4. Ingenieria Geotecnica en Edificaciones

Viceministerio de

Construcción y

Saneamiento

Dirección Nacional de

Construcción

Seminario de Promoción

“Normatividad y Gestión para Edificaciones Seguras y Saludables”

Ingeniería Geotécnica en Edificaciones

Aplicación de las Normas:

E.050 Suelos y Cimentaciones y

CE.020 Estabilización de Suelos y Taludes

Expositor:

WILFREDO GUTIERREZ LAZARES

PROYECTO DE LA NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN

E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES

Elaborado por : COMITÉ ESPECIALIZADO DE LA NTE E.050

Presidente : Ing. Manuel Olcese Franzero

Secretario Técnico : Ing. Pablo Medina Quispe

INSTITUCION REPRESENTANTES

Colegio de Ingenieros

del Perú Ing. Oscar Donayre Córdova

Geotecnia y Pavimento

G&P Ing. Germán Vivar Romero

Municipalidad Metropolitana

de Lima

Ing. Manuel Casabona

Albarracín

Municipalidad

de Miraflores Ing. Jaime Cruz Díaz

Municipalidad

de La Victoria Arq. Yolanda Gamboa Grande

Pontificia Universidad

Católica del Perú

Facultad de Ciencias e

ingeniería

Ing. Manuel Olcese Franzero

Universidad Nacional

de Ingeniería

Facultad de Ingeniería

Dr. Zenón Aguilar Bardales

1. GENERALIDADES

2. ESTUDIOS

3. ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN

4. CIMENTACIONES SUPERFICIALES

5. CIMENTACIONES PROFUNDAS

6. PROBLEMAS ESPECIALES DE CIMENTACIÓN

Contenido

Capítulo 1. GENERALIDADES

1.1 OBJETIVO

1.2 ÁMBITO DE APLICACIÓN

1.3 OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS

1.4 ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS (EMS)

1.5 ALCANCE DEL EMS

1.6 RESPONSABILIDAD PROFESIONAL POR EL EMS

1.7 RESPONSABILIDAD POR APLICACIÓN DE LA NORMA

1.8 INTERPRETACION DE LA NORMA

1.9 RESPONSABILIDAD DEL SOLICITANTE

1.1 Objetivo

1. Establecer los requisitos para un EMS.

2. Orientar los trabajos a Cimentación de Edificaciones y

otras obras.

3. Asegurar estabilidad y permanencia de las obras.

1.2 Ámbito de Aplicación

1. Territorio nacional.

2. No aplica en geodinámica

externa

3. No aplica en casos de: ruinas

arqueológicas; galerías u

oquedades subterráneas

(natural o artificial).

4. En caso especial, efectuar

estudios específicos.

Se debe efectuar EMS para Edificaciones de:

1. Servicios públicos

2. De 1 a 3 pisos, con más de 500 m2 de área techada en planta.

3. De 4 ó más pisos de altura.

4. Industriales, fábricas, talleres, etc.

5. Especiales con peligro de falla.

6. Que requiera pilotes, pilares o plateas de fundación.

7. Adyacente a taludes o suelos inestables.

1.3 Obligatoriedad de lo Estudios

1.4 Estudios de Mecánica de Suelos (EMS)

1. Cumplen los requisitos de la

presente Norma E-050.

2. Cumplen con un Programa de

Investigación de campo.

3. Plasman en un informe, lo

estudiado.

1.5 ALCANCE DEL EMS

1. El EMS es válido sólo para el área y tipo de obra estudiados.

2. No podrán emplearse en otros terrenos o para otras edificaciones, aún sean de condiciones similares.

1.6 Responsabilidad Profesional por el EMS

1. El EMS es firmado por el PR

2. El PR es responsable del

contenido y conclusiones del

3. El PR no podrá delegar a terceros

dicha responsabilidad.

1.7 Responsabilidad por Aplicación de la Norma

1. Las Entidades, que ejecutan obras y otorgan Licencia de Construcción, son los responsables de hacer cumplir la Norma.

2. No se deberá autorizar la ejecución de obra alguna sin el correspondiente EMS

CUATRO OBREROS

MUEREN SEPULTADOS AL

DERRUMBARSE UN MURO

DE CONCRETO

Av. Reducto

1.8 Interpretación de la Norma

1. Sólo podrá ser realizada por un Ingeniero Civil, registrado y habilitado por el CIP.

Av. Hipólito Unanue / Centro Comercial Gamarra

Un obrero murió sepultado tras

derrumbe de obra pública en Gamarra

La pared de un baño público en

construcción colapsó por rotura de

cañerías de agua. Tres obreros pudieron

ser rescatados por los bomberos

1. Facilitar la

información

necesaria.

2. Garantizar el libre

acceso al terreno.

1.9 Responsabilidad del Solicitantes

Capítulo 2. ESTUDIOS

2.1 INFORMACIÓN PREVIA

2.2 TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

2.3 PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN

2.4 INFORME DEL EMS

2.1 Información Previa

Del terreno a investigar

• Plano de ubicación, accesos, topográfico (linderos) y ubicación prevista para las obras

• Usos del terreno, obras anteriores, obras existentes, ubicación de acequias, drenajes) y la situación legal del terreno.

De la obra a cimentar

• Número de pisos, cotas, áreas, estructura, sótanos, luces, cargas estimadas, cargas concentradas, vibraciones, etc.

• Movimientos de tierras ejecutados y previstos.

• Programa de Investigación Mínimo (PIM) del EMS, según Tabla.

…información previa

TABLA N° 2.1.2

TIPO DE EDIFICACIÓN

N° DE PISOS (Incluidos los sótanos)

TIPO DE ESTRUCTURA

DISTANCIA MAYOR ENTRE

APOYOS (m)

3 4 a 8 9 a 12 > 12

APORTICADA DE ACERO

< 12 C C C B

PÓRTICOS Y/O MUROS DE CONCRETO

< 10 C C B A

MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERÍA

< 12 B A --- ---

BASES DE MÁQUINAS Y SIMILARES

Cualquiera A --- --- ---

ESTRUCTURAS ESPECIALES

Cualquiera A A A A

OTRAS ESTRUCTURAS Cualquiera B A A A

Cuando la distancia sobrepasa la indicada, se clasificará en el tipo de edificación inmediato superior.

9 m de

altura 9 m de altura

TANQUES ELEVADOS Y SIMILARES

…información previa

Otras informaciones

• Usos anteriores; cultivo, cantera, minera, botadero, relleno sanitario, etc.

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

• Datos disponibles sobre EMS efectuados.

• De ser posibles tipo y nivel de cimentación.

• Capacidad portante, deformabilidad y/o la estabilidad del terreno.

2.2 TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

1. Ensayo de penetración estándar SPT

2. Clasificación de suelos (SUCS)

3. Densidad in-situ; cono de arena, nuclear, balón de jebe, etc.

4. Penetración cuasi-estática; cono y cono de fricción

5. Clasificación de suelos (visual, manual)

6. Capacidad portante; carga estática.

7. Corte por veleta; suelos cohesivos

8. Penetrómetro dinámico (DPL)

9. Muestreo por perforaciones con barrena

10. Perforación de núcleos de roca

Cono Dinámico Tipo Peck

• Las barras (AW) y punta usadas en el ensayo SPT, se reemplazará por un cono de 2.5” de diámetro y 60º de ángulo en la punta.

63,5 mm

(2,5”)

12,7 mm

(0,5”)

25,4 mm

(1”)

63,5 mm

(2,5”)

12,7 mm

(0,5”)

25,4 mm

(1”)

…técnicas de investigación

TABLA N° 2.2.2 APLICACIÓN Y LIMITACIONES DE LOS ENSAYOS

Aplicación Recomendada Aplicación Restringida Aplicación No

Permitida Ensayos In Situ

Norma Aplicable Técnica de

Investigación Tipo de Suelo

(1) Parámetro a

obtener(2)

Técnica de

(1) Técnica de

NTP339.

133 (ASTM D1586)

Perforación SW, SP,

SM, SC-SM

N Perforación CL, ML, SC, MH,

CH Calicata

Lo restant

UNE 103 –

801:1994 Auscultación

SW, SP, SM,

SC-SM Cn ---

CL, ML, SC, MH,

CH Calicata

Lo restant

NTP 339.148 (ASTM D3441)

Auscultación. Todos

excepto gravas

qc, fc --- --- Calicata Gravas

NTP 339.159

(DIN 4094)

Auscultación. SP n Auscultación. SW, SM Calicata Lo

restante

Veleta de Campo

NTP 339.155 (ASTM D2573)

Perforación/ Calicata

CL, ML, CH, MH

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

restante

Prueba de carga

NTP 339.153 (ASTM D1194)

Suelos granula-

res y rocas

blandas

Asentamiento. vs.

Presión --- --- --- ---

TABLA N° 2.2.4

TIPO DE

MUESTRA

FORMAS DE

OBTENER Y

TRANSPORTAR

ESTADO

MUESTRA

CARACTERÍSTICAS

NTP 339.151

(ASTM D4220)

Bloques

Inalterada

Debe mantener inalteradas las

propiedades físicas y mecánicas

del suelo en su estado natural al

momento del muestreo (Aplicable

solamente a suelos cohesivos,

rocas blandas o suelos granulares

suficientemente cementados para

permitir su obtención).

NTP 339.169

(ASTM D1587)

Tubos de pared

delgada

NTP 339.151

(ASTM D4220)

Con bolsas de

plástico Alterada

Debe mantener inalterada la

granulometría del suelo (partículas

menores de 75 mm) en su estado

natural al momento del muestreo.

NTP 339.151

(ASTM D4220)

En lata sellada Alterada Debe mantener inalterado el

contenido de agua.

ENSAYOS DE LABORATORIO

• Contenido de Humedad

• Análisis Granulométrico

• Límite Líquido y Límite Plástico

• Peso Específico Relativo de Sólidos

• Clasificación Unificada (SUCS)

• Densidad Relativa

• Peso volumétrico de suelo cohesivo

• Límite de Contracción

• Ensayo de Proctor Modificado

• Descripción Visual-Manual

• Sales Solubles Totales

• Consolidación Unidimensional

• Colapsibilidad Potencial

• Compresión Triaxial UU

• Compresión Triaxial CD

• Compresión no Confinada

• Expansión o Asentamiento

• Corte Directo

• Contenido de Cloruros

• Contenido de Sulfatos

CORTE DIRECTO

PRENSA DE CBR TRIAXIAL

2.3 PROGRAMA DE INVESTIGACION

a) Condiciones de Frontera

b) Número “n” de puntos de Investigación

c) Profundidad “p” mínima a alcanzar

c-1) Cimentación Superficial

c-2) Cimentación Profunda.

d) Distribución de los puntos de Investigación

e) Número y tipo de muestras a extraer

f) Ensayos a realizar “in situ” y en el laboratorio

…programa de investigación

TABLA N° 2.1.2

TIPO DE ESTRUCTURA

APOYOS (m)

3 4 a 8 9 a 12 > 12

APORTICADA DE ACERO

< 12 C C C B

< 10 C C B A

< 12 B A --- ---

Cualquiera A A A A

9 m de

…programa de investigación

TABLA N° 2.3.2

NÚMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACION

Tipo de edificación Número de puntos de investigación

A 1 cada 225 m2

B 1 cada 450 m2

C 1 cada 800 m2

Urbanizaciones 3 por cada Ha. de terreno habilitado

TABLA N° 2.1.2

TIPO DE ESTRUCTURA

APOYOS (m)

3 4 a 8 9 a 12 > 12

APORTICADA DE ACERO

< 12 C C C B

< 10 C C B A

< 12 B A --- ---

Cualquiera A A A A

9 m de

PRIMER PISO

Edificación sin sótano

Profundidad “p” mínima de Investigación –

zapatas superficiales

Z = 1.5B

Profundidad “p” mínima de Investigación –

bajo sótano

Z = 1.5B

PRIMER PISO

SOTANO

zDhp f

Edificación con sótano

Profundidad “p” mínima de Investigación – en

plateas o solados

P > 3.0 m

Profundidad “p” de Investigación

Cimentaciones Profundas

zDhp f

> 6.0 m

2.4 INFORME DEL EMS

Memoria Descriptiva

a) Resumen de las Condiciones de Cimentación

b) Información Previa

c) Exploración de Campo

d) Ensayos de Laboratorio

e) Perfil de Suelos

f) Nivel de la Napa Freática

g) Análisis de la Cimentación

h) Efecto del Sismo

Planos y Perfiles de Suelos

TABLA N° 2.4.2

TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

TÉCNICA DE INVESTIGACIÓN SÍMBOLO

Pozo o Calicata C – n

Perforación P – n

Trinchera T – n

Auscultación A – n

SIMBOLOGÍA DE SUELOS

SÍMBOLO DIVISIONES MAYORES

SUCS GRÁFICO DESCRIPCIÓN

GRAVA BIEN GRADUADA

GRAVA MAL GRADUADA

GRAVA LIMOSA

GRAVA Y SUELOS

GRAVOSOS

GRAVA ARCILLOSA

…simbología de suelos

SUCS GRÁFICO

DESCRIPCIÓN

ARENA BIEN GRADUADA

ARENA MAL GRADUADA

ARENA LIMOSA

ARENA Y SUELOS

ARENOSOS

ARENA ARCILLOSA

…simbología de suelos

SUCS GRÁFICO

DESCRIPCIÓN

LIMO INORGÁNICO DE BAJA PLASTICIDAD

ARCILLA INORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD

LIMOS Y ARCILLAS (LL < 50)

LIMO ORGÁNICO O ARCILLA ORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD

LIMO INORGÁNICO DE ALTA PLASTICIDAD

ARCILLA INORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD

LIMOS Y ARCILLAS (LL > 50)

LIMO ORGÁNICO O ARCILLA ORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD

SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS

TURBA Y OTROS SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS.

•CARGAS A UTILIZAR

•ASENTAMIENTO TOLERABLE

•CAPACIDAD DE CARGA

•FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA

POR CORTE

•PRESIÓN ADMISIBLE

Capítulo 3. ANÁLISIS DE LAS

CONDICIONES DE CIMENTACIÓN

CARGAS A UTILIZAR

• Cargas de Servicio.

• Asentamiento en suelos granulares: (CM + CV + CE)

• Asentamientos en suelos cohesivos: (CM + 0.5 CV)

• Asentamientos, en edificaciones con sótanos:

(CM + SC + Wlosa – Wsuelo)

ASENTAMIENTO TOLERABLE

• El EMS indicará el asentamiento tolerable

• El Asentamiento Diferencial no generará distorsión angular mayor que la indicada en la Tabla.

• En suelos granulares el asentamiento diferencial será el 75% del asentamiento total.

Asentamiento diferencial

Asentamiento total de A

Asentamiento total de B

Distorsión Angular =

…asentamiento tolerable

TABLA N° 3.2.0

DISTORSIÓN ANGULAR =

= /L DESCRIPCIÓN

1/150 Límite en el que se debe esperar daño estructural en edificios

convencionales.

1/250 Límite en que la pérdida de verticalidad de edificios altos y rígidos puede

ser visible.

1/300 Límite en que se debe esperar dificultades con puentes grúas.

1/300 Límite en que se debe esperar las primeras grietas en paredes.

1/500 Límite seguro para edificios en los que no se permiten grietas.

1/500 Límite para cimentaciones rígidas circulares o para anillos de cimentación

de estructuras rígidas, altas y esbeltas.

1/650 Límite para edificios rígidos de concreto cimentados sobre un solado con

espesor aproximado de 1,20 m.

1/750 Límite donde se esperan dificultades en maquinaria sensible a

asentamientos.

Asentamiento diferencial

Asentamiento total de A

Asentamiento total de B

Distorsión Angular =

CAPACIDAD DE CARGA

• La capacidad de carga es la

presión última o de falla por corte

del suelo.

• En suelos cohesivos (º=0)

• Para cargas estáticas: k= 3

• Con sismo o viento k=2,5 (la más

desfavorable)

PRESION ADMISIBLE

• Considera la Profundidad de cimentación.

• Dimensión de los elementos de la cimentación.

• Características físico – mecánicas de los suelos

• Nivel Freático y su posible variación

• Cambios en los suelos, por cambios de humedad

• Asentamiento tolerable de la estructura.

Presión Admisible será la menor entre:

Capacidad de carga

Asentamiento admisible.

Carga de la

Edificación

Resistencia

del Suelo

N’ < Q

Nivel de

cimentación

CAPACIDAD PORTANTE

CAP-4.- CIMENTACIONES SUPERFICIALES

• DEFINICION

• PROFUNDIDAD DE CIMENTACION

• PRESION ADMISIBLE

• CIMENTACION SOBRE RELLENOS

• CARGAS EXCENTRICAS

• CARGAS INCLINADAS

• CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES

DEFINICION

• Relación:

Df/B < 5

zapatas aisladas, conectadas

y combinadas; las

cimentaciones continuas

(cimientos corridos) y las

plateas de cimentación

PROFUNDIDAD DE CIMENTACION

• No cimentar sobre:

turba, suelo orgánico, tierra vegetal, relleno de desmonte o rellenos sanitario o industrial, ni rellenos No Controlados.

• Df > 0.8 m

• Df losa > 0.4 m (con viga perimetral)

CAPACIDAD DE CARGA

Solución de Brinch – Hasen

Para suelos C-

qbr* = 0.52*·B’·N·S·i·d·g + C*·Nc·Sc i cd cg c +q* Nq Sq i qdq gq

Para suelos

qbr* = 0.52*·B’·N·S·i·d·g + q* Nq Sq i qdq gq

Para suelos C.

qbr* = 5.14C*(1+S c’+dc’-ic’-gc’)+q*

CIMENTACION SOBRE RELLENOS

Depósitos artificiales que se diferencian por su naturaleza y

condiciones de colocación.

• Materiales seleccionados: suelo compactable, con

partículas < 3” y retenido en la ¾” < 30%

• Materiales no seleccionados: no cumple lo anterior.

…cimentación sobre rellenos

Rellenos controlados o de Ingeniería:

– Más de 12% de finos, GC% > 90%

– Caso contrario GC% > 95%

– Un control por cada 250 m2 (mínimo tres)

– Áreas menores a 25 m2, uno como mínimo

– Espesor máximo por capa 0,30 m

– SPT (por metro), el N 60 > 25 golpes

– Densidad cada 0,50 m de espesor

Los rellenos no controlados, serán reemplazados

CARGAS EXCÉNTRICAS

'eBB 2

'eLL 2

ee = M/Q

La fuerza resultante actúa en el

centroide del área reducida.

Para cimientos rectangulares se

reducen las dimensiones así:

Para un cimiento circular de radio R, el área

efectiva + 2x(área del segmento circular

ADC), considerar A'e como un rectángulo

con L'/B' = AC/BD

(A) CARGAS EQUIVALENTES

L' = L - 2e1

B' = B - 2e2

L' e2 = M2 / Q

e1 = M1 / Q

e2 = M2 / Q

e1 = M1 / Qe2

(B) AREA REDUCIDA - CIMIENTO RECTANGULAR

e2 = M2 / Q

(C) AREA REDUCIDA - CIMIENTO CIRCULAR

A'e = 2S = B'L'

e = M / Q

L' = 2S R+e2( )R-e2

R+e2 R-e2B' = L'

- [ ]e2 R - e2 + R SEN (- )2 2 2

AREA REDUCIDA

O'B = O'D

AREA REDUCIDA

R = O D

ee = M/Q

con L'/B' = AC/BD

L' = L - 2e1

B' = B - 2e2

L' e2 = M2 / Q

e1 = M1 / Q

e2 = M2 / Q

e1 = M1 / Qe2

e2 = M2 / Q

A'e = 2S = B'L'

e = M / Q

L' = 2S R+e2( )R-e2

R+e2 R-e2B' = L'

- [ ]e2 R - e2 + R SEN (- )2 2 2

AREA REDUCIDA

O'B = O'D

AREA REDUCIDA

R = O D

ee = M/Q

con L'/B' = AC/BD

L' = L - 2e1

B' = B - 2e2

L' e2 = M2 / Q

e1 = M1 / Q

e2 = M2 / Q

e1 = M1 / Qe2

e2 = M2 / Q

A'e = 2S = B'L'

e = M / Q

L' = 2S R+e2( )R-e2

R+e2 R-e2B' = L'

- [ ]e2 R - e2 + R SEN (- )2 2 2

AREA REDUCIDA

O'B = O'D

AREA REDUCIDA

R = O D

CARGAS INCLINADAS

Las cargas inclinadas modifican la superficie de falla

CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN

TALUDES

La capacidad de carga considera la inclinación de la

superficie

Se verifica la estabilidad del talud con FS = 1.5

(estática) y FS = 1.25 (sísmicas)

CAP-5.- CIMENTACIONES PROFUNDAS

• DEFINICION

• CIMENTACION POR PILOTES

• CIMENTACION POR PILARES

• CAJONES DE CIMENTACION

DEFINICION

• Relación:

Df/B > 5

pilotes y micropilotes,

los pilotes para

densificación, los

pilares y los cajones

de cimentación

CIMENTACION POR PILOTES

Programa de exploración para pilotes

Estimación de la longitud y de la capacidad de carga

del pilote (punta o fricción)

fpu QQQ

Qu = capacidad última

Qp = capacidad última tomada por la punta

∑Qf = capacidad última por fricción

• b = diámetro o mayor dimensión del pilote

TABLA 5.2.4.2 ESPACIAMIENTO MÍNIMO ENTRE PILOTES

LONGITUD (m) ESPACIAMIENTO ENTRE EJES

L < 10 3b

10 L < 25 4b

L 25 5b

…Asentamiento

• Comparar: asentamiento tolerable de la estructura y asentamiento del pilote aislado (o grupo de pilotes)

• Considerar:

– asentamiento por deformación axial del pilote

– asentamiento por la acción de punta

– asentamiento generado por la carga transmitida por fricción.

• En suelos granulares: el asentamiento del grupo, es función del asentamiento del pilote aislado.

• En suelo cohesivo: reemplazar al grupo de pilotes por una zapata imaginaria ubicada a 2/3 de la profundidad del grupo de pilotes; con dimensiones iguales a la sección del grupo y que aplica la carga transmitida por la estructura.

…durante la obra

Pruebas de carga

• Una por cada lote o grupos de pilotes, con un mínimo de una prueba por cada cincuenta pilotes.

• Las pruebas se efectuarán en zonas de perfil conocido como más desfavorables.

Ensayos diversos

• Verificación del buen estado físico

• Prueba de carga estática lateral, de acuerdo a las solicitaciones

• Verificación de la inclinación

CIMENTACION POR PILARES

– Vaciados “in situ”

– Diámetro mayor a 1,0 m.

– Con o sin refuerzo de acero

– Con o sin fondo ampliado.

• Capacidad de carga: Similar a los pilotes.

• Factor de seguridad: La capacidad admisible se obtendrá dividiendo la capacidad última por el factor de seguridad.

• Acampanamiento en la base del pilar: Incrementa la capacidad de carga. Se usa sin peligro de derrumbes.

• Aflojamiento del suelo circundante: Rápida excavación del fuste y vaciado del concreto. Mediante el uso de un forro en la excavación del fuste. Por aplicación del Método del Lodo Bentonítico

• Asentamientos: Similar a los pilotes.

CAJONES DE CIMENTACION

• Se construyen sobre el terreno y se introducen por su propio peso.

• Capacidad de carga: Los mismos métodos estáticos utilizados en el cálculo de zapatas o pilares y dependerá de la relación profundidad /ancho (Df/B) si es menor o igual a cinco (5) se diseñara como cimentación superficial, si es mayor a cinco (5) se diseñara como un pilar.

• Factor de seguridad: La capacidad admisible se obtendrá dividiendo la capacidad última por el factor de seguridad.

• Asentamientos: Según deformación axial, por la acción de punta y por la carga transmitida por fricción.

CAP-6.- PROBLEMAS ESPECIALES DE

CIMENTACION

1. SUELOS COLAPSABLES

2. ATAQUE QUIMICO POR SUELOS Y AGUAS SUBTERRANEAS

3. SUELOS EXPANSIVOS

4. LICUACION DE SUELOS

5. SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONES

6. CALZADURAS DE CIMENTACIONES VECINAS

7. PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES

Viceministerio de

Construcción y

Saneamiento

Dirección Nacional de

Construcción

DOCUMENTO BASE PARA LA

NORMA TECNICA CE.020

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES

Geomorfología diferenciada del territorio peruano

Desierto de

Sechura

Valle Sagrado de

los Incas

REALIDAD NACIONAL

PROBLEMA DE CAIDA DE MURO QUE SEPULTÓ A 4 OBREROS EN

MIRAFLORES

PROBLEMA DE DAÑOS A TERCEROS POR PROCESOS

INCORRECTOS EN LAS EXCAVACIONES

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

a) Derrumbe con pérdida de vida humana y daños a terceros.

b) Desconocimiento del comportamiento de los suelos.

c) Participación de profesionales a destiempo.

d) Falta de supervisión al inicio de los trabajos.

e) Proceso inadecuado de excavación sin sostenimiento.

f) Empujes de suelo no contemplados en proyectos.

g) Excavaciones sin calzar las estructuras vecinas.

Proyecto de Inversión

• SNIP

• Rentabilidad

Estudios de Ingeniería

•Topografía

• Mecánica de Suelos• Impacto Ambiental

Proceso Constructivo

• Planeamiento

• Procedimiento

Gestión de las Especialidades

• Articulación

• Integración

Costos

• Precios Unitarios

• Presupuesto de Obra

Especificaciones

• Generales

• Especiales

Suelo Mecánica de Suelos

Geotecnia

INGENIERÍA GEOTÉCNICA

Empleo del Conocimiento de la Mecánica de Suelos, en la

solución de problemas de ingeniería, debido a la

interacción: suelo - estructura

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Exploración de Campo

Ensayos de Laboratorio

Diseño Geotécnico

EXPLORACIÓN DE CAMPO

Anteproyecto

Programa de Exploración

Tipo de Exploración

Muestreo

Ensayos de Laboratorio

Físicos

Químicos

Mecánicos

• Clasificación

• Peso Unitario

• Sulfatos

• Cloruros

• Corte Directo

• Triaxial

Geotecnia

Suelo de Cimentación

Estabilidad Deformaciones

Cálculo de Empujes

Presiones Laterales

Elemento de Contención

NORMA TECNICA CE.020

INDICE

• GENERALIDADES

• OBJETIVO

• CAMPO DE APLICACIÓN

• REFERENCIAS NORMATIVAS

• GLOSARIO

• ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

• ESTABILIZACIÓN DE TALUDES

• ESTABILIDAD DE TALUDES CORTADOS

• REFERENCIAS

• ANEXOS

N.T.E CE.020

INDICE

1. GENERALIDADES

Suelos con poca capacidad de carga o susceptibles a asentamientos.

Requieren ser estabilizados durante excavaciones o en alteración de las

condiciones de equilibrio de los taludes.

Evitar poner en riesgo la vida humana, bienes materiales y el ambiente.

N.T.E CE.020

INDICE

2. OBJETIVO

Establecer las consideraciones técnicas mínimas, para:

• Mejoramiento de la resistencia de los suelos

• Mejoramiento de la estabilidad de taludes y excavaciones.

• Empleo de métodos químicos, mecánicos o de modificación topográfica.

N.T.E CE.020

INDICE

3. CAMPO DE APLICACIÓN

Aplica en:

• Todo el territorio nacional.

• Aplicación a todos los estudios de Estabilización de:

• Suelos

• Taludes en habilitación urbana y edificaciones

No Aplica en.

• Excavaciones mayores a 10.0 m de profundidad

• Presunción de existencia de:

• Ruinas arqueológicas

• Patrimonios históricos

• Reservas naturales

• Galerías u oquedades subterráneas de origen natural o artificial.

N.T.E CE.020

INDICE

4. REFERENCIAS NORMATIVAS

5. GLOSARIO

N.T.E CE.020

INDICE

1. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

2. ESTABILIZACIÓN DE TALUDES

3. ESTABILIDAD DE TALUDES CORTADOS

REFERENCIAS

ANEXOS

N.T.E CE.020

INDICE

6. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

Se debe estabilizar todos los suelos que al perder su capacidad de carga, o al tener

deformaciones excesivas, pongan en riesgo la vida humana, bienes materiales y el

ambiente.

6.1 MEDIANTE MÉTODOS QUIMICOS

El Profesional Responsable deberá sustentar mediante un estudio técnico, que

el suelo alcanzará estabilidad volumétrica, adecuada resistencia, permeabilidad,

compresibilidad y durabilidad.

6.2 MEDIANTE MÉTODOS FÍSICOS

Las estabilizaciones físicas se realizarán con el adecuado equipo mecánico, que

debe ser establecido por el profesional responsable.

N.T.E CE.020

INDICE

7. TALUDES

7.1 ESTABILIZACIÓN DE UN TALUD EXISTENTE

•La mecánica de suelos.

•El comportamiento geodinámico del área.

•El flujo de agua.

•La geometría del talud y

•La topografía del entorno.

7.2 ESTABILIZACIÓN DE UN TALUD RECIEN

CORTADO

El Profesional Responsable debe calcular los empujes en

sus diferentes estados, para elegir la contención más

adecuada.

VEGETACIÓN PARA TALUDES

Tipo Ventajas Desventajas

Pastos

Versátiles y baratos; variedades para escoger con diferentes

tolerancias; fácil de establecer; buena densidad de cobertura.

Raíces poco profundas y se requiere

mantenimiento permanente.

Juncos Crecen rápidamente y son fáciles

de establecer.

Difíciles de obtener y el sistema de

plantación no es sencillo.

Hierbas Raíz relativamente profunda. Algunas veces son difíciles de establecer y no se consiguen raíces.

Arbustos

Variedades para escoger. Existen especies que se reproducen por estaca. Raíz profunda buena

cobertura, bajo mantenimiento.

Algunas veces son difíciles de establecer.

Árboles Raíces profundas, no requieren mantenimiento,

Es demorado su establecimiento y generalmente son más costosos.

Gel germinador de plantas

Fácil aplicación. Forestación iniciada con semillas según tipo a emplear.

Costo inicial elevado. Requiere de

mantenimiento periódico.

ALTERNATIVAS DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

MATERIAL

TIPOS DE ESTABILIZACION

MECÁNICA CON CEMENTO CON CAL CON EMULSIÓN

Puede ser necesaria la

adición de finos

para prevenir desprendimiento.

Probablemente no es necesaria, salvo

si hay finos

plásticos. Cantidad de 2 a 4%.

necesaria, salvo que los

finos sean

plásticos. Cantidad de 2 a

Apropiada si hay deficiencia de

finos. Aproximadamente 3% de asfalto

residual.

limpia

Adición de

gruesos para dar la estabilidad y de finos para prevenir

desprendimientos.

Inadecuada: produce material

quebradizo.

Inadecuada: no

hay reacción.

Muy adecuada: De 3 a 5% de

asfalto residual.

Arena arcillosa

Adición de gruesos para

mejorar

resistencia.

Recomendable 4 - 8%

Es factible dependiendo del contenido

de arcilla.

Se puede emplear de 3 a 4% de asfalto

residual.

Arcilla arenosa

Usualmente no es aconsejable

Recomendable 4 - 12%

4 a 8% dependiendo del contenido

de arcilla.

Se puede emplear pero no

es muy

aconsejable.

Arcilla Inadecuada

No es muy aconsejable. La mezcla puede

favorecerse con un mezcla con 2% de

cal y luego entre 8 y

15% de cemento.

Muy adecuada. Entre 4 y 8% dependiendo

de la arcilla.

Inadecuada.

MÉTODO DE RANKINE (==m=0) - EMPUJE DE TIERRAS

Tipo de

Empuje

Condición

necesaria

Estado

Tensional

Modelo utilizado

del suelo

Condición

del suelo Empuje

Coeficiente de

empuje de tierra K0

Observación

Efecto de

sobrecarga (Ps)

Reposo

No hay deformación

lateral

Alejado

de la falla Lineal

Equilibrio

elástico Po = K0 z Ko =

ko 0,1

Activo (Pa)

Presenta deformación

lateral Falla Plástico

Pa = ka..z

Ka=tg2

Ps = Kaq o

c Pa = z – 2c

Pa= kaz-2c

Pasivo (Pp)

Presenta deformación

lateral Falla Plástico

Pp = kpz

Kp=tg2

Pp 10 . Pa Ps = Kpq

c Pp = z + 2c

Pp=kpz+2c

coscoscos

cos..cos.

Fórmulas empíricas:

Ko = 1 – sen

Ko = + (OCR – 1) donde:

= 0.54 + 0.0044 (w L – 20); = 1 si w L>110%

= 0.09 + 0.00111 (WL – 20); = 0.19 si wL>110%

OCR = propio peso deTensión

iónconsolidac-pre deTensión

Para 0, 0, m en suelos c,, c-:

Efecto de la sobrecarga: Método de la altura equivalente

SUELO K0

Arcilla Blanda 0,6 ~ 0,82

Arcilla Dura 0,5 ~ 0,8

Grava, Arena Suelta 0,54 Grava, Arena Compacta 0,33

c, ϕ, γ H

coscoscos

Otras geometrías: MÉTODO DE RANKINE (<><>m<>0)

MÉTODO DE LA ESPIRAL LOGARÍTMICA Materiales de interfase

Factor de

fricción (tan )

Angulo de

fricción

Concreto o albañilería con los siguientes materiales de fundación:

Roca intacta, limpia 0.70 35

Grava limpia, mezclas de grava y arena, arena gruesa 0.55 a 0.60 29 a 31 Arena limpia fina a media, arena limosa media a gruesa, grava limosa o arcillosa

0.45 a 0.55 24 a 29

Arena limpia fina, arena limosa o arcillosa fina a media 0.35 a 0.45 19 a 24 Limo arenoso fino, limo no plástico 0.30 a 0.35 17 a 19 Arcilla muy compacta y dura, arcilla preconsolidada 0.40 a 0.50 22 a 26

Arcilla medianamente compacta a compacta y arcilla limosa

0.30 a 0.35 17 a 19

Tablestacado de Acero con los siguientes suelos:

Grava limpia, mezclas de grava y arena, relleno de roca bien graduado con grava triturada

0.40 22

Arena limpia, mezcla limosa de arena y grava, relleno

uniforme de roca dura

0.30 17

Arena limosa, grava o arena mezclada con limo o arcilla 0.25 14 Limo arenoso fino, limo no plástico 0.20 11

Concreto vaciado y tablestacado de concreto con los

siguientes suelos:

Grava limpia, mezclas de grava y arena, relleno de roca bien graduado con grava triturada

0.40 a 0.50 22 a 26

Arena limpia, mezcla limosa de arena y grava, relleno uniforme de roca dura

0.30 a 0.40 17 a 22

Arena limosa, grava o arena mezclada con limo o arcilla 0.30 17

Limo arenoso fino, limo no plástico 0.25 14

DIMENSIONAMIE

NTO DE MUROS

SOSTENIMIENTO

Tipo Esquema Predimensiones

MUROS DE GRAVEDAD

H ≤ 5 m

bo = ( 0,25 ~ 0,3) H b = ( 0,4 ~ 0,6) H

MUROS DE

SEMIGRAVEDAD

H ≤ 5 m

b = (0,5 ~ 0,7) H bo = 0,3 ~ 0,5 m ht = (⅛ ~

1/16) H

b1 = 0,5 ht

MUROS EN VOLADIZO

H ≤ 10 m

bo = 0,2 ~ 0,5 m b1 = (¼ ~ ⅓)B

ht = (⅛ ~ 1/12) H

b = (0,4 ~ 0,7)H

MUROS EN VOLADIZO CON CONTRAFUERTES

H > 10 m

bo = 0,2 ~ 0,3 m

b1 = (¼ ~ ⅓)H ht = (

1/14 ~

1/12) H

b = (0,4 ~ 0,7)H

e = (0,3 ~ 0,6)H a = 0,2 m

MÉTODO DEL FACTOR DE

SEGURIDAD GLOBAL (FSG). CRITERIO DE VUELCO.- Se deberá cumplir lo siguiente:

F.S. VUELCO = 0.20

IZANTESDESESTABILFUERZAS

NTESESTABILIZAFUERZAS

CRITERIO DE DESLIZAMIENTO.- Se deberá cumplir lo siguiente:

F.S. DESLIZAMIENTO = 5.1

ACTUANTESH

SRESISTENTEH

MÉTODO DE LOS ESTADOS LÍMITES

CRITERIO DE VUELCO.- Se deberá cumplir lo siguiente:

ΣM*0 FUERZAS DESESTABILIZANTES ≤

VUELCO

NTESESTABILIZAFUERZAS

CRITERIO DE DESLIZAMIENTO.- Se deberá cumplir lo siguiente:

ΣF*H actuantes ≤

DESLIZ

SRESISTENTEH

MAYORACIÓN O MINORACIÓN DE PARÁMETROS PARA

DISEÑO DE MUROS

Tipo Fórmula Donde Observación

Peso del Muro W*m = 0,9 Wm

Empuje Pasivo P*pc = γ*.z. K*p / 2

γgγ = 1,05

Empuje Activo P*a = γ

* = γ. γ gγ

Coef. de Presión Lateral Pasivo

K*p = tg

2 (45 +

* = tg

-1 (tg/γgtg)

Suelo c-:

γgtg = 1.15

Suelo :

γgtg = 1.10

Coef. de Presión Lateral

Activo K

*a = tg

2 (45 -

*/2) * = tg

-1(tg/γgtg)

Cohesión c* =

γgc = 1,35

Empuje debido a la

Sobrecarga P

*s = q

*s = q. γf .K

Para carga muerta:

γf = 1,4

Empuje debido del agua P*w = γω.z P

*w = Pw

Empuje debido a la subpresión

P*wsp = Pwsp

VALORES DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD ADICIONAL

Condiciones de trabajo encontradas

Tipo de fallo YS

Favorables

Leve 1

Grave 1.05

Muy Grave 1.05

Normales

Leve 1.05

Grave 1.05

Muy Grave 1.1

Desfavorables

Leve 1.05

Grave 1.1

Muy Grave 1.1

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