensayo normalizado para la auscultación con penetrómetro dinámico ligero de punta cónica (DPL) NTP 339.159

Las auscultaciones dinámicas son ensayos que requieren investigación adicional de suelos para su interpretación y no sustituyen al Ensayo de Penetración Estándar (SPT). Los parámetros obtenidos con este ensayo (n) deben ser obligatoriamente correlacionados con los parámetros de los ensayos SPT (N) en el terreno en el cual se está efectuando el EMS.

Se prohíbe ejecutar ensayos DPL en el fondo de calicatas, trincheras o cualquier tipo de excavación, debido a la pérdida de confinamiento.

Se prohíbe emplear este tipo de ensayo a profundidades mayores de 3.00 metros.

14.2.8 Método Normalizado para Ensayo de Corte con Veleta de Campo en Suelos Cohesivos NTP 339.155

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

14.2.9 Método de Ensayo Normalizado para la Capacidad Portante del Suelo por Carga Estática y para Cimientos Aislados NTP 339.153

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

Tabla 3 | Aplicación y limitaciones de los ensayos

Cu = Cohesión en condiciones no drenadas.

N = Número de golpes por cada 0.30 m de penetración en el ensayo estándar de penetración.

N₂₀ = Número de golpes por cada 0.20 m de penetración mediante auscultación con DPSH.

C_n = Número de golpes por cada 0.30 m de penetración mediante auscultación con Cono Tipo Peck.

n = Número de golpes por cada 0.10 m de penetración mediante auscultación con DPL.

q_c = Resistencia de punta del cono en unidades de presión.

f_c = Fricción en el manguito.

St = Sensitividad.

Nota: Ver títulos de las Normas en la Tabla 2.

14.3 Correlación entre ensayos y propiedades de los suelos

En base a los parámetros obtenidos en los ensayos "in situ" y mediante correlaciones debidamente comprobadas, el PR puede obtener valores de resistencia al corte no drenado, ángulo de fricción interna, relación de pre consolidación, relación entre asentamientos y carga, coeficiente de balasto, módulo de elasticidad, entre otros. En el caso de los ensayos de campo Cono tipo Peck (CTP) y auscultación con penetrómetro dinámico ligero de punta cónica (DPL), los parámetros obtenidos con estos ensayos deben ser obligatoriamente correlacionados con los parámetros de los ensayos SPT (N) en el terreno en el cual se está efectuando el EMS.

14.4 Tipos de Muestras

Se considera los cuatro tipos de muestras que se indican en la Tabla 4, en función de las exigencias que deben atenderse en cada caso, respecto del terreno que representan.

Tabla 4

14.5 Ensayos de Laboratorio

Se realizan de acuerdo con las normas que se indican en la Tabla 5.

Tabla 5 | Ensayos de laboratorio

14.6 Compatibilización de perfiles estratigráficos

El PR selecciona y define las muestras para ejecutar con ellas ensayos de clasificación. Como resultado de estos ensayos, las muestras se clasifican, en todos los casos, de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos - SUCS NTP 339.134 y los resultados de esta clasificación son comparados con la descripción visual - manual NTP 339.150 obtenida para el perfil estratigráfico de campo, procediéndose a compatibilizar las diferencias existentes a fin de obtener el perfil estratigráfico definitivo, que se incluye en el informe del EMS.

Art. 15 Programa de exploración de campo y ensayos de laboratorio

15.1 El programa de exploración de campo y ensayos de laboratorio comprende:

15.1.1 Condiciones de frontera.

15.1.2 Número n de puntos de exploración.

15.1.3 Profundidad p a alcanzar en cada punto.

15.1.4 Distribución de los puntos en la superficie del terreno.

15.1.5 Número y tipo de muestras a extraer.

15.1.6 Ensayos a realizar "In situ" y en el laboratorio.

15.2 Un EMS puede plantearse inicialmente con un PM (Programa Mínimo), debiendo aumentarse los alcances del programa en cualquiera de sus partes si las condiciones encontradas así lo exigieran.

15.3 Programa Mínimo - PM

15.3.1 El Programa de Exploración aquí detallado constituye el programa mínimo requerido por un EMS, siempre y cuando se cumplan las condiciones dadas en el literal a) del sub numeral 15.3.2.

15.3.2 En el caso de no detectar un suelo adecuado para apoyar las cimentaciones superficiales dentro de la Profundidad Activa de la cimentación (Ver Capítulo IV, Artículo 24), el PR debe informar al solicitante ampliar el programa de la manera más adecuada para lograr los objetivos del EMS.

Tabla 6 | Número de puntos de exploración

n nunca será menor de 3.

Cuando se conozca el emplazamiento exacto de la estructura, n se determina en función del área techada en planta del primer piso de la misma; cuando no se conozca dicho emplazamiento, n se determina en función del área total del terreno.

Se determina de la siguiente manera:

EDIFICACIÓN SIN SÓTANO:

p = D_f + z

EDIFICACIÓN CON SÓTANO:

p = h + D_f + z

Donde:

D_f= En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno o desde el nivel del piso terminado, hasta el fondo de la cimentación, la que resulte menor. En edificaciones con sótano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano más profundo y el fondo de la cimentación, excepto en el caso de cimentación con plateas o subsolados. Ver figura 1(c-1) (iii)

h = Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano más profundo y la superficie del terreno natural.

z = 1.5 B; siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área.

En el caso de ser ubicado dentro de la profundidad activa de cimentación el estrato resistente típico de la zona, que normalmente se utiliza como plano de apoyo de la cimentación, a juicio y bajo responsabilidad del PR, se puede adoptar una profundidad z menor a 1.5 B. En este caso la profundidad mínima de exploración es la profundidad del estrato resistente más una profundidad de verificación no menor a 3 m. Uno de los puntos debe llegar hasta el nivel más bajo de las estructuras soterradas más 3 m. En ningún caso p es menor de 3 m en el caso de estructuras sin sótano y de 6 m en el caso de estructuras con sótano, excepto si se encontrase roca antes de alcanzar la profundidad p, en cuyo caso el PR debe llevar a cabo una verificación de su calidad por un método adecuado.

Figura 1 (c-1) (i) | Profundidad de cimentación (D_f) en zapatas superficiales

Figura 1 (c-1) (ii) | Profundidad de cimentación (D_f) en zapatas bajo sótanos

Figura 1 (c-1) (iii) | Profundidad de cimentación (D_f) en plateas o losas (incluyendo reservorios y tanques elevados apoyados en estos elementos)

Figura 1 (c-1) (iv) | Profundidad de cimentación (D_f) en tuberías

Figura 1 (c-1) (v) | Profundidad de cimentación (D_f) en canales

Nota: Las zapatas ubicadas en el límite de propiedad no deben invadir el terreno vecino.

La profundidad mínima de exploración, corresponde a la longitud del elemento que transmite la carga a mayores profundidades (pilote, pilar, etc.), más la profundidad z.

p = h + D_f + z

Donde:

D_f= En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el extremo de la cimentación profunda (pilote, pilar, etc.). En edificaciones con sótano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano más profundo y el extremo de la cimentación profunda.

h = Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano más profundo y la superficie del terreno natural.

z = 6.00 metros, en el 80 % de los sondeos y 1.5 B, en el 20 % de los sondeos, siendo B el ancho de la cimentación, delimitada por los puntos de todos los pilotes o las bases de todos los pilares.

En el caso de ser conocida la existencia de un estrato de suelo resistente que normalmente se utiliza como plano de apoyo de la cimentación en la zona, a juicio y bajo responsabilidad del PR, se puede adoptar para p, la profundidad del estrato resistente más una profundidad de verificación, la cual en el caso de cimentaciones profundas no debe ser menor de 5 metros o de 15 metros si existen antecedentes de licuación en la zona o si se considera que se dan las condiciones indicadas en los numerales 38.1, 38.2 y 38.3 para la ocurrencia de este fenómeno. Si se encontrase roca antes de alcanzar la profundidad p, el PR debe llevar a cabo una verificación de su calidad, por un método adecuado, en una longitud mínima de 3 metros.

Figura 2 (c-2)

Nota: Las zapatas ubicadas en el límite de propiedad no deben invadir el terreno vecino.

Art. 16 Informe del EMS

16.1 El informe del EMS comprende:

16.1.1 Memoria Descriptiva

16.1.2 Planos de Ubicación de las Obras y de Distribución de los Puntos de exploración.

16.1.3 Perfiles de Suelos

16.1.4 Resultados de los Ensayos "in situ" y de Laboratorio.

16.2 Memoria Descriptiva

16.2.1 Resumen de las Condiciones de Cimentación

Descripción resumida de todos y cada uno de los temas principales del informe:

16.2.2 Información Previa

Descripción detallada de la información recibida de quien solicita el EMS y de la recolectada por el PR de acuerdo al artículo 13.

16.2.3 Exploración de Campo

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

16.2.4 Ensayos de Laboratorio

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

16.2.5 Perfil del Suelo

Descripción de los diferentes estratos que constituyen el terreno investigado indicando para cada uno de ellos: origen, nombre y símbolo del grupo del suelo, según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos - SUCS, NTP 339.134, plasticidad de los finos, consistencia o densidad relativa, humedad, color, tamaño máximo y angularidad de las partículas, olor, cementación y otros comentarios (raíces, cavidades, etc.), de acuerdo a la NTP 339.150.

16.2.6 Nivel de la Napa Freática

Ubicación de la Napa Freática dentro de la profundidad de exploración, indicando la fecha de medición.

16.2.7 Análisis de la Cimentación

Descripción de las características físico - mecánicas de los suelos que controlan el diseño de la cimentación. Análisis y diseño de solución para cimentación. Se incluye memorias de cálculo en cada caso, en las que se indican todos los parámetros utilizados y los resultados obtenidos. En este numeral se incluye como mínimo:

16.2.8 Efecto del Sismo

En concordancia con la NTE E.030 Diseño Sismorresistente, el EMS o el PM, proporcionan de acuerdo al perfil encontrado lo siguiente:

En el caso que se encuentren suelos granulares sumergidos de los tipos: arenas y limos no plásticos, el PR debe obligatoriamente efectuar los análisis determinísticos y probabilísticos del potencial de licuación de los suelos, de acuerdo con el artículo 38.

16.2.9 Parámetros para el diseño y construcción de obras de sostenimiento.

Luego del análisis de los perfiles encontrados el PR debe indicar los siguientes parámetros que se deben emplear para los diseños de las obras de sostenimiento:

16.2.10 Análisis Adicionales

Indicación de las precauciones especiales que toma el proyectista o el constructor de la obra, como consecuencia de las características particulares del terreno investigado (efecto de la Napa Freática, contenido de sales agresivas al concreto, expansión o colapso del suelo, licuación y otros que considere pertinente el PR.)

16.3 Planos y Perfiles de puntos investigados

16.3.1 Plano de Ubicación de los puntos de exploración

Plano planimétrico o topográfico (Ver numeral 13.4) del terreno, relacionado a una base de referencia (BM). En el plano de ubicación se indica la ubicación física de los puntos investigados empleándose la simbología indicada en la Tabla 7.

Tabla 7 | Técnicas de exploración

TÉCNICA DE EXPLORACIÓN	SÍMBOLO
Pozo o Calicata	C - n
Perforación	P - n
Trinchera	T - n
Auscultación	A - n

n = número correlativo de sondaje o punto de exploración.

16.3.2 Perfil Estratigráfico por Punto explorado

Se incluye la información de cada estrato de suelo como se indica en el sub numeral 16.2.5, así como las muestras obtenidas y los resultados de los ensayos "in situ". En caso se requiera un plano topográfico para el EMS, se debe indicar la cota de arranque del punto investigado y la cota de fondo. Se sugiere incluir los símbolos gráficos indicados en la Figura 3.

16.4 Resultados de los Ensayos de Laboratorio

Se incluyen todos los gráficos y resultados obtenidos en el Laboratorio según la aplicación de las normas de la Tabla 5.

Figura 3 | Simbología de suelos (referencial)

DIVISIONES MAYORES		SÍMBOLO		DESCRIPCIÓN
		SUCS	GRÁFICO
SUELOS GRANULARES	GRAVA Y SUELOS GRAVOSOS	GW		GRAVA BIEN GRADUADA
		GP		GRAVA MAL GRADUADA
		GM		GRAVA LIMOSA
		GC		GRAVA ARCILLOSA
	ARENA Y SUELOS ARENOSOS	SW		ARENA BIEN GRADUADA
		SP		ARENA MAL GRADUADA
		SM		ARENA LIMOSA
		SC		ARENA ARCILLOSA
SUELOS FINOS	LIMOS Y ARCILLAS (LL < 50)	ML		LIMO INORGÁNICO DE BAJA PLASTICIDAD
		CL		ARCILLA INORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD
		OL		LIMO ORGÁNICO O ARCILLA ORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD
	LIMOS Y ARCILLAS (LL > 50)	MH		LIMO INORGÁNICO DE ALTA PLASTICIDAD
		CH		ARCILLA INORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD
		OH		LIMO ORGÁNICO O ARCILLA ORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD
SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS		Pt		TURBA Y OTROS SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS

Art. 17 Cargas a utilizar

Para la elaboración de las conclusiones del EMS, y en caso de contar con la información de las cargas de la edificación, se consideran:

17.1 Para el cálculo del factor de seguridad de cimentaciones: se utilizan como cargas aplicadas a la cimentación, las Cargas de Servicio que se utilizan para el diseño estructural de las columnas del nivel más bajo de la edificación.

17.2 Para el cálculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos granulares y cohesivos: se considera la Carga obtenida de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E.020 Cargas.

17.3 Para el cálculo de asentamientos, en el caso de edificaciones con sótanos en las cuales se emplee plateas o losas de cimentación, se puede descontar de la carga total de la estructura (carga muerta más sobrecarga más el peso de losa de cimentación) el peso del suelo excavado para la construcción de los sótanos, si el PR lo considera necesario.

Art. 18 Asentamientos

Los asentamientos se estiman utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos a partir de parámetros obtenidos mediante los ensayos in situ indicados en la Tabla 3 o los ensayos de laboratorio indicados en la Tabla 5.

Art. 19 Asentamiento tolerable

19.1 Todo EMS debe indicar el asentamiento tolerable que se ha considerado para la edificación o estructura motivo del estudio. El Asentamiento Diferencial (Figura 4) no debe ocasionar una distorsión angular mayor que la indicada en la Tabla 8.

19.2 En el caso de suelos granulares el asentamiento diferencial se puede estimar como el 75% del asentamiento total.

Figura 4 | Asentamiento diferencial

Tabla 8 | Distorsión angular = α

Ref.: NAVFAC DM 7

Art. 20 Capacidad de carga

20.1 La capacidad de carga (qd) es la presión última o de falla por corte del suelo y se determina utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos a partir de parámetros determinados mediante los ensayos in situ indicados en la Tabla 3 o los ensayos de laboratorio indicados en la Tabla 5.

20.2 En suelos cohesivos (arcilla, arcilla limosa y limo-arcilloso), se emplea un ángulo de fricción interna (φ) igual a cero.

q_d = s_c i_c c N_c

20.3 En suelos friccionantes (gravas, arenas y gravas-arenosas), se emplea una cohesión (c) igual a cero.

q_d = i_q γ₁ D_f N_q + 0.5 s_γ i_γ γ₂ B′ N_γ

20.4 Para las ecuaciones indicadas en los numerales 20.2 y 20.3 se tiene:

N_c = (N_q − 1) cot φ′

N_γ = (N_q − 1) tan (1.4 φ′)

Donde:

c = cohesión del suelo ubicado bajo la zapata.

i_c = coeficiente de corrección por inclinación de la carga correspondiente a la cohesión

i_q = coeficiente de corrección por inclinación de la carga correspondiente a la sobre carga (γD_f)

s_c = coeficiente de corrección por la forma de la cimentación correspondiente a la cohesión

s_γ = coeficiente de corrección por la forma de la cimentación correspondiente a la fricción

i_γ = coeficiente de corrección por inclinación de la carga correspondiente a la fricción

γ₁ = peso unitario volumétrico de suelo ubicado sobre el nivel de cimentación.

γ₂ = peso unitario volumétrico efectivo de suelo ubicado bajo el nivel de cimentación.

N_c = coeficiente de capacidad de carga correspondiente a la cohesión = 5.14

N_q = coeficiente de capacidad de carga correspondiente a la sobre carga (γD_f)

N_γ = coeficiente de capacidad de carga correspondiente a la fricción

B′ = ancho del "área efectiva"

α° = ángulo en grados que hace la carga con la vertical

Referencia: Bowles, Joseph E. (1996) Foundation Analysis and Design. New York: Mc Graw - Hill Book Co.

Art. 21 Factor de seguridad frente a una falla por corte

Los factores de seguridad mínimos que deben tener las cimentaciones son los siguientes:

21.1 Para cargas estáticas: 3.0

21.2 Para solicitación máxima de sismo o viento (la que sea más desfavorable): 2.5

Art. 22 Presión admisible

22.1 La determinación de la Presión Admisible, se efectúa tomando en cuenta los siguientes factores:

22.2 La presión admisible es la menor de la que se obtenga mediante:

22.2.1 La aplicación de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por el factor de seguridad correspondiente (Ver artículo 20).

22.2.2 La presión que cause el asentamiento admisible.

Art. 23 Definición

23.1 Son aquellas en las cuales la relación Profundidad / ancho (D_f / B) es menor o igual a cinco (5), siendo D_f la profundidad de la cimentación y B el ancho o diámetro de la misma.

23.2 Son cimentaciones superficiales las zapatas aisladas, conectadas y combinadas; las cimentaciones continuas (cimientos corridos) y las plateas de cimentación.

23.3 Las zapatas y plateas deberán tener una forma regular: cuadrada, rectangular, continua o circular como las mostradas a continuación. Las cimentaciones no rectangulares podrán asimilarse a otras similares conservando la misma área y el mismo momento de inercia respecto al eje del momento resultante. Calculadas esas dimensiones equivalentes, se obtiene el valor de la presión uniforme aplicada definida como:

B′ y L′ se calcularán de acuerdo a lo indicado en el numeral 28.2

Ref.: Código Técnico de Edificación Español 314/2006

Zapata	Dimensiones	Forma
Cuadrada	L = B
Rectangular	L ≤ 10 B
Circular	Diámetro = B
Continua	L > 10 B
Combinada	L ≤ 10 B
Anillo continuo	Perímetro medio P ≥ 10 B

Nota: El peralte de la cimentación (h) debe ser determinado por el ingeniero que efectúa el diseño estructural del proyecto. Ref. Donald P. Coduto (1994) Foundation design: Principles and Practices. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall

Art. 24 Suelos no permitidos para apoyar las cimentaciones

No se cimienta sobre los siguientes tipos de materiales: turba, suelo orgánico, tierra vegetal, relleno de desmonte o rellenos sanitario o industrial, ni Rellenos No Controlados. Estos materiales no permitidos tienen que ser removidos en la totalidad del terreno, antes de ejecutar cualquier tipo de obra en el terreno y ser reemplazados con materiales que cumplan lo indicado en el numeral 25.4.

Art. 25 Rellenos

25.1 Los rellenos por su origen pueden ser naturales si son formados por la naturaleza y artificiales si son formados por la acción del hombre.

25.2 Los rellenos artificiales de acuerdo al material que lo constituye pueden ser:

25.2.1 Materiales seleccionados: todo tipo de suelo compactable, con partículas no mayores de 7.5 cm (3"), con 30% o menos de material retenido en la malla ¾", con un contenido de material que pasa la malla 200 menor al 50%, con IP no mayor a 6 y sin elementos distintos de los suelos naturales.

25.2.2 Materiales no seleccionados: todo aquél que no cumpla con la condición anterior.

25.3 Los rellenos artificiales por las condiciones bajo las que son colocados pueden ser:

25.4 Rellenos Controlados o de Ingeniería

25.4.1 Los Rellenos Controlados son aquellos que se construyen con Material Seleccionado, tienen las mismas condiciones de apoyo que las cimentaciones superficiales. Los métodos empleados en su conformación, compactación y control, dependen principalmente de las propiedades físicas del material. Las cimentaciones pueden apoyarse sobre este tipo de Relleno Controlado o de Ingeniería.

25.4.2 El Material Seleccionado con el que se construye el Relleno Controlado es compactado de la siguiente manera:

25.4.3 En los Rellenos Controlados o de Ingeniería es obligatorio realizar controles de compactación en cada una de las capas compactadas, necesariamente a razón, de un control por cada 250 m² o fracción, con un mínimo de tres controles por capa. En áreas pequeñas (igual o menores a 25 m²) un ensayo como mínimo. En cualquier caso, el espesor máximo a controlar es de 0.30 m de espesor.

25.5 Rellenos No Controlados

Los Rellenos No Controlados son aquellos que no cumplen con el numeral 25.4.1 Las cimentaciones superficiales no se deben apoyar sobre estos Rellenos No Controlados, los cuales deben ser reemplazados en su totalidad en todo el terreno, objeto del EMS, por materiales seleccionados debidamente compactados, como se indica en el numeral 25.4.1 antes de iniciar cualquier tipo de obra en el terreno.

Art. 26 Profundidad de cimentación

26.1 La profundidad de cimentación de zapatas y cimientos corridos, es la distancia desde el nivel de la superficie del terreno a la base de la cimentación, excepto en el caso de edificaciones con sótano, en que la profundidad de cimentación está referida al nivel del piso terminado del sótano más profundo. En el caso de plateas o losas, la profundidad de cimentación es la distancia del fondo de la losa a la superficie del terreno natural.

26.2 La profundidad de cimentación es definida por el PR y está condicionada por la estratigrafía del suelo, a cambios de volumen por humedecimiento-secado, hielo-deshielo o condiciones particulares de uso de la estructura, no siendo menor de 0.80 metros en cualquier tipo de cimentación de elementos portantes o no portantes no arriostrados lateralmente. En el caso de cimentación sobre roca, el PR define la profundidad de cimentación, pudiendo en este caso ser menor a 0.80 metros. La profundidad de cimentación de las losas o plateas se verá en el párrafo siguiente.

26.3 Las plateas de cimentación son losas rígidas de concreto armado con acero en dos direcciones, apoyadas en toda su extensión sobre un Relleno Controlado con una viga perimetral confinante de concreto armado. El fondo de la viga debe llegar hasta el nivel de la sub-rasante, con un peralte mínimo de 0.40 metros, en el caso de viviendas de interés social con altura no mayor a dos pisos el ingeniero estructural podrá reducir el espesor de 0.40 m. bajo su responsabilidad diseñando dicha losa para que su comportamiento garantice la rigidez de la cimentación con un mínimo de tres veces el espesor de la platea. En el caso que el Relleno Controlado tuviera un espesor mayor de 0.80 metros la viga debe tener un peralte mínimo de 0.80 metros. La necesidad de incluir vigas interiores rigidizantes adicionales a las perimetrales, el espesor de la losa y el peralte de las vigas, son determinados por el proyectista estructural, para garantizar la rigidez de la cimentación.

26.4 Si para una estructura se plantean varias profundidades de cimentación, deben determinarse la carga admisible y el asentamiento diferencial para cada caso. Deben evitarse la interacción entre las zonas de influencia de los cimientos adyacentes, de lo contrario es necesario tenerla en cuenta en el dimensionamiento de los nuevos cimientos.

26.5 Cuando la edificación tenga sus cimientos adyacentes a los de las edificaciones vecinas deberán tomarse las provisiones necesarias en el diseño de las cimentaciones, para evitar afectar a los cimientos existentes ya sea por incremento de carga vertical que generen una reducción en el factor de seguridad o un incremento de las deformaciones. Estas consideraciones deberán ser evaluadas durante y después del proceso constructivo de la edificación.

26.6 Cuando una cimentación quede por debajo del nivel de desplante de una cimentación vecina existente, el PR analiza el requerimiento de sostenimiento de la cimentación vecina, según lo indicado en el numeral 39.8.

Art. 27 Presión admisible

Se determina según lo indicado en el Capítulo III.

Art. 28 Cargas excéntricas

28.1 En el caso de cimentaciones superficiales que transmiten al terreno una carga vertical Q y dos momentos Mx y My que actúan simultáneamente según los ejes x e y respectivamente, el sistema formado por estas tres solicitaciones es estáticamente equivalente a una carga vertical excéntrica de valor Q, ubicada en el punto (e_x, e_y) siendo:

28.2 El ancho (B) o largo (L), se corrige por excentricidad reduciéndolo en dos veces la excentricidad para ubicar la carga en el centro de gravedad del «área efectiva = B'L'»

B′ = B − 2e_x   L′ = L − 2e_y

28.3 El centro de gravedad del «área efectiva» coincide con la posición de la carga excéntrica y sigue el contorno más próximo de la base real con la mayor precisión posible. Su forma es rectangular, aún en el caso de cimentaciones circulares. (Ver Figura 5). Las cimentaciones no rectangulares se dimensionan de acuerdo a lo indicado en el numeral 23.3.

Art. 29 Cargas inclinadas

La carga inclinada modifica la configuración de la superficie de falla, por lo que la ecuación de capacidad de carga es calculada tomando en cuenta su efecto.

Art. 30 Cimentaciones superficiales en taludes o en su cercanía

30.1 En el caso de cimientos ubicados en terrenos próximos a taludes o sobre taludes o en terreno inclinado, la ecuación de capacidad de carga es calculada teniendo en cuenta la inclinación de la superficie y la inclinación de la base de la cimentación, si la hubiera.

30.2 Adicionalmente, se debe analizar la estabilidad global del talud, considerando las cargas que genera la presencia de la estructura.

30.3 El factor de seguridad mínimo del talud, en consideraciones estáticas debe ser 1.5 y en condiciones sísmicas 1.25.

Figura 5 | Cimientos cargados excéntricamente | A) Cargas equivalentes

La fuerza resultante actúa en el centroide del área reducida.

Figura 5 | Cimientos cargados excéntricamente | B) Área reducida – cimiento rectangular

Para cimientos rectangulares se reducen las dimensiones siguientes:

Figura 5 | Cimientos cargados excéntricamente | C) Área reducida – cimiento circular

Para un cimiento circular de radio R, el área efectiva, A′_e = 2 x (Área del segmento circular ADC), considerar A′_e como un rectángulo con lados L′ y B′ (L′ > B′)

Ref.: NAVFAC DM 7

Las cimentaciones no rectangulares podrán asimilarse a otras similares conservando la misma área y el mismo momento de inercia respecto al eje del momento resultante. Calculadas esas dimensiones equivalentes, se obtiene el valor de la presión uniforme aplicada definida de acuerdo a 23.3.

Art. 31 Definición

31.1 Son aquellas en las que la relación profundidad / ancho (D_f / B) es mayor a cinco (5), siendo D_f la profundidad de la cimentación y B el ancho o diámetro de la misma.

31.2 Son cimentaciones profundas: los pilotes y micropilotes, los pilotes para densificación, los pilares, los cajones de cimentación y cualquier otro tipo de elemento estructural que transmita las cargas de la estructura a estratos profundos.

31.3 La cimentación profunda es usada cuando las cimentaciones superficiales generen una capacidad de carga que no permita obtener los factores de seguridad indicados en el artículo 21 o cuando los asentamientos generen asentamientos diferenciales mayores a los indicados en el artículo 19. Las cimentaciones profundas se pueden usar también para anclar estructuras contra fuerzas de levantamiento y para colaborar con la resistencia de fuerzas laterales y de volteo. Las cimentaciones profundas pueden además ser requeridas para situaciones especiales tales como suelos expansivos, colapsables, licuables o erosionables.

31.4 Algunas de las condiciones que hacen obligatorio el uso de cimentaciones profundas, se indican a continuación:

Art. 32 Cimentación por pilotes

32.1 Los pilotes son elementos estructurales con diámetros menores o iguales a 90 cm, hechos de concreto, acero o madera y son usados para construir cimentaciones en los casos en que sea necesario apoyar la cimentación en estratos ubicados a una mayor profundidad que el usual para cimentaciones superficiales. Los pilotes deben diseñarse para absorber los esfuerzos que generen las cargas por gravedad, sísmicas, viento, etc.

32.2 Programa de exploración para pilotes

El programa de exploración para cimentaciones por pilotes se sujeta a lo indicado en el artículo 15.3

32.3 Estimación de la longitud y de la capacidad de carga del pilote

Los pilotes se dividen en dos categorías principales, dependiendo de sus longitudes y del mecanismo de transferencia de carga al suelo, como se indica a continuación:

32.3.1 Si los registros de la perforación establecen la presencia de roca dentro de la zona D_f de la figura 2 (C-2), los pilotes se apoyan en el material rocoso que el PR considere adecuado. En este caso la capacidad última de los pilotes depende por completo de la capacidad de carga de este material.

32.3.2 En el caso de suelos granulares resistentes, el PR debe determinar la longitud de los pilotes que garanticen la carga última del pilote que se expresa como:

Q_u = Q_p + ΣQ_f

Donde:

Q_u = Capacidad última del pilote.

Q_p = Capacidad última tomada por la punta del pilote.

ΣQ_f = Capacidad última tomada por la fricción superficial desarrollada en los lados del pilote, por los estratos que intervienen en el efecto de fricción.

Si ΣQ_f es muy pequeña:

Q_u = Q_p

32.3.3 En el caso de suelos finos, el PR debe determinar la longitud de los pilotes que garanticen la carga última del pilote que se expresa como

Q_u = Q_p + ΣQ_f

Donde:

Q_u = Capacidad última del pilote

Q_p = Capacidad última tomada por la punta del pilote.

ΣQ_f = Capacidad última tomada por la fricción superficial desarrollada en los lados del pilote, por los estratos que intervienen en el efecto de fricción.

Sin embargo, si el valor de Q_p es pequeño:

Q_u = ΣQ_f

Éstos se denominan pilotes de fricción porque la mayor parte de la resistencia se deriva de la fricción lateral. La longitud de estos pilotes depende de la resistencia cortante del suelo, de la carga aplicada y del tamaño del pilote.

32.3.4 Procedimientos teóricos para el análisis del pilote

Tabla 9 | Espaciamiento mínimo entre pilotes

Donde b = diámetro o mayor dimensión del pilote.

Ref.: Tomlinson (1977)

32.3.5 Asentamientos

Los asentamientos se determinan utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos a partir de parámetros obtenidos mediante los ensayos in situ indicados en la Tabla 3 o los ensayos de laboratorio indicados en la Tabla 5.

Figura 6

32.4 Consideraciones durante la ejecución de la obra

Durante la ejecución de la obra, se efectúan pruebas de carga y la capacidad de carga es verificada por una fórmula adecuada al sistema de instalación del pilote.

32.4.1 Pruebas de carga

32.4.2 Pruebas de integridad

Se debe efectuar la verificación del buen estado físico al 100% de los pilotes instalados mediante la ejecución de pruebas de integridad de bajo impacto según lo indicado en la Norma ASTM D 5882.

32.4.3 Tolerancias constructivas

El pilote debe ser ejecutado considerando las siguientes exigencias mínimas:

Referencia: NAVFAC DM7.2 (a y b)

Art. 33 Cimentación por pilares

33.1 Los pilares son elementos estructurales de concreto, vaciados "in situ" con diámetro mayor a 0.90 m, con o sin refuerzo de acero y con o sin fondo ampliado.

33.2 Capacidad de carga

La capacidad de carga de un pilar es evaluada de acuerdo a los mismos métodos estáticos utilizados en el cálculo de pilotes. Se toma en cuenta los efectos por punta y/o fricción de acuerdo al tipo de suelo en el cual son instalados.

33.3 Factor de seguridad

La capacidad admisible se obtiene dividiendo la capacidad última por el factor de seguridad. Se utilizan los factores estipulados en el artículo 21.

33.4 Acampanamiento en la base del pilar

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

33.5 Aflojamiento del suelo circundante

El aflojamiento del suelo circundante se controla mediante:

33.5.1 Una rápida excavación y vaciado del concreto.

33.5.2 El uso de un forro en la excavación.

33.5.3 La aplicación del Lodo Bentonítico.

33.6 Asentamientos

Los asentamientos se determinan utilizando lo indicado en el sub numeral 32.3.5

Art. 34 Cajones de cimentación

34.1 Los cajones de cimentación son elementos estructurales de concreto armado que se construyen sobre el terreno y luego son introducidos en el mismo por su propio peso al excavarse el suelo ubicado en su interior. El PR indica el valor de la fricción lateral del suelo para determinar el peso requerido por el cajón para su instalación.

34.2 Capacidad de carga

La capacidad de carga de un cajón de cimentación es evaluada de acuerdo a los mismos métodos estáticos utilizados en el cálculo de zapatas o pilares y depende de la relación profundidad /ancho (D_f/ B). Si es menor o igual a cinco (5) se diseña como cimentación superficial, si es mayor a cinco (5) se diseña como un pilar.

34.3 Factor de seguridad

La capacidad admisible se obtiene dividiendo la capacidad de carga última entre el factor de seguridad. Se utilizan los factores estipulados en el artículo 21.

34.4 Asentamientos

Los asentamientos de un cajón de cimentación se estiman de acuerdo a los mismos métodos utilizados en el cálculo de los asentamientos de las zapatas o pilares y depende de la relación profundidad /ancho (D_f / B). Si es menor o igual a cinco (5) se estima el asentamiento como si se tratara de una cimentación superficial, si es mayor a cinco (5) se estima el asentamiento como si se tratara de un pilar.

Art. 35 Suelos colapsables

35.1 Son suelos que cambian violentamente de volumen por la acción combinada o individual de las siguientes acciones:

35.2 Obligatoriedad de los Estudios

35.2.1 En los lugares donde se conozca o sea evidente la ocurrencia de hundimientos debido a la existencia de suelos colapsables, el PR incluye en su EMS un análisis basado en la determinación de la plasticidad del suelo NTP 339.129:1999, del ensayo para determinar el peso volumétrico NTP 339.139:1999, y del ensayo de humedad NTP 339.127:1998, con la finalidad de evaluar el potencial de colapso del suelo en función del Límite Líquido (LL) y del peso volumétrico seco (y_d).

35.2.2 La relación entre los colapsables y no colapsables y los parámetros antes indicados se muestra en la figura siguiente:

Figura 7 | Criterios del potencial de colapso

Ref.: NAVFAC DM 7

35.3 Evaluación del Índice de Colapso

35.3.1 Cuando el análisis indicado en el sub numeral 35.2.2 da como resultado que el suelo es potencialmente colapsable, el PR debe verificar la existencia o no de la colapsabilidad mediante los resultados del ensayo Método de ensayo normalizado para la medición del potencial de colapso de suelos NTP 339.163.

35.3.2 Las muestras utilizadas para la evaluación de colapso son obtenidas de pozos a cielo abierto, en condición inalterada, preferentemente del tipo Mib.

35.3.3 El Índice de Colapso (I_C) se define mediante la siguiente expresión:

Δe = Cambio en la relación de vacíos debido al colapso bajo humedecimiento.

e₀ = Relación de vacíos inicial.

Δh = Cambio de altura de la muestra.

h₀ = Altura inicial de la muestra.

35.3.4 El PR establece la severidad del problema de colapso mediante los siguientes grados de colapso. Los suelos dentro de la zona activa de la cimentación no pueden tener un Ic > 6 por considerarse un colapso moderadamente severo.

Tabla 10 | Clasificación del índice de colapso I_c

Ref.: NTP 339.163

35.3.5 En caso se verifique un índice de colapso mayor a 6, el PR formula las recomendaciones correspondientes.

35.4 Cimentaciones en áreas de suelos colapsables (I_c> 6)

35.4.1 Las obras construidas sobre este tipo de suelos están sometidas a grandes fuerzas causadas por el hundimiento violento del suelo, el cual provoca asentamiento, agrietamiento y ruptura de la cimentación y de la estructura. Por lo tanto, no está permitido cimentar directamente sobre suelos colapsables.

35.4.2 La cimentación y los pisos deben apoyarse sobre suelos no colapsables (I_c ≤ 6).

35.4.3 Los pisos no deben apoyarse directamente sobre suelos colapsables (I_c > 6).

35.5 Reemplazo de un suelo colapsable

Cuando se encuentren suelos que presentan colapso moderado y a juicio del PR, poco profundos, deben ser retirados en su totalidad antes de iniciar las obras de construcción y reemplazados por Rellenos Controlados compactados adecuadamente de acuerdo al numeral 25.4. Rellenos Controlados o de ingeniería de la presente Norma.

Art. 36 Ataque químico por suelos y aguas subterráneas

36.1 Las aguas subterráneas que contienen sulfatos y/o cloruros actúan más rápidamente que un suelo seco que contenga estos elementos; sin embargo, el humedecimiento de un suelo seco por riego, filtraciones de agua de lluvia, fugas de conductos de agua o cualquier otra causa, puede activar a las sales agresivas.

36.2 Esta Norma sólo considera el ataque externo por suelos y aguas subterráneas que contengan sales agresivas y no toma en cuenta ningún otro tipo de agresión.

36.3 Obligatoriedad de los Estudios

En los lugares con Napa Freática en la zona activa de la cimentación o donde se conozca o sea evidente la ocurrencia de ataque químico de las sales contenidas en el suelo al concreto simple o armado de todas las estructuras soterradas, el PR debe incluir en su EMS un análisis basado en ensayos químicos del agua o del suelo en contacto con ellas, para descartar o contrarrestar tal evento de acuerdo a lo indicado en la NTE E.060 Concreto Armado.

36.4 Ataque Químico por Suelos y Aguas Subterráneas

36.4.1 Ataque Ácido

Si el valor del pH es menor a 4.0, el PR propone medidas de protección adecuadas para proteger el concreto simple o armado de todas las estructuras soterradas del ataque ácido.

36.4.2 Ataque por Sulfatos

36.4.3 Ataque por Cloruros

Art. 37 Suelos expansivos

37.1 Son suelos cohesivos con bajo grado de saturación que aumentan de volumen al humedecerse o saturarse.

37.2 Obligatoriedad de los Estudios

37.2.1 En las zonas en las que se encuentren suelos cohesivos con bajo grado de saturación y plasticidad alta (LL ≥ 50), el PR incluye en su EMS un análisis basado en la determinación de la plasticidad del suelo NTP 339.129 y ensayos de granulometría por sedimentación NTP 339.128 con la finalidad de evaluar el potencial de expansión del suelo cohesivo en función del porcentaje de partículas menores a 2µ m, del índice de plasticidad (IP) y de la actividad (A) de la arcilla.

37.2.2 La relación entre la Expansión Potencial (E_p) y los parámetros antes indicados se muestra en la figura siguiente:

Figura 8 | Clasificación de cambio de potencial de volumen

Ref.: NAVFAC DM 7

37.3 Evaluación del Potencial de Expansión

37.3.1 Cuando el PR encuentre evidencias de la existencia de suelos expansivos, sustenta su evaluación mediante los resultados del ensayo para la Determinación del Hinchamiento Unidimensional de suelos cohesivos según NTP 339.170.

37.3.2 Las muestras utilizadas para la evaluación del hinchamiento son obtenidas de pozos a cielo abierto, en condición inalterada, preferentemente del tipo Mib. Véase aplicación en la tabla 11.

Tabla 11 | Clasificación de suelos expansivos

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

37.4 Cimentaciones en áreas de suelos expansivos.

37.4.1 Las cimentaciones construidas sobre arcillas expansivas están sometidas a grandes fuerzas causadas por la expansión, las cuales provocan levantamiento, agrietamiento y ruptura de la cimentación y de la estructura. Por lo tanto, no está permitido cimentar directamente sobre suelos expansivos.

37.4.2 Todos los elementos de cimentación deben apoyarse sobre suelos no expansivos o con potencial de expansión bajo.

37.4.3 Los pisos no deben apoyarse directamente sobre suelos expansivos. Existen las siguientes alternativas:

37.5 Reemplazo de un suelo expansivo

Cuando se encuentren suelos medianamente expansivos y a juicio del PR, poco profundos, éstos son retirados en su totalidad antes de iniciar las obras de construcción y son reemplazados por Rellenos Controlados compactados adecuadamente de acuerdo al numeral 25.4. Rellenos Controlados o de Ingeniería.

Art. 38 Licuación de suelos

38.1 En suelos granulares y en algunos suelos granulares con finos cohesivos ubicados bajo la Napa Freática, las vibraciones de los sismos pueden generar el fenómeno denominado Licuación, el cual consiste en la pérdida momentánea de la resistencia al corte del suelo, como consecuencia del incremento de la presión de poros que se genera en el agua contenida en sus vacíos. Esta pérdida de resistencia al corte genera la ocurrencia de falla por asentamiento en las obras apoyadas en estos tipos de suelos y por el desplazamiento lateral de taludes y terraplenes.

38.2 Para que un suelo granular sea susceptible de licuar durante un sismo, debe presentar simultáneamente las características siguientes:

38.3 En estos casos, el PR debe incluir en su EMS un análisis determinístico y probabilístico del Potencial de Licuación de la zona, (Ver numeral 38.5) e indicar la probabilidad de ocurrencia o no del fenómeno de Licuación.

38.4 Exploración de campo

38.4.1 Cuando la historia sísmica del lugar haga sospechar la posibilidad de ocurrencia de Licuación, el programa de exploración de toda el área comprometida por la estructura se realiza de acuerdo a lo indicado en la Tabla 6 y con perforaciones hasta 15 m de profundidad como mínimo.

38.4.2 Cuando en las Investigaciones Preliminares se encuentren las condiciones indicadas en los numerales 38.1, 38.2 y 38.3, se asume la probabilidad de ocurrencia del fenómeno de Licuación. En tal caso, el PR informa al Solicitante la necesidad de ampliar el Programa de Exploración para incluir el Análisis de Licuación. Esta ampliación del Programa de Exploración de Campo y Laboratorio debe ser pactada con el Solicitante.

38.4.3 Las perforaciones deben tener una profundidad mínima de 15 m y deben ser realizadas por las técnicas de lavado o rotativa. Dentro de las perforaciones se llevan a cabo Ensayos de Penetración Estándar SPT (NTP 339.133) espaciados obligatoriamente cada 1 m. Las muestras que se obtengan en el penetrómetro utilizado para el ensayo SPT son recuperadas para efectuar en todas ellas los siguientes ensayos como mínimo: Véase aplicación en la Tabla 12.

Tabla 12

38.4.4 Los ensayos DPSH, CTP, CPT y la medición de las velocidades de propagación de las ondas de corte pueden ser usados para investigaciones preliminares, o como investigación complementaria de los ensayos SPT, previa calibración en el caso de los ensayos DPSH y CTP

38.5 Análisis del Potencial de Licuación

38.5.1 En el caso de suelos granulares que presenten las características indicadas en los numerales 38.1, 38.2 y 38.3, se realiza el Análisis del Potencial de Licuación utilizando el método propuesto por Seed e Idriss (1971, 1982) y actualizado por el National Center for Earthquake Research (1997, NCEER) y por el Earthquake Engineering Research Center (2003, 2004 EERC), como procedimiento para la evaluación del potencial de licuación. Este método fue desarrollado en base a observaciones in-situ del comportamiento de depósitos de arenas durante sismos pasados.

38.5.2 El procedimiento involucra el uso de la resistencia a la penetración estándar N (Número de golpes del ensayo SPT). El valor de N obtenido en el campo se corrige por: energía, diámetro de la perforación, longitud de las barras y tensión efectiva para obtener el valor de (N1)60.

38.5.3 En forma complementaria al SPT, pueden emplearse la resistencia a la penetración del cono estático (CPT) q_c1 o las velocidades de propagación de las ondas de corte V_s1 y calcular a partir de uno de esos valores el Potencial de Licuación de los suelos. Se considera también para el análisis: el porcentaje de finos (% < 75 µm), el factor de reducción de las tensiones (r_d), la aceleración horizontal pico en el terreno (a_max), la magnitud momento (M_w), la profundidad (d) y la velocidad de ondas de corte promedio sobre los 12m (V*_s,12m).

38.5.4 La aceleración máxima (a_max) requerida para el análisis del potencial de licuación es estimada por el PR, la cual debe ser congruente con los valores empleados en el diseño estructural tomando en cuenta que, en el caso de licuación, la aceleración que se considera es la que puede ocurrir en el suelo de apoyo de la cimentación. Si a la fecha del proyecto se cuente con un mapa oficial de aceleraciones máximas superficiales del territorio nacional, el PR debe emplear dicha información.

38.5.5 El método determinístico permite calcular el esfuerzo cortante cíclico normalizado resistente mínimo que produce licuación (CRR_M) y el esfuerzo cortante cíclico normalizado inducido por el sismo (CSR). Adicionalmente, se efectúa una evaluación probabilística basada en un análisis estadístico de los posibles sismos que puedan ocurrir en un lugar para determinar la Probabilidad de Licuación (P_L).

38.5.6 El PR calcula la Probabilidad de Licuación (P_L) empleando los criterios y procedimientos más recientes, aceptados en Geotecnia.

38.5.7 El PR establece la severidad del problema de licuación mediante los criterios de la Tabla 13.

Tabla 13 | Clasificación del potencial de licuación

Ref.: Iwasaki (1984)

38.5.8 El PR determina los Factores de Seguridad frente a la ocurrencia de la licuación (FS_L) con el valor mínimo indicado en la Tabla 13.A, el que depende del tipo e importancia de la obra clasificada de acuerdo a la Norma E.030. Se debe también establecer la aceleración máxima de un sismo que causaría licuación para el Factor de Seguridad frente a la ocurrencia de la licuación (FS_L) empleado en el diseño. Siendo: FS_L = CRR_M / CSR

Tabla 13A

38.6 Cimentaciones en áreas de suelos licuables.

38.6.1 Las cimentaciones construidas sobre suelos que se licuan (P_L>10%), están sometidas a grandes asentamientos, desplazamiento lateral y falla de la cimentación y de la estructura. Por lo tanto, no está permitido cimentar directamente sobre suelos licuables.

38.6.2 La cimentación y los pisos deben apoyarse sobre suelos no licuables o con potencial de licuación baja (P_L ≤ 10%).

38.6.3 Los pisos no deben apoyarse directamente sobre suelos licuables (P_L>10%). En este caso, el piso se diseña como una losa armada en dos direcciones conectada a los elementos de cimentación.

38.6.4 El PR propone el tipo de cimentación para apoyar la estructura sobre suelos no licuables o los procedimientos constructivos para mejorar las condiciones del suelo y lograr que la Probabilidad de Licuación (P_L) sea ≤ 10%. En el caso de mejoramiento del suelo, es obligatorio verificar mediante un adecuado programa de exploración de campo de acuerdo a lo indicado en los numerales 38.5.2 y 38.5.3 que permita realizar un nuevo Análisis del Potencial de Licuación de acuerdo a lo indicado en el numeral 38.4.

Figura 9 | Curvas simplificadas para el cálculo del CRR a partir del SPT (N₁)₆₀

Ref.: NCEER 1997

Figura 10 | Curvas simplificadas para el cálculo del CRR a partir del CPT (q_c1N)

Ref.: NCEER 1997

Figura 11 | Curvas simplificadas para el cálculo del CRR a partir de velocidades de ondas de corte (V_s1)

Ref.: NCEER 1997

Art. 39 Sostenimiento de excavaciones

39.1 Es obligatorio que el PR incluya en el EMS, de acuerdo a lo indicado en el literal g) del sub numeral 16.2.7, la evaluación geotécnica sobre la necesidad o no de la ejecución de obras de sostenimiento. En caso de requerirse la ejecución de obras de sostenimiento debe indicar los parámetros que se mencionan en el sub numeral 16.2.9.

39.2 Las excavaciones verticales de más de 1.50 m de profundidad, medidas a partir del nivel de terreno natural en el momento de iniciar la excavación, requeridas para alcanzar los niveles del proyecto (zanjas, sótanos y cimentaciones) no deben permanecer sin sostenimiento, salvo que el EMS realizado por el PR determine que no es necesario efectuar obras de sostenimiento, de acuerdo a lo indicado en el numeral 39.7.

39.3 Los materiales productos de la excavación deben ser acumulados a una distancia no menor de 2 m del borde de la excavación, a menos que el PR indique una distancia mayor.

39.4 El tipo de sostenimiento, su diseño y construcción son responsabilidad del constructor de la obra; quien debe contar para su diseño con un PRS y cumplir con lo indicado en el numeral 39.12.

39.5 En caso el PRS, basándose en lo indicado por el PR en el EMS, determine la necesidad de ejecutar obras provisionales de sostenimiento en el límite de propiedad o debajo de las edificaciones vecinas colindantes con el proyecto; estas deben ejecutarse tomando en cuenta el artículo 959 del Código Civil.

39.6 En caso de ser requerido el bombeo o abatimiento de la Napa Freática durante la excavación y la construcción de las obras de sostenimiento y/o calzaduras, el PR propone los coeficientes de permeabilidad horizontal y vertical del terreno aplicables al cálculo del caudal de agua a extraer y previene cualquier consecuencia negativa que pueda coaccionar a la obra o a las edificaciones vecinas, el acto de bombear o abatir la Napa Freática.

39.7 Excavaciones sin estructuras de sostenimiento

39.7.1 No se permiten excavaciones sin soporte cualquiera que fuera su profundidad, si las mismas reducen la capacidad de carga o producen inestabilidad en las cimentaciones vecinas.

39.7.2 El PR determina, si procede, la profundidad máxima o altura crítica (Hc) a la cual puede llegar la excavación sin requerir soporte.

39.8 Efectos de Sismo

De producirse un sismo, el Constructor procede de inmediato, bajo su responsabilidad y tomando las precauciones del caso, a revisar el estado de las mismas y proceder a reforzar mediante sostenimiento adicional en el caso de observarse algún efecto, daño o desplazamiento del sistema de sostenimiento.

39.9 Monitoreo de las Excavaciones

39.9.1 El constructor efectúa de manera permanente el monitoreo de los trabajos de toda excavación y verifica si se producen o no deformaciones en las estructuras adyacentes existentes a fin de tomar las medidas correctivas del caso de manera oportuna.

39.9.2 Se verifica a través de un sistema de monitoreo que las deformaciones del sistema de sostenimiento y/o de las edificaciones contenidas y/o calzadas se encuentren dentro del rango establecido en el proyecto, elaborado por el PRS. En caso de ser superadas, se toman las medidas necesarias para garantizar la estabilidad del proyecto y de las edificaciones y vías adyacentes.

39.10 Control de Calidad de los Sistemas de Sostenimiento

La supervisión bajo su responsabilidad está obligada a verificar las pruebas que se efectúen para garantizar la calidad de todos los elementos que se empleen en los sistemas de sostenimiento.

39.11 Tipos de Sostenimiento de Excavaciones

39.11.1 Existen diversos tipos de sostenimiento: provisional y definitivo, para los taludes de corte, entre los cuales podemos mencionar: entibaciones, muros anclados, tablestacas, pilotes secantes, pilotes anclados, muros diafragma, muros pantalla, calzaduras, pernos de anclaje, cortinas de micropilotes, jet grouting, entre otros.

39.11.2 El PRS basándose en el sistema de sostenimiento indicado por el PR en el EMS, evalúa su factibilidad técnica, para lo cual debe tomar en cuenta las características, edificaciones u otras obras colindantes al proyecto, servicios públicos, la agresividad del terreno y las aguas subterráneas, las condiciones y propiedades del suelo o roca en la zona de cimentación del anclaje, accesos al sitio.

39.11.3 El PRS debe considerar el eventual daño potencial que pueda generar el sistema de sostenimiento sobre las estructuras adyacentes, vías en el límite de propiedad y servidumbre de paso.

39.11.4 Las estructuras de sostenimiento ancladas son diseñadas para evitar las fallas previstas en la Figura 12.

39.11.5 Para los diseños de las estructuras de sostenimiento, la altura (H) que se contempla en el análisis de estabilidad global, es la comprendida entre la superficie del terreno y el nivel de fondo de cimentación.

39.11.6 Estabilidad Global

Figura 12 | Posibles fallas en estructuras de sostenimiento ancladas

Referencia: FHWA (1999), "Geotechnical Engineering Circular N° 4, Ground Anchor and Anchored Systems" Publication N° FHWA-IF-99-015, U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, Washington, D.C. 1999.

39.11.7 Estructuras de Sostenimiento Ancladas

En caso la estructura de sostenimiento requiera el uso de anclajes (muros anclados, pilotes anclados, soil nails, entre otros), se considera los siguientes aspectos:

Referencia: ABNT (1996), "Execução de Tirantes Ancorados no Terreno" NBR 5629/1996. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, Agosto 1996.

Donde:

f_y : esfuerzo de fluencia del acero

A_s : área del acero de refuerzo

P_w : carga de trabajo del anclaje

η : coeficiente de seguridad. η = 1.50 para anclajes provisionales, o η = 1.75 para el caso de anclajes permanentes.

Referencia: Post-Tensioning Institute (2004), "Recommendations for Prestressed Rock and Soil Anchors" Fourth Edition, U.S.A.

Donde:

L_b : longitud del bulbo del anclaje

P_w : carga de trabajo del anclaje

D : diámetro de la perforación

τ_w : capacidad de adherencia de trabajo en el contacto suelo - Material Cementante

τ_w = τ_ult/FS  FS ≥ 2.00

τ_ult : capacidad de adherencia última en el contacto suelo - material cementante

Tabla 14 | Capacidad de adherencia última en la interfase suelo/lechada de cemento del bulbo

Nota: Los valores reales para anclajes inyectados a presión dependerán de la capacidad de desarrollar las presiones en cada tipo de suelo

Referencia: Post-Tensioning Institute (2004), "Recommendations for Prestressed Rock and Soil Anchors" Fourth Edition, U.S.A.

Referencia: FHWA (1999), "Geotechnical Engineering Circular N° 4, Ground Anchor and Anchored Systems" Publication N° FHWA-IF-99-015, U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, Washington, D.C. 1999.

Figura 13 | Requerimientos geométricos para sistemas anclados

Figura 14 | Requerimientos geométricos para sistemas anclados

Referencia: FHWA (1999), "Geotechnical Engineering Circular N° 4, Ground Anchor and Anchored Systems" Publication N° FHWA-IF-99-015, U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, Washington, D.C. 1999.

Nota: En el eventual caso que no existan los planos estructurales de la cimentación donde se especifique la profundidad de fondo de las zapatas de la edificación vecina, se asume que estas cumplen con lo indicado en la presente norma en lo referente a profundidad mínima de cimentación (ver artículo 24).

P_e = P_{s Lím.} = 0.90 f_y A_s

Donde:

P_ult: carga correspondiente al aumento brusco de las deformaciones permanentes

FS η : factor de seguridad del anclaje postensado

Tabla 15 | Cargas a ser aplicadas en ensayos de capacidad o calificación

La carga es mantenida en cada incremento sólo el tiempo suficiente para obtener las lecturas de los desplazamientos, pero no más de 1 minuto.

Antes de cada alivio de carga (descarga), los desplazamientos bajo carga constante, son observados y medidos hasta la estabilización, de acuerdo con los siguientes criterios:

Tabla 16 | Cargas a ser aplicadas en ensayos de calidad o recibimiento

Un estadio de carga sólo puede ser aplicado después de la estabilización de la presión del manómetro del sistema de tensado. En la carga máxima, los desplazamientos del anclaje deben ser inferiores a 1 mm en los siguientes tiempos de espera:

Figura 15 | Gráficas del ensayo de calificación para anclajes permanentes

Figura 16 | Gráficas del ensayo de calificación para anclajes provisionales

Figura 17 | Gráficas del ensayo de recibimiento para anclajes permanentes

Figura 18 | Gráficas del ensayo de recibimiento para anclajes provisionales

39.12 Calzaduras

39.12.1 Las calzaduras son estructuras provisionales que se diseñan y construyen para sostener las cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas.

39.12.2 Tienen por funciones prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existentes en él, hasta que entren en funcionamiento las obras de sostenimiento definitivas.

39.12.3 Las calzaduras están constituidas por paños de concreto que se construyen horizontalmente en forma alternada y progresiva, cuidando de no hacer coincidir los paños entre dos filas horizontales consecutivas.

39.12.4 El espesor del primer paño es inicialmente igual al ancho (lado del cimiento perpendicular a la excavación) del cimiento por calzar y se incrementa con la profundidad en un mínimo equivalente al 10 % de la altura del paño previamente colocado (Figura 19).

39.12.5 Las calzaduras son diseñadas para las cargas verticales de la estructura que soportan y para poder tomar las cargas horizontales que le inducen el suelo y los sismos.

39.12.6 La altura total de la calzadura no debe ser mayor que 5.00 m en gravas arenosas densas con finos, ni mayor que 2.00 m en el caso de arenas medianamente densas, ni mayor que 3.00 m en el caso de arcillas duras.

39.12.7 Procedimiento Constructivo de las Calzaduras

Figura 19 | Detalles típicos de calzadura

Nota:

39.12.8 Consideraciones para el Diseño y Construcción de Obras de Calzadura

39.13 Muros de contención

39.13.1 Existen diversos tipos de muros de contención entre los cuales podemos mencionar: en L, en T invertida, con contrafuertes, todos estos de concreto armado y muros de gravedad de concreto ciclópeo, entre otros.

Figura 20 | Tipos de muros

39.13.2 Los muros de contención son estructuras definitivas que se diseñan y construyen de acuerdo a la Norma E.060 "Concreto Armado", basándose en lo indicado por el PR en el EMS.

39.13.3 Tienen por funciones prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existentes en la parte superior de él.

39.13.4 Los muros de contención son diseñados para poder tomar las cargas horizontales que le inducen el suelo, los sismos y las estructuras adyacentes. Asimismo, se debe considerar el efecto de la inclinación del talud y de las sobrecargas de ser el caso.

Figura 21 | Diagrama de cargas a considerar para el diseño de muros de contención (volteo y deslizamiento)

Figura 22 | Diagrama de cargas a considerar para el diseño de muros de contención (como zapata)

39.13.5 Para los diseños de los muros de contención, la altura (H) que se contempla en el análisis de estabilidad global de los muros de contención, es la comprendida entre la superficie del terreno y el nivel de fondo de cimentación.

39.13.6 El diseño del muro de contención debe cumplir con los siguientes factores de seguridad mínimos:

En todos los casos respecto al estado límite del suelo.

39.13.7 El muro de contención debe cumplir con todo lo especificado en el Capítulo IV de la presente Norma.

39.13.8 Los muros de contención deben tener un sistema de drenaje que evacúe el agua que filtre hacia él para evitar que las fuerzas de filtración reduzcan los factores de seguridad a valores menores que los indicados en el numeral 39.13.6. El sistema de drenaje estará formado por un filtro graduado de material granular sin finos o por un geotextil o geodren.

Figura 23 | Esquema del sistema de drenaje para muros de contención

* Geodrén usado como dren adyacente a la pared del muro

Referencia: Manual de Drenaje para carreteras. Instituto Nacional de Vías 2009 - Ministerio de Transporte de Colombia

1. Objetivo

Esta norma tiene por objeto describir el procedimiento para la realización de la denominada prueba de penetración dinámica superpesada. Con esta prueba se determina la resistencia del terreno a la penetración de un cono cuando es golpeado según el procedimiento establecido.

2. Campo de aplicación

La prueba de penetración dinámica está especialmente indicada para suelos granulares ⁽¹⁾

Su utilización permite:

3. Símbolos y abreviaturas

D.P.S.H. Abreviatura de la prueba de penetración dinámica en su procedimiento superpesado, que proviene de su denominación de inglés (DPSH).

N₂₀ = Número de golpes necesarios para una penetración del cono en el terreno de 20 cm de profundidad.

R = Anotación a incluir cuando el número de golpes requerido para una penetración de 20 cm es superior a 100 golpes.

4. Aparatos y material necesario

4.1 Cono: Es una pieza de acero cilíndrica que termina en forma cónica con un ángulo de 90°. El cono puede ser perdido o recuperable con las configuraciones respectivas que se reflejan en la figura 1.

Figura 1 | Alternativa de cono

4.2 Varillaje: Conjunto de varillas de acero macizas que se utilizan para transmitir la energía de golpeo desde la cabeza del varillaje hasta el cono.

4.3 Maza: Cuerpo de acero de 63.5 kg ± 0.5 kg de masa.

4.4 Cabeza de impacto: Cuerpo de acero que recibe el impacto de la maza y que queda unido solidariamente a la parte superior de varillaje, sin que durante el golpeo pueda existir desplazamiento relativo entre ambos.

4.5 Guiadera: Elemento de acero que guía suavemente la maza durante su caída.

4.6 Sistema de elevación y escape: Mecanismo mediante el cual se eleva la maza a una altura de 760 mm ± 10 mm, se libera y se permite su caída libre por la guiadera hasta la cabeza de impacto. La velocidad de la maza cuando se libere será nula.

4.7 Dispositivos de golpeo: Conjunto de elementos que comprende la maza, la cabeza de impacto, la guiadera y el sistema de elevación y escape.

4.8 Martillo de seguridad: Dispositivo de golpeo automático en el que la maza, la cabeza de impacto, la guiadera, y el sistema de elevación y escape están integrados en un mismo elemento. Permite izar la maza y liberarla siempre a la misma altura sin producir movimientos sobre el varillaje de forma que la caída por la guiadera sea totalmente libre y la energía transferida a la cabeza de impacto sea la misma en todos los golpes. El martillo de seguridad permite igualmente establecer una frecuencia de golpeo uniforme ⁽³⁾.

4.9 Guía soporte: Pieza que asegura la verticalidad y el soporte lateral en el tramo del varillaje que sobresale del suelo.

5. Dimensiones y masas

En el procedimiento descrito en la Norma los aparatos definidos en el Capítulo IV tendrán las siguientes dimensiones y masas.

Cono

A = Área nominal de la sección 20 cm²

D = Diámetro 50.5 mm ± 0.5 mm.

L₁ = Longitud parte cónica 25 mm ± 0.2 mm.

L₂ = Longitud parte cilíndrica 50 mm ± 0.5 mm.

L₃ = Longitud parte troncocónica < 50 mm.

Varillaje

d = Diámetro - 33 mm ± 2 mm.

Masa (máx.) - 8kg/m.

Deflexión (máx.) - 0.2 % ⁽⁴⁾

Excentricidad en las conexiones (máx.) - 0.2 mm.

Dispositivo de golpeo

Maza: Masa - 63.5 kg ± 0.5 kg.

Relación altura L_m al diámetro D_m- 1 ≤ L_m/D_m ≤ 2

Altura de caída: 760 mm ± 10 mm.

Cabeza de impacto: Diámetro d_c- 100 mm < d_c< 0,5 Dm.

Masa total dispositivos de golpeo ≤ 115 kg.

6. Instrumentos de medida

6.1 Contador de golpes: El dispositivo de golpeo utilizado, deberá disponer de un contador automático de golpes.

6.2 Referencia de profundidad: el equipo de penetración deberá incluir una escala de profundidad de avance marcada de forma indeleble y visible.

6.3 Medidor de par: Permitirá la medida en N-m del par necesario para girar el varillaje. La capacidad de medida no será inferior a 200 N-m con una graduación de 10 N-m. Su exactitud será comprobada periódicamente.

6.4 Referencia de Verticalidad: Inclinómetro que permitirá observar en grados o en tanto por ciento la desviación de verticalidad del varillaje durante la ejecución de la prueba.

7. Procedimiento operativo

7.1 Selección del punto de ensayo: Con el fin de que no haya habido perturbaciones en el punto de ensayo este debe distanciarse por lo menos metro y medio de cualquier otro punto ya ensayado y en el caso de existir sondeos previos, la separación deberá ser como mínimo de veinticinco diámetros.

7.2 Emplazamiento y conexiones: En el punto seleccionado se emplazará el dispositivo de golpeo de tal forma que el soporte guía y el eje de la guiadera queden perfectamente verticales y centrados sobre el punto ⁽⁵⁾.

El cono ya acoplado (perdido) o enroscado (recuperable) a un extremo del primer tramo de varillaje, se situará sobre el punto elegido a través del soporte guía, conectando posteriormente el otro extremo de varillaje al dispositivo de golpeo. Una vez efectuada esta conexión se comprobará que:

7.3 Golpeo y penetración: El golpeo se efectuará con una frecuencia comprendida entre 15 golpes y 30 golpes por minuto registrando el número de golpes necesario para introducir en el terreno el cono cada intervalo de 20 cm. Este número de golpes se anota como N₂₀.

Cuando sea necesario añadir una varilla debe asegurarse que al retirar el dispositivo de golpeo no se introduzcan movimientos de ascenso o rotación en el varillaje. Se comprobará cuando se añada la varilla que esta queda enroscada a tope y la desviación de su inclinación frente a la vertical no excede de 5%. El tramo que sobresalga a partir del soporte guía no será superior a 1.2 m.

Deberán anotarse todas las interrupciones mayores de 15 minutos durante todo el proceso de penetración.

7.4 Rotación: Cada metro de penetración debe medirse y anotarse el par necesario para girar el tren de varillaje una vuelta y media ⁽⁶⁾. Se considerará que el rozamiento no es significativo por debajo del valor de 10 N.m.

7.5 Finalización de la prueba: La prueba se dará por finalizada cuando se satisfagan algunas de las siguientes condiciones:

8. Presentación de resultados

De cada prueba realizada con arreglo a esta norma se presentará un gráfico como el de la figura 2 en el que se incluyan los siguientes puntos:

Comprobaciones antes de la prueba

Comprobaciones después de la prueba

Observaciones

9. Correspondencia con otras normas

Para la redacción de esta norma se han consultado los documentos y normas que a continuación se relacionan:

Figura 2

1. Objetivo

Este anexo tiene por objeto describir el procedimiento para la realización de la prueba de penetración dinámica con el Cono Tipo Peck. Con esta prueba se determina la resistencia del terreno a la penetración de un cono cuando es golpeado según el procedimiento establecido en este Anexo.

2. Campo de aplicación

La prueba de penetración dinámica está especialmente indicada para suelos granulares⁽¹⁾, como se indica en la Tabla 3 de esta norma.

Su utilización permite:

3. Símbolos y abreviaturas

CTP = Abreviatura de la prueba de penetración dinámica con el Cono Tipo Peck.

C_n= Número de golpes necesarios para una penetración del cono en el terreno de 15 cm de profundidad.

R = Anotación a incluir cuando el número de golpes requerido para una penetración de 15 cm es superior a 100 golpes. Significa "rechazo".

4. Aparatos y material necesario

4.1 Cono: Es una pieza de fierro fundido cilíndrica que termina en forma cónica con un ángulo de 60°. El cono tiene la configuración mostrada en la Figura 1.

4.2 Varillaje: Conjunto de varillas de acero de unión rápida que se utilizan para conectar el cono con el ensamblaje de caída de peso para transmitir la energía de golpeo desde la cabeza del varillaje hasta el cono. Las varillas de muestreo tienen una rigidez (momento de inercia) igual o mayor a la de una varilla “AW”.

4.3 Martillo: Cuerpo de acero sólido y rígido de 63.5 kg ± 1.0 kg de masa.

4.4 Yunque o Cabeza de impacto: Cuerpo de acero que recibe el impacto del martillo y que queda unido solidariamente a la parte superior de varillaje, sin que durante el golpeo pueda existir desplazamiento relativo entre ambos.

4.5 Guía: Elemento de acero que guía suavemente al martillo durante su caída.

4.6 Sistema de caída del martillo: Puede utilizarse sistemas de malacate con soga de manila de una pulgada de diámetro, semi-automático o automático, siempre y cuando el aparato de izaje no cause penetración del cono cuando se engancha y levanta el martillo.

4.7 Equipo accesorio: Se proporcionan etiquetas, contenedores, hojas de datos y equipos para medir el nivel del agua, de acuerdo con los requisitos del Proyecto.

Figura 1

5. Procedimiento operativo

5.1 Selección del punto de ensayo: Con el fin de que no haya perturbaciones en el punto de ensayo, este debe distanciarse por lo menos metro y medio de cualquier otro punto ya ensayado y en el caso de existir sondeos previos, la separación es como mínimo de veinticinco diámetros

5.2 Emplazamiento y conexiones: En el punto seleccionado se emplaza el dispositivo de golpeo de tal forma que el soporte guía y el eje de la guiadera queden perfectamente verticales y centrados sobre el punto ⁽²⁾. El cono ya acoplado a un extremo del primer tramo de varillaje, se sitúa sobre el punto elegido a través del soporte guía, conectando posteriormente el otro extremo de varillaje al dispositivo de golpeo. Una vez efectuada esta conexión se comprueba que:

5.3 Golpeo y penetración: El golpeo se efectúa con una frecuencia comprendida entre 15 golpes y 30 golpes por minuto registrando el número de golpes necesario para introducir en el terreno el cono cada intervalo de 15 cm. La suma del número de golpes en dos intervalos consecutivos se anota como C_n.

Cuando sea necesario añadir una varilla debe asegurarse que al retirar el dispositivo de golpeo no se introduce movimientos de ascenso o rotación en el varillaje. Cuando se añada la varilla se comprueba que ésta quede enroscada a tope y la desviación de su inclinación frente a la vertical no exceda de 5%.

Deben anotarse todas las interrupciones mayores de 15 minutos durante todo el proceso de penetración.

5.4 Finalización de la prueba: La prueba se da por finalizada cuando se satisfagan algunas de las siguientes condiciones:

6. Presentación de resultados

De cada prueba realizada con arreglo a este anexo se presenta un gráfico N₆₀ vs profundidad y se indica:

7. Correspondencia con otras normas

Para la redacción de este anexo se han consultado los documentos y normas que a continuación se relacionan: