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    CAPITULO 5GEOTÉCNIA

    5.1 General

    5.1.1 Alcance del Capítulo: Este capítulo rige el diseño de los elementos geotécnicos que puedenestar vinculados a una edificación. Estos son: cimientos superficiales, cimientos profundos,estructuras de retén y excavaciones.

    5.1. Definicin de In!eniería Geot"cnica: !a "ngeniería #eotécnica es una componenteespeciali$ada de la "ngeniería %ivil. %omprende la Mecánica de Suelos, la Mecánica de Rocas y la Ingeniería Geológica. %omo tal, re&ne 'a(o un solo término los principios de estas disciplinas,dedicadas al comportamiento de los materiales que forman la corte$a terrestre.

    5.1.) Definicin de Profe#ional Idneo: !os aspectos de diseño tratados en este capítulo de'en ser implementados por un *rofesional "dóneo. Esto incluye "ngenieros %iviles y otros *rofesionalesvinculados a disciplinas afines, con amplia experiencia o estudios avan$ados en el campo de la

    "ngeniería #eotécnica.

    5.$ E%ploracin de #itio#

    5..1 O&'eti(o: El o'(etivo de un programa de exploración geotécnica, es definir las condicionesgeológicas del sitio 'a(o consideración. Esto involucra determinar la distri'ución de materialesgeológicos presentes, las propiedades físicas de estos materiales y la presencia y distri'ución dedetalles geológicos en dic+os materiales.

    5.. )"todo *  Alcance: El método de exploración utili$ado y su alcance, de'e a(ustarse a lasnecesidades del proyecto. e de'en elegir métodos que permitan descri'ir confia'lemente los suelos

    y rocas encontrados en el sitio y las condiciones del agua su'terr-nea. *or lo tanto, el uso de perforaciones manuales no ser- permitido. !a exploración de'e anticipar las modalidades de falla posi'les, de manera que su alcance y los métodos utili$ados, se planifiquen específicamente para queidentifiquen aquellas características del sitio que puedan estar involucradas en los mecanismos defalla postulados.

    5..) +e#pon#a&ilidad: El alcance de la investigación la definir- el *rofesional "dóneo encargadodel proyecto. olo de'e concluir cuando la distri'ución y características de los materiales presentesse conocen con suficiente precisión para permitir el diseño confia'le de los elementos geotécnicos del proyecto.

    5.. Alcance )íni,o de la In(e#ti!acin: En el caso de que se utilicen solo perforaciones para laexploración de un sitio, el siguiente c-lculo determina el n&mero mínimo de perforaciones areali$arse.

    N - G A E/$0

    donde: /: n&mero mínimo de perforaciones a reali$arse#: factor de comple(idad geológica 0ver %uadro 5...12: -rea de la estructura en miles de metros cuadrados

      53 1

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    E: factor que depende del tipo de estructura 0ver %uadro 5...

    Cuadro 5.$..1 2actor de Co,ple'idad Geol!ica

    Condicione# Geol!ica# G4niformes .6

    2lgo varia'les 1.

    7uy varia'les 1.)

     /892:

    El factor # tiene que corresponder a las condicionesgeológicas encontradas al finali$ar el estudio, por lo que puede ser necesario reevaluar este par-metro durante lae(ecución de la investigación del sitio.

    Cuadro 5.$..$ 2actor de Caracterí#tica de la E#tructura

    E#tructura E

    e 1 ó plantas, galeras 1.5

    e ) a ; plantas ).

    e 1 a 1; plantas .

    e plantas o mas 5.

    5..5 Profundidad de la In(e#ti!acin: !a profundidad de las perforaciones se extender- +asta penetrar un mínimo de 1.5 m en roca sana competente, excepto en los siguientes casos:

    1. %uando se pueda utili$ar $apatas para columnas, paredes, o muros, las perforaciones podr-ndescontinuarse a una profundidad igual a dos veces el anc+o menor de la $apata, a partir delfondo de la misma. in em'argo, al menos una perforación de'er- extenderse +asta una profundidad igual a cinco veces el anc+o menor de la $apata, o +asta la roca 0cualquiera quesea menor.

    . %uando se requiera usar pilotes de fricción, por encontrarse la roca competente a gran

     profundidad, se podr-n descontinuar las perforaciones a una profundidad de 1< del largoestimado de los pilotes.

    5..= Propiedade# de lo# )ateriale# Geol!ico#: El diseño de los elementos geotécnicos de unaedificación, requiere la cuantificación de las propiedades físicas de los materiales geológicos en elsitio.

    5..=.1 De#cripcin de 3uelo#: !a >igura 5..=.1 presenta el sistema de %lasificación4nificada de los suelos propuesta por %asagrande 01, ), =, que es la +erramienta

      53

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    fundamental para clasificar suelos. in em'argo, el sistema fue desarrollado principalmente para suelos de origen sedimentario, en -reas de clima templado. !os suelos de origen residual,que son comunes en -reas de clima tropical, no siempre se prestan a una descripciónapropiada con este sistema.En estos casos, a falta de un est-ndar apropiado, el *rofesional "dóneo encargado de'edecidir como me(or descri'ir suelos residuales de una manera &til y significativa 0, ?, 5.

    5..=. De#cripcin de +oca#: !a descripción de rocas y rocas meteori$adas de'e consistir de la litología 0tipo de roca, grado de meteori$ación, estructura geológica principal 0estratos,fallas, etc. y estructura geológica secundaria 0fracturas, grietas, espe(os de falla o@slicAensides@ y otras discontinuidades menores. !as referencias y == presentandescripciones detalladas de estos par-metros. !a referencia 1 presenta formas pr-cticas paradescri'ir maci$os de roca. !os an-lisis microscópicos de secciones delgadas pueden ser degran ayuda a estas descripciones. !os %uadros 5..=..1, 5..=.. y 5..=..) resumen lasdescripciones '-sicas de la roca y el manto rocoso.

    5..=.) Propiedade# 4ndice de lo# 3uelo#: e conocen como propiedades índice de los suelos

    la densidad, porosidad, relación de vacíos, gravedad especifica, contenido de +umedad,limites de 2tter'erg y algunos otros par-metros descriptivos generales, similares a éstos. !asreferencias , ), , =, );, 6, 51 y 5 presentan las definiciones de estas propiedades ydescri'en procedimientos para su determinación.

    5..=. Propiedade# In!enierile# de 3uelo# * +oca#: e conocen como propiedadesingenieriles de los suelos y rocas, la resistencia, la compresi'ilidad y la permea'ilidad. Estos par-metros pueden determinarse con prue'as de la'oratorio, prue'as de campo reali$adas en3sitio, o mediante estimaciones y c-lculos 'asados en experiencias previas. El *rofesional"dóneo encargado, de'er- decidir cual0es recurso0s utili$ar en cada caso. Bequiere contar con el criterio *rofesional para definir la aplica'ilidad de cada una de estas fuentes de

    información. !as referencias , ), , =, )?, =, 6 y 5) presentan las definiciones de estas propiedades y descri'en procedimientos para su determinación.

    5..=.5 Prue&a# de La&oratorio * Ca,po Típico: El %uadro 5..=.5.1 presenta una lista de prue'as de la'oratorio y campo típicas en la "ngeniería #eotécnica, con su respectivanormativa 297.

    5..=.= alore# Típico# de Propiedade# de 3uelo# * +oca#: !a %uadro 5..=.=.1 presentavalores típicos de varias propiedades para diversos tipos de suelos y rocas. Estos valores pueden servir de guía preliminar +asta que el *rofesional "dóneo encargado los confirme, orealice un programa de prue'as de campo yCo la'oratorio, que a su discreción proporcione los par-metros requeridos.

    5..=.6 Correlacin con Prue&a# de Ca,po: !a prue'a de penetración est-ndar 0*9, quees de uso generali$ado en nuestro medio, a menudo proporciona guías para cuantificar  par-metros de resistencia y de rigide$ de los suelos investigados. !a >igura 5..=.6 0amuestra: correlaciones entre los valores *9 y el -ngulo de fricción interna para suelos

    53 )

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    2i!ura 5.$.6.1 3i#te,a de Cla#ificacin Unificada de 3uelo# 1$7 $87 $60

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    Cuadro 5.$.6.$.1 Dure9a * +e#i#tencia de la# +oca#

    Dure9a +e#i#tencia

    +an!o de+e#i#tenciaNo:Confinada;u  )Pa0

    De#cripcin de la +oca Tipo de +oca

    BD37uy suave

    Extremadamentedé'il

    1

    >-cilmente mellada y

     pulveri$ada con la uñaFcortada y tallada concuc+illoF se fractura con

     presión manual ligera. edesintegra con un sologolpe del martillo.

    Bocas pirocl-sticas y

    sedimentarias con fuertealteración +idrotermal.2rcillas esquistosas, ti$a, salde roca, piedra (a'ón.al'anda 0gouge.

    BD31uave

    7uy dé'il 1 3 5

    e mella y pulveri$af-cilmente con uncuc+illo o con presiónligera del pico delmartillo. e puede rallarcon la uña. e fracturacon presión manual ligeraa moderada.

    Bocas sedimentarias yvolc-nicas extrusivasformadas de partículas finascon fuerte alteración aminerales arcillosos: to'asalteradas, areniscas y lutitas.

    BD37oderadamentesuave

    é'il 5 3 5

    e puede mellar +asta mm de profundidad conel cuc+illo o con presiónmoderada a alta del picodel martillo. e fracturacon un golpe ligero delmartillo o con presiónmanual alta.

    Bocas pirocl-sticas conmatri$ alterada a mineralesarcillosos, tales como losaglomerados to'-ceos. Bocassedimentarias cl-sticas concementación po're oinexistente: conglomerados.

    BD3)7oderadamentedura

    7oderadamentefuerte

    5 3 5

    e puede rallar concuc+illo o presión ligera amoderada de la punta del

     pico del martillo. efractura con un golpe

    moderado del martillo.

    Bocas pirocl-sticas, conmatri$ poco alterada o sinalteración. Bocassedimentarias concementación calc-rea.

    BD3ura

    >uerte 5 3 1

    *uede ser rallado con elcuc+illo y con dificultadcon el pico del martillo,usando fuerte presión. efractura con un golpefuerte del martillo.

    Bocas pirocl-sticas, 'iensoldadas, ignim'ritas ycali$asF rocas sedimentariasfuertemente cementadas,areniscas calc-reas.

    BD357uy dura

    7uy fuerte 1 3 5

     /o se puede rallar con elcuc+illo ni con el pico delmartillo. e fractura conrepetidos golpes fuertesdel martillo.

    Bocas ígneas intrusivas comogranito, ga'ro, ígneasextrusivas como 'asaltos yandesitas, metamórficas comoel m-rmol.

    BD3=

    Extremadamentedura

    Extremadamentefuerte G5

     /o se puede rallar con elcuc+illo ni con el pico del

    martillo, se astilla confuertes golpes del martillode geólogo.

    Bocas metamórficas como la

    cuarcita, dolerita y tam'iénalgunos 'asaltos.

    2daptado de las referencias ,;,11 y 5;

      53 5

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    Cuadro 5.$.6.$.$ Grado de )eteori9acin

    Grado de)eteori9acin

    No.Caracterí#tica# cau#ada#

    por la ,eteori9acin;uí,ica

    Caracterí#tica#cau#ada# por la,eteori9acin

    ,ec

    in decoloración nioxidación.

    "ntacta, sinseparaciones

     /o +ay cam'ios. /o +aysoluciones.

    Besuena cuando se golpeacon el martillo de geólogo.Excavación en roca si la rocaes dura.

    !igeramente meteori$ada a ana

    !igeramente

    meteori$ada H

    ecoloraciones yoxidación en la superficieo +asta corta distancia deésta. En las fracturas la

    decoloración puede sercompleta y la mayoría est-oxidada. 2lgunoscristales de feldespato

     pierden el 'rillo.

    in separacionesvisi'les, intacta.

    *reservada. eo'servalixiviaciónmenor de

    algunosminerales.

    Besuena cuando se golpeacon el martillo de geólogo.!a masa rocosa no se +ade'ilitado. Excavación en

    roca si la roca es dura.

    !igeramente a 7oderadamente meteori$ada

    7oderadamentemeteori$ada

    H7

    !a decoloración yoxidación se extienden ala masa rocosa. !asuperficie de todas lasfracturas est-n decoloradasy oxidadas. !os mineralesferro magnesiano seoxidan y los cristales defeldespato se opacan.

    e o'serva laseparación parcialde los límites entrelos minerales.

    *or lo general, latextura a&n se

     preserva. !amayoría de losmineralessolu'les se +anlixiviado.

    El martillo no resuena algolpear la roca. !a masaest- un poco de'ilitada.ependiendo del grado defracturamiento, usualmentese considera excavación enroca, excepto en rocasnaturalmente dé'iles comolutitas y esquistos.

    7oderada a muy meteori$ada

    7uymeteori$ada

    HD

    Boca decolorada yoxidada. !os mineralesferro3 magnesianos y loscristales de feldespatos se+an alterado ytransformado en arcilla

     parcialmente, se producela disgregación in3situ.9odas las fracturas est-noxidadas y decoloradas,las superficies sonfria'les.

    eparación parcial,la roca

    !a textura est-alterada por ladesintegraciónquímica:+idratación yarcillicificación.!os mineralessolu'les est-ncompletamentelixiviados.

    onido apagado cuando segolpea con el martillo, sefractura con presión manualmoderada a fuerte, o con ungolpe ligero del martillo sinreferencia a los planos dede'ilidad de la masa, talescomo venas, o fracturas muyfinas. 4sualmenteexcavación com&n.

    %ompletamente meteori$ada

    uelo residual B

    uelo, se

     preserva parcialo totalmente latextura de laroca.

    e desmenu$a con las

    manos, los mineralesresistentes como el cuar$o, pueden estar presentes enformas de vetillas o diques.iempre excavación com&n.

    2daptado de la referencia 5;

      53 =

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    Cuadro 5.$.6.$.8 De#cripcin de Di#continuidade#

    1: E#pacia,iento de la# Di#continuidade#

    De#cripcin E#paciado De#i!nacin de la )a#a +oco#a

    7uy espaciadas G.m ólidaEspaciadas .=m .m 7asiva7oderadamente espaciadas .m .=m Iloques%ercanas .=m a .m >racturada7uy cercanas .=m 9riturada

    $: Condicin de la# Di#continuidade#

    A#pere9a Apertura E#pe#or de +elleno+u!o#a Ondulada Plana 7uy cerradas in separación !impias, sin relleno

    a. Escalonada a. Bugosa a. Bugosa %erradas 1 mm *elícula muy delgada '. !isa '. !isa '. !isa 7oderadamente a'ierta 1 a ) mm *elícula moderadamente finac. Especular c. Especular c. Especular 2'ierta ) a 1 mm *elícula delgada

    7uy a'ierta 1 a ) mm Espesor moderadoG ) mm Espeso

    8: +=D7 De#i!nacin de la Calidad de la +oca

    De#cripcin cualitati(a +=D >Excelente ; J 1

    Iuena 65 J ;Begular 5 J 65*o're 5 J 5

    7uy *o're 5

    n perforaciódeintervalodellongitud

    mm155 n&cleodelongitud BK:

      〉∑=

    : Per#i#tencia de la Di#continuidad 5: Orientaciniscontinua 1 m En afloramientos: mida dirección y 'u$amiento con 'r&(ula ilva2penas continua 1 a ) m En n&cleos no orientados: 0mídase a partir del e(e vertical7oderadamente continua ) a 1 m !as (untas 'u$an en diferentes -ngulos7uy continua 1 a ) m !a mayoría de las (untas son paralelas a la estratificación2ltamente continua G ) m 2lgunas (untas son verticales

    6: )ateriale# de +elleno ,* !a fractura est- seca y no presenta evidencia de circulación de flu(os, pero parece posi'le.H !a fractura est- seca pero muestra evidencia de circulación de flu(os, tales como manc+as, lixiviación y vegetación.>H El relleno est- +&medo, pero no se o'serva la presencia del fluido.>* !a fractura muestra precolación. Est- +&meda con gotas de agua ocasionales.>> !a fractura emite flu(o continuo a 'a(a presión. El material de relleno presenta signos de lixiviación o socavación.>>% !a fractura emite un flu(o continuo a presiones moderadas a altas. El material de relleno puede +a'erse lavado.

    Adaptado de la# referencia# $7@7117575 * 5@

      53 6

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    Cuadro 5.$.6.5.1 En#a*o# Típico# del La&oratorio * Ca,po Utili9ado# en la In!eniaríaGeot"cnica

    Tipo de Condicin Propiedad del 3uelo Nor,ati(a

    Ensayos Nndice

    %ontenido de DumedadDumedad, material org-nico y tur'a*eso Específico

    #ravedad Específica9amaño de *artículas 09ami$ado eDidrométrico!ímites de 2tter'ergEquivalente de 2rena 0Eensidad m-xima y mínima en suelos no3co+esivoifracción por Bayos O

     pD de suelos

    297 1=297 ;69u'o acamuestras o 7uestras aIloque297 ?5, % 16297

    297 )1?297 1;

    297 ;297 9* 6;297 ;6

    *ermea'ilidad %a'e$a %onstante%a'e$a Paria'le

    297 )297 5?

    2sentamiento

    %onsolidación%olapso%ontenido 8rg-nico%ompactación 0*roctor Est-ndar%ompactación 0*roctor 7odificado

    297 )5297 5)))297 ;6297 =;?297 1556

    uelo Expansivo Dinc+amientoNndice de Expansión 297 5=297 ?;

    Besistencia al %orte

    Besistencia a %ompresión /o %onfinadaEnsayo 9riaxial /o %onsolidado 3 /orenado 044Ensayo 9riaxial %onsolidado 3 /o renado0%4%orte irecto%orte 2nular Peleta en 7iniatura

    297 1==, ;)?

    297 ?5

    297 6=6297 )?297 ==6297 =?

    Erosión 2rcilla ispersiva 297 =6

    *avimentos y eterioroBelación de oporte de %alifornia 0%IB*avimentos: Palor de QBR

    ulfato

    297 1??)297 ?

    2n-lisis Kuímico

    Ensayos de %ampo

    *enetración Est-ndar 0*9*enetración de %ono 0%*9Peleta de %ampo 0>P9*rue'a de *laca*rue'a de %arga en *ilotes

    297 15?=297 )1297 56)297 11;297 11)

      53 ?

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    Cuadro 5.$.6.6.1 alore# Típico# de Propiedade# de 3uelo# * +oca#

    I. Propiedade# Co,une# de 3uelo# Arcillo#o# +eferencia 1$0

    Con#i#tencia N 3PT0 Prue&a )anual  #aturada !Bc,80 Uc Pa0

    ura G ) ifícil de mellar G . G 7uy firme 153) 7ellada con las uñas .? 3 . J >irme ?315 7ellada por el pulgar 1.; 3 .? 1 3 7edianamente firme 3? 7oldeada con presión

    fuerte1.6= 3 1.; 5 J 1

    uave 3 7oldeada con presión leve 1.= 3 1.6= 5 J 57uy suave e estru(e entre los dedos 1. 3 1.= 3 5

    donde: /0*9 S resultado de la prue'a de penetración est-ndar 0golpes por pieγ  saturada S peso unitario saturado4c S resistencia a compresión no3confinada

    II. Propiedade# Co,une# de 3uelo# Granulare#7 No:Coe#i(o# +eferencia 1$0

    )aterial Co,pacidad Den#idad+elati(a

    N3PT0

     #eca !Bc,80

    +elacinde(acío#

    n!ulo defriccininterna

    #H: gravas 'iengraduadas, me$clasde grava y arena

    ensa7ediauelta

    65<5<5<

    ;55 ?

    .1.?1.;6

    ..?.)=

    °)=°)°

    #*: gravas malgraduadas, me$clasde grava y arena

    ensa7ediauelta

    65<5<5<

    65

    .1.;1.?)

    .)).);.6

    )?°)5°

    )°H: arenas 'iengraduadas, arenasgravosas

    ensa7ediauelta

    65<5<5<

    =5)5 15

    1.?;1.6;1.6

    .).;.56

    )6°)°)°

    *: arenas malgraduadas, arenasgravosas

    ensa7ediauelta

    65<5<5<

    5) 1

    1.6=1.=61.5;

    .5.=.=5

    )=°))°;°

    7: arenas limosas ensa7ediauelta

    65<5<5<

    55 ?

    1.=51.551.;

    .=.6.?

    )5°)°;°

    7!: limosinorg-nicos, arenas

    muy finas

    ensa7edia

    uelta

    65<5<

    5<

    )5

    1.;1.1

    1.)5

    .?.;

    1.

    ))°)1°6°

    donde:   γ seca: peso unitario seco

      53 ;

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    Cuadro 5.$.6.6.1 alore# Típico# de Propiedade# de 3uelo# * +oca# cont.0

    III. Coeficiente# de Per,ea&ilidad Típico# de 3uelo# +eferencia 1$0

    )aterial Coeficiente de Per,ea&ilidad c,B#e!0#rava fina a gruesa, limpia 1#rava fina mal graduada 52rena muy gruesa, limpia )2rena gruesa, uniforme .2rena mediana, uniforme .12rena fina, uniforme x 13

    2rena limosa y grava, 'ien graduada x 13

    2rena limosa 1 x 13

    !imo uniforme .5 x 13 2rcilla arenosa .5 x 13

    2rcilla limosa .1 x 13

    2rcilla 0) a 5< de las partículas tamaño arcilla .1 x 13

    2rcilla 0G 5< de las partículas tamaño arcilla 1 x 13 ;

    I. Propiedade# El

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    . Propiedade# Típica# de 3uelo# +e#iduale#

    2. *ropiedades Nndice de uelos !ateríticos 0Beferencia *ropiedad *oco Bemoldeado 7uy Bemoldeado in esquióxidos!ímite !íquido 56.? =;. 51.)!ímite *l-stico );.5 .1 ).1

    Nndice de *lasticidad 1?.) ?. 1;.#ravedad Específica .? .? .=6ensidad 7-xima *roctor 1).) 1). 1).?Dumedad 8ptima *roctor )5 ).5 ;.5

    I. 4'icación de suelos lateríticos en el %uadro de *lasticidad 0Beferencia

    %. *ropiedades de Besistencia de uelos !ateríticos y 2ndisols 0Beferencia Beferencia 9ipo de

    suelo*eso unitario

     promedio0A/Cm)

    Tngulo defricción interna0rango

    Tngulo defriccióninterna0promedio

    %o+esiónen A/Cm0rango

    %o+esiónen A/Cm0promedio

    Pargas01;66

    !aterita ° 3 ))° ?° 3 5;

    9uncer et al.01;66

    2ndisol 1).6° 3 56° °

    ? 3 )5 1=)

    >oss01;6)

    2ndisol 11.5 )=° 3 )?° )6° 3 ? 5

    . Nndice de %ompresión en función del !ímite !íquido para uelos Besiduales 0Beferencia

    Cuadro 5.$.6.6.1 alore# Típico# de Propiedade# de 3uelo# * +oca# cont.0

    I. Propiedade# Típica# de +oca# +eferencia 1$0  5311

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    Tipo Te%tura E#tructura  d !Bc,80 Uc Pa0 E )Pa0

    ÍGNEAS

    #ranito #ruesa amediana

    7asiva, con (untasmuy espaciadas

    .=; 6, J 165, ?, J;,

    iorita #ruesa a

    mediana

    7asiva, con (untas

    muy espaciadas

    .? 6, J 165, )5, J

    5=,#a''ro #ruesa amediana

    7asiva, con (untasmuy espaciadas

    .?? 15, 31, ;, J?,

    Biolita >ina 7asiva, con muc+as (untas

    .5; 6, J 165, )5, J5=,

    2ndesita >ina 7asiva, con muc+as (untas

    .== 6, J 165, , J=),

    Iasalto >ina 7asiva, con muc+as (untas

    .?5 15, 31, ;, J;,

    8'sidiana Pidriosa 7asiva . 1, J 5=, 6, J?,

    9o'a #ruesa %eni$as cementadas 1.= 1, J 6, 1, J6,

    METAMÓRFICAS

    #neiss #ruesa amediana

    Iandeada a foliada .6 6, J 1, ?, J5=,

    Esquisto >ina >oliada .=6 )5, J 15, 1, J)5,

    *i$arra >ina >ormada de placas .=; 6, J 1, )5, J5=,

    %uar$ita >ina 7asiva, fina, con pocas (untas

    .== 15,35, , J5=,

    7-rmol >ina a muyfina

    7asiva, fina, con pocas (untas

    .=; ?, J 1, ;, J6,

    erpentina Parias 7asiva, a menudosuave

    .5) 6, J 6, 6, J)5,

    SEDIMENTARIAS

    %onglomerado #ruesa,redondeada

    Estratificada,cementada

    .? )5, J 15, 6, J)5,

    Irec+a #ruesa,angular

    Estratificada,cementada

    .5) )5, J 15, 6, J)5,

    2renisca 7ediana Estratificada,cementada

    .)5 ?, J ?, 6, J1,

    !imolita >ina Estratificada,cementada

    1.? 3 . 6 J )5, ), J1,

    !utita 7uy fina !aminada, puede serinesta'le

    1.= 3 . 6 J )5, ), J1,

    %ali$as >ina 7asivas,estratificada, solu'le

    .= )5, J 15, 1, J,

    olomita >ina 7asiva, algo de

    recristali$ación

    .=6 ;, J 1, ?, J

    5=,

      531

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    granularesF y una correlación aproximada entre los valores de *9 y el 7ódulo deElasticidad para suelos granulares. !a >igura 5..=.6 0' muestra: correlaciones entre losvalores *9 y para suelos co+esivos descritos por su Nndice de *lasticidad y grado de so'reconsolidación. Estas correlaciones se presentan como una guía general 'asada en e(emplosdados en la literatura técnica. El *rofesional "dóneo encargado de'e decidir en cada caso particular, si estas correlaciones son apropiadas, si requiere una correlación diferente, o sirequiere un programa de prue'as que proporcione mediciones directas de los par-metros deinterés.

    5..6 Contenido de un Infor,e de E%ploracin de 3itio#.   El informe de investigación geotécnicade un sitio, tam'ién llamado frecuentemente el estudio del suelo, de'e incluir como mínimo lasiguiente información:

    1. 4na descripción del entorno geológico del sitio.. 4na descripción detallada de los materiales encontrados en el proceso de exploración,

    incluyendo la medición, extrapolación, o estimación de las propiedades mec-nicas e +idr-ulicasde los suelos y rocas, relevantes al diseño de los elementos geotécnicos del proyecto.

    ). Becomendaciones para el diseño de los elementos geotécnicos, que constituyen el propósitodel estudio. Estas pueden ser:• %apacidad de oporte 2dmisi'le en el caso de cimientos 0aquella que no ocasione una falla

     por capacidad de soporte o asentamientos inadmisi'les.• 7agnitud y istri'ución de presiones laterales en el caso de estructuras de retén.• *ermea'ilidad de los estratos de interés en el caso de un sistema de drena(es su'terr-neos.

    . !a clasificación del sitio en 'ase a los 9ipos de *erfiles de itio 02 +asta > descritos en laección .1...

    5.8 Di#eHo de Ci,iento# 3uperficiale#

    5.).1 Definicin: !os cimientos superficiales son aquellos que transmiten las cargas de la estructuraa los estratos del suelo m-s cercanos a la superficie. "ncluyen $apatas, $apatas com'inadas ycimientos tipo losa.

    5.). +e;ui#ito: !os cimientos superficiales de'en ser diseñados para que las cargas transmitidas alsuelo no causen fallas de capacidad de soporte, ni asentamientos excesivos que ocasionen daños a laestructura soportada.

    5.).) Capacidad de 3oporte: !a capacidad de soporte se calcular- con la ecuación presentada en la>igura 5.).).

    5.). Efecto de la cercanía a un talud: %uando un cimiento superficial se coloca cerca del 'ordede un talud, la capacidad de soporte admisi'le de'e disminuirse de'ido a que la modalidad de fallavinculada a la esta'ilidad del talud es mas crítica que la modalidad de falla por capacidad de soporteen terreno plano. !a >igura 5.). presenta los resultados de un modelo que ofrece una guía paraanali$ar este pro'lema.

      531)

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    2i!ura 5.$.6.?a Correlacin de Propiedade# )ec

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    2i!ura 5.$.6.?& Correlacin de Propiedade# )ec

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    5.).5  2actore# de 3e!uridad: !os valores de capacidad de soporte &ltima dados en la >igura 5.).)de'er-n ser divididos por un factor de seguridad entre y ) dependiendo del criterio del *rofesional"dóneo encargado, para o'tener la capacidad de soporte admisi'le de diseño. !a definición genéricadel factor de seguridad es la ra$ón de resistencia permisi'le a cargas aplicadas. *ara mantener unarelación inversa con la carga aplicada, la definición de factor de seguridad que se adopte en cadacaso no de'e sumar ni restar términos en el denominador de la ra$ón descrita.

    5.).= A#enta,iento#: 2dem-s de +acer el c-lculo para estimar la capacidad de soporte, esnecesario +acer un an-lisis de asentamientos si existen estratos compresi'les en el sitio. !os procedimientos para el c-lculo de asentamientos son diferentes para suelos co+esivos y suelosgranulares. El an-lisis de asentamientos en suelos co+esivos se +ar- mediante el método propuesto por 9er$ag+i. En suelos granulares se utili$ar- el método propuesto por c+mmertmann.

    5.).=.1 Cigura 5.).=.1.1 0),=, 6, );, 6, 51. Es necesario estimar a varias profundidades, los esfuer$os inducidos por las cargas superficiales. !a >igura 5.).=.1. presenta un modelo aplica'le para este propósito.

    !as referencias 11, , ), 6, );, , 51 y 5 detallan m&ltiples modelos de estimar estosesfuer$os 'a(o diferentes condiciones.

    5.).=. Cigura 5.).=. 0) y. En perfiles de suelos +omogéneos y despreciando los factores % 1 y %, el asentamiento sereduce a:

    ρ  - .6 ; J B E

    Es de interés notar que el método de c+mmertmann tam'ién +a sido utili$ado con éxito en

    suelos residuales 0?.

    5.).=.) Cigura 5.).=. resume los criterios propuestos por Aempton y 7aconald 0= para determinar las magnitudes de los asentamientostolera'les 'a(o diversas condiciones. i los asentamientos calculados exceden los valoresdeterminados como tolera'les en la >igura 5.).=., se +ace necesario reducir la capacidad

    de soporte admisi'le de diseño de manera que se limiten los asentamientos a valores

      531=

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    2i!ura 5.8.8 Capacidad de 3oporte de Ci,iento# 3uperficiale# 117 $87 $?7 $@7 80

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      531?

    2i!ura 5.8. Capacidad de 3oporte de Kapata Cercana a Talud $80

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      531;

    2i!ura 5.8.6.1.1 C

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    2i!ura 5.8.6.1.$ Di#tri&ucin de E#fuer9o# de Jou##ine#; ?0

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    2i!ura 5.8.6.$ C

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    2i!ura 5.8.6. A#enta,iento# Tolera&le par Ci,iento# 3uperficiale# 60

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    5.).6 alore# Típico# de Capacidad de 3oporte Ad,i#i&le: *ara contar con una guía inicial y paratener un punto de comparación, la %uadro 5.).6 presenta valores típicos de capacidad de soporteadmisi'le para diversos tipos de suelos, presentados en la literatura técnica. !os valores dadoscontemplan tanto los criterios de capacidad de soporte, como los de asentamientos permisi'les. inem'argo, estos valores no de'en ser utili$ados sin una investigación de sitios apropiada, quesustente las recomendaciones so're la 'ase de o'servaciones específicas +ec+as en el sitio.

    5.).?  Con#ideracione# E#peciale# en 3uelo# E%pan#i(o#

    5.).?.1  Definicin de 3uelo E%pan#i(o: El término generalmente se aplica a cualquier suelo que tiene un potencial de encogerse o expandirse 'a(o condiciones cam'iantes de+umedad. %uando el suelo se seca, se incrementa la tensión de capilaridad del agua0presión negativa y esto causa que el suelo se contraiga. 2lternativamente, si el suelo gana+umedad, la tensión de capilaridad disminuye y se produce una expansión. 9odo sueloarcilloso de'e ser considerado potencialmente expansivo. 9am'ién, existen rocas que sonsuscepti'les a expandirse. #eneralmente, las rocas arcillosas como pi$arras, lutitas, limolitasy argilitas son expansivos y se de'en tomar las mismas consideraciones que en suelos

    expansivos. En las referencias ), 1, 11, 1, 15, 1;, )=, 5= y 56 se descri'e con m-s detalleel pro'lema de los suelos expansivos.

    5.).?.  Definicin de Kona Acti(a: Est- definida como la $ona en la cual fluct&a elcontenido de +umedad del suelo como resultado de factores clim-ticos yevapotranspiración. En ésta, las condiciones +idrost-ticas producir-n una presión de porosnegativa 0succión del suelo por arri'a del nivel fre-tico. %omo ésta es la $ona de mayorescam'ios de +umedad del suelo, los cam'ios volumétricos del suelo 0+inc+amiento3encogimiento ser-n mayores en esta $ona lo cual afectar- el desempeño de los cimientos yestructuras.

    5.).?.)  Profundidad de la Kona Acti(a7 Ka: !a profundidad de la $ona activa puede ser estimada graficando el contenido de +umedad en función de la profundidad para lascondiciones de estación seca y lluviosa. !a profundidad m-xima de la $ona activa es dondeel contenido de +umedad se +ace constante. En caso de suelos estratificados y comple(os,el contenido de +umedad se de'e normali$ar con respecto al Nndice de *lasticidad o elNndice de !iquide$. 2 falta de información, la profundidad de la $ona activa se puedeestimar como sigue:

    •   Relativo al Nivel Freático: !a $ona activa se extender- +asta el nivel fre-tico, Ma U=.m

    Cuadro 5.8.? alore# No,inale# de Capacidad de 3oporte Ad,i#i&le (alore# en)Pa0

    Tipo de )aterial Con#i#tencia en #itio +an!o Co,n alor +eco,endado

      53)

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    )Pa0 )Pa0Boca masiva cristalinaígnea y metamórfica0granito, diorita, 'asalto,gneiss, conglomerado

    Boca dura e intacta = a 1 ?

    Boca metamórfica

    laminada 0pi$arra,esquistos

    Boca medio dura e

    intacta

    ) a ).5

    Boca sedimentaria 0lutitadura cementada, limolitas,areniscas, cali$as sincavidades

    Boca medio dura eintacta

    1.5 a .5

    7anto de rocameteori$ada o fracturadade cualquier tipo exceptorocas altamente arcillosas0lutitas

    Boca suave .? a 1. 1

    !utitas u otras rocasaltamente arcillosas encondiciones intactas

    Boca suave .? a 1. 1

    7e$cla 'ien graduada desuelos finos y gruesos:toscas firmes, me$clasaltamente consolidadas dearcilla y cantos rodados

    7uy compacta .? a 1. 1

    #rava, me$clas de grava yarena, me$cla de cantosrodados y grava

    7uy compactamedio compactasuelta

    .= a 1. a .6. a .=

    .6.5.)

    2rena gruesa a mediana,arena con poca grava

    7uy compactamedio compactasuelta

    . a .=. a ..1 a .)

    ..)

    .152rena fina a mediana,arena limosa o arcillosamediana a gruesa

    7uy compactamedio compactasuelta

    .) a .5. a ..1 a .

    .).5.15

    2rena fina, arena limosa oarcillosa fina

    7uy compactamedio compactasuelta

    .) a .5. a ..1 a .

    .).5.15

    2rcilla inorg-nica+omogénea, arcillaarenosa o limosa

    7uy firme a duramedio firme a firmesuave

    .) a .=.1 a .).5 a .1

    ..

    .5!imo inorg-nico, limoarenoso o arcilloso, limocon arcillas y arenasestratificadas

    7uy firme a duramedio firme a firmesuave

    . a ..1 a .).5 a .1

    .).15.5

    •   Relativo a la Presión de Hinchamiento: Ma ser- +asta donde la presión de+inc+amiento sea mayor o igual a la presión total en el suelo, incluyendo las cargas delcimiento.

    •   Relativo al clima: 3D&medo: Ma S ).m 3emi3+&medo: Ma S .5m3eco: Ma S =.m

    Estas recomendaciones no reempla$ar-n una adecuada investigación de sitio y la'oratorio,ni la evaluación del *rofesional "dóneo.

      53

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    5.).?. 2actore# ;ue afectan el co,porta,iento e%pan#i(o de lo# #uelo# : Existennumerosos factores que afectan el comportamiento expansivo de los suelos. !os principalesfactores son la accesi'ilidad del agua, la cantidad y tipo de arcillas en el suelo y la reduccióndel esfuer$o efectivo. 8tros factores adicionales son discutidos en el %uadro 5.).?..1.

    5.).?.5 +econoci,iento e Identificacin de 3uelo# E%pan#i(o#: Existen cuatro métodosde clasificación e identificación de suelos expansivos 0%uadros 5.).?.5.1, 5.).?.5. y5.).?.5.), y >igura 5.).?.5.1:

    1. *rimero, la experiencia local indicar- si existen suelos potencialmente expansivos. El%uadro 5.).?.5.) resume algunas o'servaciones que pueden ser indicativas de la presencia de un suelo potencialmente expansivo.

    . !a identificación mineralógica y tipo de mineral de arcilla son &tiles en laidentificación de suelos potencialmente expansivos, pero no determinan la magnitudde +inc+amiento del suelo.

    ). !os métodos indirectos tales, como las *ropiedades Nndice, %lasificación, *otencial a%am'ios Polumétricos 0*P%, 2ctividad, etc., son excelentes +erramientas para

    evaluar el potencial de +inc+amiento de suelos, pero no se de'en usar independientemente, y se requiere de la determinación de m-s de una prue'a paraevitar conclusiones erróneas.

    . !os métodos directos ofrecen la me(or opción para determinar el potencial deencogimiento e +inc+amiento de un suelo. !a prue'a de %onsolidación eDinc+amiento so're muestras no3alteradas 0297 35= ofrece un método directo para evaluar el +inc+amiento3encogimiento de suelos y los par-metros necesarios parael diseño de cimientos so're suelos expansivos. 9odo cimiento diseñado para resistir los cam'ios volumétricos de un suelo de'e estar respaldado por un n&merorepresentativo de esta prue'a u otra prue'a que pueda determinar la relación decam'io de volumen y cam'io de esfuer$o.

    5.).?.= Prediccin de Minca,iento Existen varios métodos para predecir la magnitudde expansión de un suelo. in em'argo, se recomienda el método que se 'asa en la presiónde +inc+amiento medida en una prue'a de consolidación3+inc+amiento 0297 35=.!a presión de +inc+amiento en muestras no alteradas se puede medir por dos métodos: 1 prue'a de expansión li're y prue'a de volumen constante.

      535

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    Cuadro 5.8...1 2actore# ;ue Influ*en el Enco!i,iento:Minca,iento de lo# 3uelo#

    2actor De#cripcin

    137ineralogía de las 2rcillas !os minerales de arcilla ex+i'en diferentes características expansivas. !acapacidad de la masa de suelo a expandirse depende enteramente del tipo ycantidad del mineral de arcilla presente.!os 7inerales de arcilla que causan los cam'ios volumétricos son del grupomectita 07ontmorilonita y Permiculita. "litas y %aolinitas son raramenteexpansivos, pero pueden sufrir cam'ios volumétricos cuando el tamaño de sus

     partículas son muy pequeñas 0 .1um.3 Kuímica del 2gua

    u'terr-nea%ationes de odio, %alcio, 7agnesio y *otasio disueltos en el agua sona'sor'idos so're la superficie de las arcillas como cationes intercam'ia'les

     para 'alancear las cargas eléctricas superficiales. ependiendo del tipo decatión intercam'ia'le, se alteraran las propiedades expansivas de un suelo.

    )3 ucción en el uelo !a succión en los suelos esta representada por presión de poros negativa enlos suelos no3saturados. 2 mayor succión, mayor +inc+amiento.

    3 *lasticidad En general, los suelos que presentan un comportamiento pl-stico so're unrango grande de contenidos de +umedad, y que tienen un alto !ímite !íquido,tienen un gran potencial al encogimiento e +inc+amiento.

    53 Estructura y 2rreglo de*artículas del uelo

    2rcillas con una estructura >loculada tienden a ser m-s expansivos que lasarcillas con estructura dispersa.

    =3 ensidad eca "nicial 4na densidad alta, usualmente, significa que las partículas de suelo est-n m-scerca, lo cual indica que existen mayores fuer$as de repulsión entre partículasy por ende mayor tendencia a +inc+amiento cuando a'sor'e agua.

    63 %ondición de Dumedad"nicial

    4n suelo expansivo desecado tiene mas afinidad al agua o la alta succión queel mismo suelo a mayor contenido de +umedad. 2 menor +umedad inicialmayor expansión.

    ?3 Pariaciones de Dumedad !os cam'ios de +umedad en la $ona activa del perfil de suelo son los quedefinen el +inc+amiento o encogimiento.

    ;3 %lima Evapotranspiración y precipitación +acen fluctuar la +umedad del suelo.

    13 %ondiciones del 2guau'terr-nea

    >luctuaciones en el nivel fre-tico contri'uyen a los cam'ios de +umedad.

    113 rena(es y 8tras fuentes deagua

    9u'erías rotas, riego, etc. producen cam'ios en el contenido de +umedad delos suelos.

    13 Pegetación Tr'oles, ar'ustos y grama a'sor'en +umedad del suelo, produciendo $onas de+umedad diferencial.

    153 *ermea'ilidad de la 7asadel uelo

    4na permea'ilidad alta, de'ida a la presencia de grietas y fisuras en la masadel suelo, permite una migración de agua mas r-pida y una mayor velocidadde expansión,

    1=3 9emperatura El incremento de la temperatura causa que la +umedad se difunda a $onasm-s frescas de'a(o de pavimentos o edificios

    163 Distoria de Esfuer$os 4n suelo so're3consolidado es m-s expansivo que uno normalmenteconsolidado.

    1?3 %ondiciones de Esfuer$os"niciales 4na reducción considera'le de los esfuer$os iniciales en un estrato, producir-un gran rela(amiento y por ende mayores cam'ios volumétricos.1;3 %ondiciones de %arga !a magnitud de los esfuer$os en los cimientos afecta el potencial de cam'io

    de volumen a ocurrir. 2 mayor esfuer$o, menor cam'io volumétrico. *erfil del uelo El espesor y posición del estrato expansi'le determinan la magnitud y

    velocidad de +inc+amiento.

    +eferencia# 87 17 117 17 157 1@7 867 56 * 5?

    Cuadro 5.8..5.1 E(idencia# 2í#ica# para el +econoci,iento de 3uelo# E%pan#i(o#

      53=

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    Tipo de E#tructura Oer(acione#Piviendas 3 istorsión y agrietamiento de pisos

    3 *uertas y Pentanas desalineadas3 #rietas en las paredes 0verticales, diagonales y +ori$ontales3 %olumnas inclinadas y vigas con grietas de cortante

    7uros 3 *andeo de muros de sótanos y exagerada inclinación3 #rietas +ori$ontales entre muros y paredes

    *avimentos 3 uperficies irregulares y onduladas3 2grietamiento longitudinal3 #rietas piel de cocodrilo

    %anales 3 2grietamiento general del revestimiento3 %am'ios de pendiente

    Cuadro 5.8..5.$ Prue&a# para el +econoci,iento de 3uelo# E%pan#i(o#Prue&a +eferencia Propiedade# In(e#ti!ada# Para,ento#

    Deter,inado#Prue&a# )ineral!ica#ifracción por Bayos O 297 9* 6; imensiones, características

    de los cristales y tipo demineral de arcilla

    7ineral predominante

    7icroscopio Electrónico 9amaño y forma de las partículas de arcilla

    7ineral predominante

    %apacidad de "ntercam'io %atiónico0%E%

    4 oil %onservationervice

    eficiencia de %arga y2ctividad de las partículas dearcilla

    %E% 0megC1g%E%V0*!1.16

    2ctividad de "ntercam'io %atiónico0%E2c

    Belación %E%Ccontenido dearcilla

    %E2cV0*!1.16C0< que pasa um

    Prue&a# Indirecta# e 4ndice!imites de 2tter'erg:!!: !imite !iquido*!: !imite *l-stico!: !imite de %ontracción*": Nndice de *lasticidad!": Nndice de !iquide$

    297 3)?297 3)1?297 36

    *lasticidad y consistencia *"S!!3*!!"S0W3!!C0!!3*!

    %ontenido de 2rcilla 0DidrómetroNndice de 2ctividad 02c

    297 3 istri'ución de las partículasfinas

    < que pasa um2cS *" C0< que pasa

    umExpansión !i're 4 Iureau ofBeclamation 01;6

    Expansión después de+umedecimiento de unamuestra no consolidada

    Expansión li're S0P+&medo3PsecoCPsecoO1

    Nndice de Expansión 297 3?; Expansión en una dimensióna 1psi de so'recarga y 5<de compactación

    E"5 0Nndice deExpansión

    *P%, %am'io *otencial de Polumen 4I% tand. ;3 Expansión en una dimensiónde una muestra compactada yremoldeada 'a(o deformacióncontrolada

    " 0Nndice deExpansión, psfNndice de *P%

    Prue&a# Directa#*rue'a de Dinc+amiento en unaimensión en uelos %o+esivos

    297 35= etermina la magnitud de+inc+amiento 'a(o una

     presión dada

    < +inc+amiento Xuna presión dadaNndice de

    Dinc+amiento, %s

    Beferencias 87 117 17 157 1@7 867 56 * 5?

      536

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    Cuadro 5.8..5.8 +elacin entre Propiedade# 4ndice * Potencial de E%pan#in

    Potencial de E%pan#in )u* Ja'a Ja'a )ediana Alta )u* Alta

    Nndice de *lasticidad, *" 3 1 1 3 15 15 3 5 5 3 )5 G )5

    !imite !iquido, !! ) ) 3 3 = G =

    !ímite de %ontracción, ! G15 1 3 1= 6 3 1 11

    Nndice de Expansión 0297 3;;

    3 1 3 5 51 3 ; ;1 3 1) G 1)

    %ontenido de 2rcilla 0 um, < 3 1 1 3 15 15 3 5 5 3 )5 )5 3 1

    < de expansión X =.; YpaZZ 3 3 3 6 6 3 1 G 1

    < de expansión X . YpaZZ 3 1 1 3 ) ) 3 5 5 3 ? G ?

    < de expansión X )1. YpaZZ 3 1 1 3 3 = G =

    2ctividad, 2c S *"C 0< de arcillas ver >igura 5.).?.5.1

    2ctividad de "ntercam'io %atiónico0%E2c S%E%C< de arcillas ver >igura 5.).?.5.1Nndice de %am'io *otencial dePolumen, *P%

    3 3 = G =

    Belación %ontenido de Dumedad C!ímite !iquido

    G .5 .5 3 . . 3 .) .)

    Besistencia a la *enetración Est-ndar 0/ golpesC.)m

    1 1 3 3 ) G)

    Expansión !i're 0>igura 5.).?.5.1ZZ 1 1 J J ) G)

    *resión de Dinc+amiento, Ypa ? 13); );3;5? G;5?

    ZZ 0< del %am'io de Polumen 9otal

      53?

  • 8/17/2019 Rep - Capitulo 5 - Geotecnica

    29/57

      53;

    2i!ura 5.8..5.1 +elacin entre Propiedade# 4ndice * E%pan#in 17 157 85 *560

  • 8/17/2019 Rep - Capitulo 5 - Geotecnica

    30/57

    En la prue'a de expansión li're, la muestra de suelo es colocada en el consolidómetrodonde se aplica una presión nominal 0usualmente igual al esfuer$o in-situ o la cargaestructural. !uego la muestra es inundada con agua y se de(a que se expanda. 4na ve$que se +a llegado a equili'rio, la muestra se carga y descarga de la misma forma que una prue'a de consolidación est-ndar. !a presión de +inc+amiento ser- aquella que se requiere para reducir la muestra a su volumen inicial.En la prue'a de volumen constante, la muestra de suelo es colocada en el consolidómetrodonde se aplica una carga nominal. Entonces, la muestra es inundada con agua. 2 medidaque la muestra tiende a expandirse, se aplican cargas adicionales +asta contrarrestar laexpansión de la muestra. 4na ve$ que la muestra no tienda a cam'iar de volumen, la presión aplicada es la presión de +inc+amiento. !uego la muestra se carga y descarga comoen una prue'a de consolidación convencional para determinar el Nndice de Dinc+amiento,%s.En am'os métodos, la presión de +inc+amiento ser- corregida como lo indica el 297 35=. !a >igura 5.).?.=.1 presenta el procedimiento para la estimación de la magnitud de+inc+amiento de un suelo.

    5.).?.6 Alternati(a# para contrarre#tar el efecto de #uelo# e%pan#i(o# : 2 continuaciónse enumeran recomendaciones generales para el diseño de cimientos en suelos expansivos.Estas recomendaciones no reempla$ar-n el requisito de una adecuada investigación de sitioy la'oratorio, ni las recomendaciones del ingeniero "dóneo. En general, el efecto negativode suelos expansivos puede ser contrarrestado por dos métodos. *rimero, se puedeesta'ili$ar el suelo para minimi$ar el +inc+amiento y encogimiento del mismo, y segundo, se pueden diseñar los cimientos para resistir las presiones de +inc+amiento y deformacionesque genera el suelo 'a(o el cimiento.

    5.).?.6.1 E#ta&ili9acin del 3uelo E%pan#i(o 9odo procedimiento escogido paraesta'ili$ar un suelo expansivo de'er- estar respaldado por una adecuada investigación de

    sitio y la'oratorio y las recomendaciones del *rofesional "dóneo.

    1. +e,ocin * +ee,pla9o: Bemoción del suelo expansivo y su reempla$o por un suelono expansivo. e recomienda remover entre .;m y 1.5m del material en la $onaactiva. Bemover profundidades mayores puede ser muy costoso. 9odo material noclasificado como %!, %D, 7D, 8D, 8! y % 0con !ímite !íquido mayor que )

  • 8/17/2019 Rep - Capitulo 5 - Geotecnica

    31/57

      53)1

    uelo 1

    uelo

    uelo )

    *s[0*resión deDinc+amiento %orregida

    *o1\∆*1

    *o\∆*

    *o)\∆*)

    7uestras *resión de Dinc+amiento7edida en !a'oratoriocorregida

       M  o  n  a   2  c   t   i  v

      a

    +1

    +

    +)

    Esfuer$o Efectivo9otal

    !og 0*

       B

      e   l  a  c   i   ó  n   d  e   P  a  c   í  o  s ,  e

    *aralelas

    *s[%orregida∆e

    eo

    *f S *oi \ ∆*i

    %s

    %s

    :escarga 9otal

    uelo )

    uelo

    uelo 1

       

      

     +

    =∆]

    log1

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

       

      

     +

    =∆]

    log1 )

    ))

    )

    ))

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

       

      

     +

    =∆]

    log1 1

    11

    1

    11

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

    ∑=

    =

    ∆=∆)

    1

    i

    i

    ih H 

    %-lculo de Dinc+amiento

    *f S Esfuer$o efectivo, incluyendo la so'recarga del cimiento o relleno 0*o\ ∆**s[ S *resión de Dinc+amiento %orregida*o S Esfuer$o efectivo in-situ

    ∆* S "ncremento del esfuer$o de'ido a una so'recarga o relleno%s S Nndice de Dinc+amiento

    ∆+i S Dinc+amiento del estrato i∆D S Dinc+amiento total 0m-ximo o mínimo∆ S 0∆Dmax J  ∆Dmin ó 0∆Dmax \ ρmaxC S 7ovimiento diferencial que se utili$a

    en el cuadro 5.).?.6..

    ρmax S 2sentamiento m-ximo calculado como indica la sección 5.).=.1

    uelo 1

    uelo

    uelo )

    *s[0*resión deDinc+amiento %orregida

    *o1\∆*1

    *o\∆*

    *o)\∆*)

    7uestras *resión de Dinc+amiento7edida en !a'oratoriocorregida

       M  o  n  a   2  c   t   i  v

      a

    +1

    +

    +)

    Esfuer$o Efectivo9otal

    uelo 1

    uelo

    uelo )

    *s[0*resión deDinc+amiento %orregida

    *o1\∆*1

    *o\∆*

    *o)\∆*)

    7uestras *resión de Dinc+amiento7edida en !a'oratoriocorregida

       M  o  n  a   2  c   t   i  v

      a

    +1

    +

    +)

    Esfuer$o Efectivo9otal

    !og 0*

       B

      e   l  a  c   i   ó  n   d  e   P  a  c   í  o  s ,  e

    *aralelas

    *s[%orregida∆e

    eo

    *f S *oi \ ∆*i

    %s

    %s

    :escarga 9otal

    uelo )

    uelo

    uelo 1

       

      

     +

    =∆]

    log1

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

       

      

     +

    =∆]

    log1 )

    ))

    )

    ))

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

       

      

     +

    =∆]

    log1 1

    11

    1

    11

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

    ∑=

    =

    ∆=∆)

    1

    i

    i

    ih H 

    %-lculo de Dinc+amiento

    !og 0*

       B

      e   l  a  c   i   ó  n   d  e   P  a  c   í  o  s ,  e

    *aralelas

    *s[%orregida∆e

    eo

    *f S *oi \ ∆*i

    %s

    %s

    :escarga

    !og 0*

       B

      e   l  a  c   i   ó  n   d  e   P  a  c   í  o  s ,  e

    *aralelas

    *s[%orregida∆e

    eo

    *f S *oi \ ∆*i

    %s

    %s

    :escarga 9otal

    uelo )

    uelo

    uelo 1

       

      

     +

    =∆]

    log1

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

       

      

     +

    =∆]

    log1 )

    ))

    )

    ))

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

       

      

     +

    =∆]

    log1 1

    11

    1

    11

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

    ∑=

    =

    ∆=∆)

    1

    i

    i

    ih H 

    %-lculo de Dinc+amiento

    9otal

    uelo )

    uelo

    uelo 1

       

      

     +

    =∆]

    log1

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

       

      

     +

    =∆]

    log1 )

    ))

    )

    ))

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

       

      

     +

    =∆]

    log1 1

    11

    1

    11

     s

     f  

    o

     s

     P 

     P h

    e

     h

    ∑=

    =

    ∆=∆)

    1

    i

    i

    ih H 

    %-lculo de Dinc+amiento

    *f S Esfuer$o efectivo, incluyendo la so'recarga del cimiento o relleno 0*o\ ∆**s[ S *resión de Dinc+amiento %orregida*o S Esfuer$o efectivo in-situ

    ∆* S "ncremento del esfuer$o de'ido a una so'recarga o relleno%s S Nndice de Dinc+amiento

    ∆+i S Dinc+amiento del estrato i∆D S Dinc+amiento total 0m-ximo o mínimo∆ S 0∆Dmax J  ∆Dmin ó 0∆Dmax \ ρmaxC S 7ovimiento diferencial que se utili$a

    en el cuadro 5.).?.6..

    ρmax S 2sentamiento m-ximo calculado como indica la sección 5.).=.1

    2i!ura 5.8..6.1 Procedi,iento para Prediccin de Minca,iento 1@0

  • 8/17/2019 Rep - Capitulo 5 - Geotecnica

    32/57

    Este método esta limitado suelos con 'a(o a mediano potencial a expansión. %omo losanteriores, se de'e reali$ar una investigación completa antes de implementar estetratamiento.

    5. Trata,iento del 3uelo con Aditi(o#: El tratamiento de suelos con aditivos0me$clado o inyectado como cal, cemento, sal, ceni$a fina y resinas 0compuestosorg-nicos reducen la capacidad expansiva de los suelos. !a dosificación adecuadadepende de tipo de arcilla que se este esta'ili$ando y requiere de prue'as dela'oratorios y el criterio del *rofesional "dóneo.

    =. Control de la Mu,edad por ,edio de Jarrera# Mori9ontale# *Bo erticale# : El propósito de 'arreras para el control +umedad es promover un contenido de +umedaduniforme en el suelo de'a(o del cimiento por medio de la minimi$ación de la pérdida oganancia de +umedad, y por ende reduciendo los cam'ios volumétricos del suelo.9am'ién, un 'uen drena(e perimetral a la construcción me(orar- el desempeño de loscimientos en suelos expansivos.

    5.).?.6. Di#eHo E#tructural de Ci,iento# en 3uelo# E%pan#i(o#: El cimiento de laestructura de'e ser diseñado para eliminar todo posi'le daño a la fundación y estructura por 

    los expansiones y contracciones de los suelos expansivos. e igual manera, el tipo decimiento de'e ser compati'le con los materiales, equipo, experiencia local y costos del -rea.2dicionalmente, el cimiento de'e ser diseñado para promover o mantener constante elcontenido de +umedad en el suelo de cimentación, yCo minimi$ar los movimientosdiferenciales 0estructuralmente rígida que pueden causar daño a la estructura. El %uadro5.).?.6..1 presenta recomendaciones para estructuras ligeras y de 'a(o costo. /o serecomienda el uso de $apatas aisladas e individuales en residencias y estructuras ligerasso're suelos de mediano a alto potencial de expansión. El %uadro 5.).?.6.. presentarecomendaciones so're el tipo de cimientos para un rango de deformaciones diferencialesesperado 0nótese que tam'ién se de'en considerar los requisitos de la >igura 5.).=..

    5.).; Di#eHo de Ci,iento# 3uperficiale# #o&re +oca: !a capacidad de soporte de un cimientosuperficial so're roca de'er- ser evaluada por el *rofesional "dóneo. Ia(o condiciones nofavora'les en la roca, el cimiento puede sufrir grandes deformaciones o falla s&'ita. 2continuación se presentan guías para la estimación de la capacidad de soporte so're roca 011, 5,==:

    5.).;.1  Ci,iento# #o&re roca #ana * roca fracturada con di#continuidade# e#paciada#o ,u* e#paciada# 0ección 5..=. !a capacidad de soporte se podr- estimar  preliminarmente como se indica en la %uadro 5.).6.

    5.).;.  Ci,iento# #o&re roca #ana * fracturada con di#continuidade# cercana# a ,u*

    e#paciada# 0ección 5..=. !a capacidad de soporte, qa, se podr- estimar como sigue:;a -  #p % ;u:ncleo

    donde

    5.5c^)55115

    Ic))0>,empíricoecoeficientY sp   ≤+

    +===

    c S espaciado de las discontinuidadesI S anc+o de $apata

    δ S apertura de las discontinuidades  53)

  • 8/17/2019 Rep - Capitulo 5 - Geotecnica

    33/57

    qu3n&cleo S Besistencia promedio a la compresión no3confinada determinada en la prue'a297 3;)?

    Esta ecuación sola es v-lida para .5 cCI ., . δCc ., y c G .)m

    5.).;.)  Ci,iento# #o&re roca d"&il * po&re con di#continuidade# ,u* cercana#

    0ección 5..=. %uando la roca es muy dé'il, po're o meteori$ada, se puede considerar como un material granular y aplicar la metodología de mec-nica de suelos 0ección 5.) para estimar la capacidad de soporte. in em'argo, la evaluación de la resistencia de estosmateriales es muy difícil. e necesitar- del criterio y (uicio del *rofesional "dóneo para suevaluación.

    5.).;. Ci,iento# #o&re roca en condicione# e#peciale#: %uando el cimiento esté so'reladeras, cerca de ríos, que'radas o $onas costeras, so're fallas geológicas u otro accidentegeológico o topogr-fico, se necesitar- un estudio m-s profundo de las condicionesgeotécnicas del sitio y del criterio del *rofesional "dóneo para estimar la capacidad desoporte.

    Estas recomendaciones no reempla$ar-n una adecuada investigación de sitio y la'oratorio,ni el criterio del *rofesional "dóneo.

    5. Di#eHo de Ci,iento# Profundo#

    5..1 Definicin: !os cimientos profundos son aquellos que transmiten las cargas de la estructura aestratos que se encuentran a una profundidad mayor que die$ veces el anc+o mayor del cimiento."ncluyen pilotes +incados, pilotes vaciados en sitio y ciertos pilares que cumplen con el criterio dedimensiones mencionado. !a capacidad de carga de cimientos profundos proviene de doscomponentes: la resistencia de punta y la resistencia de la fricción lateral del fuste.

    5.. +e;ui#ito: !os cimientos profundos de'en ser diseñados para que las cargas transmitidas alsuelo no causen fallas de capacidad de soporte, ni asentamientos excesivos que ocasionen dañosa la estructura soportada.

    5..) Cigura 5..).1.

    . 7ediante el an-lisis del proceso de +incado, cuando los pilotes son +incados 0ver >igura5..)..

    Cuadro 5.8..?.$.1 +eco,endacione# para ci,iento# tipo lo#a apo*ada #o&re ci,iento#continuo# de parede# * #uelo ;ue a #ido pre:,o'ado 87 17 8$7 867 57560

    Potencial a E%pan#in Profundidad deci,iento deparede#

    E#pe#or de lo#a de pi#o Profundidad dePre:,o'ado

      53))

  • 8/17/2019 Rep - Capitulo 5 - Geotecnica

    34/57

    7uy Ia(o a Ia(o 0Nndice de *lasticidad15

    Exterior: .?m"nterior: .)m

    .1m Dasta .)m

    7ediana 0Nndice de *lasticidad de 15 X5

    Exterior: 1.m"nterior: .=m

    .1m Dasta .=m

    2lta 0Nndice de *lasticidad de = X )5 Exterior: 1.=m"nterior: .?

    .15m Dasta .?m

    7uy alta 0Nndice de *lasticidad G)5 Exterior: .m"nterior: 1.m

    .15m Dasta 1.m

     /otas:1. El o'(etivo de estos cimientos es el de proveer una 'arrera vertical profunda y perimetral contra cam'ios

    cíclicos de +umedad en el suelo de'a(o de la losa.. El pre3mo(ado tiene el o'(etivo de reducir el +inc+amiento progresivo a largo pla$o del suelo de'a(o de la

    losa.). El vaciado de la losa puede +acerse monolíticamente con los cimientos de las paredes o construir una (unta

    resistente a la transmisión de la +umedad.. El anc+o de las $apatas de'er ser lo menor posi'le para incrementar la presión de contacto con el suelo, pero

    siempre menor que la capacidad de soporte.Cuadro 5.8..?.$.$ +eco,endacione# para ci,iento# donde no #e a pre:tratado el #uelo de

    ci,entacin 87 17 8$7 867 57 5607ovimiento

    iferencialEstimado0mm

    9ipo de %imiento Becomendado *otencial de

    Expansión

    8'servaciones

    3 1.5

    a Mapatas individuales ocontinuas a una profundidadmínima de .6m

     ' !osa tipo mat so're grado de.1 a .1m de espesorligeramente refor$ada yrigidi$adas con vigas de .5 a.)m

    7uy Ia(o aIa(o 0Nndice de*lasticidad 15

    *ara estructuras cargadas ligeramente. Encaso de $apatas individuales o continuas,la losa de piso de'e ser estructural yapoyarse so're los cimientos de(ando unespacio entre el grado y la losa. i seconstruye so're grado, de'e aislarse de las

     paredes 0(untas. e de'e esperaragrietamiento de la losa de piso.

    1.5 J 5.5

    !osa tipo mat so're grado refor$adacon vigas rigidi$adoras. e puedenusar losa postensadas.

    7ediana0Nndice de*lasticidad de15 X 5

    *rofundidad de vigas:.3.5mEspaciado: =.3.5m

    5.5 J 51.2lto 0Nndice de*lasticidad de= X )5

    *rofundidad de vigas:.53.=5mEspaciado: .53).5m

    51. J1.

    7uy alto0Nndice de*lasticidad G)5

    *rofundidad de vigas:.=53.65mEspaciado: .53).5m

    in !ímite !osa gruesa 0rígida tipo mat so'regrado densamente refor$ada.

    7uy 'a(o a 7uyalto

    *ara estructuras pesadas. !osa de espesor.=m o m-s

    in !ímite

    Pigas a grado so're pilotes perforados.

    7uy 'a(o a 7uyalto

    *ara cualquier tipo de estructuras 0ligeraso pesadas. !a estructura queda suspendidaso're los pilotes de(ando un espacio entreel suelo y la estructura.

     /otas:1 e recomienda utili$ar como indicador el moviendo diferencial estimado en ve$ del Nndice de *lasticidad. *ara el diseño estructural de la losa o mat, se recomienda la referencia )

      53)

  • 8/17/2019 Rep - Capitulo 5 - Geotecnica

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    ). 7ediante el uso de guías empíricas para estimar la capacidad de soporte admisi'le en 'ase a laresistencia a compresión no3confinada de un testigo representativo de la roca de'a(o delcimiento. *ecA 0)6, )? recomienda utili$ar:

    ;a - .$ ;u0

    donde ;a es la capacidad de soporte admisi'le y ;u es la resistencia a compresión no3confinadade la roca. Esta relación solamente es v-lida para roca no meteori$ada.

    . 7ediante la utili$ación de prue'as de carga 05, )

    5.. 2actore# de 3e!uridad: !os valores de capacidad de soporte &ltima dados por cualquiera delos procedimientos descritos arri'a, de'er-n ser divididos por un factor de seguridad entre y )dependiendo del criterio del *rofesional "dóneo encargado, para o'tener la capacidad de soporteadmisi'le de diseño. in em'argo, +ay que destacar que el c-lculo de capacidad de soporte 'asadoen fórmulas est-ticas 0>igura 5..).1 no es normalmente confia'le por si solo para lograr un diseño.!a capacidad calculada varía exponencialmente con el -ngulo de fricción interna y en términosgenerales, este par-metro no se conoce con precisión acepta'le. En la definición de los factores deseguridad se de'en mantener los criterios descritos en el artículo 5.).5 de este capítulo.

    5.5 Di#eHo de E#tructura# de +et"n

    5.5.1 Alcance: !as estructuras de retén ser-n diseñadas para resistir la presión lateral de los suelosretenidos. Estas estructuras pueden ser rígidas o flexi'les. En este artículo se detallan los procedimientos aplica'les al an-lisis y diseño de cada tipo.

    5.5. Condicin de Pre#in Lateral: ependiendo del estado de esfuer$os imperante en el suelo (unto a una estructura de retén, las presiones so're la misma pueden ser activas, pasivas o enreposo. !as presiones activas se dan cuando el suelo act&a so're la estructura de retén y ocurre un

    despla$amiento pequeño de la misma con tendencia a ale(arse del suelo. !as presiones pasivas se dancuando la estructura de retén act&a so're el suelo y ocurre un despla$amiento pequeño de la mismaen dirección +acia el suelo. !as presiones en estado de reposo se dan cuando no ocurredespla$amiento de la estructura de retén. Ia(o las mismas condiciones geométricas y geológicas, la presión pasiva es mayor que la presión en estado de reposo, la cual a su ve$ es mayor que la presiónactiva.

    5.5.) E#tructura# de +et"n +í!ida#: e consideran estructuras de retén rígidas aquellas en lascuales la rigide$ a flexión de la estructura tiene poca o ninguna influencia so're la distri'ución de presiones causada por el material retenido.

    5.5.).1 Cigura 5.5.).

    53)5

  • 8/17/2019 Rep - Capitulo 5 - Geotecnica

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      53)=

    2i!ura 5..8.1 Capacidad de 3oporte de Pilote# en &a#e a 2r,ula# E#t

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      53)6

    2i!ura 5..8.1 Capacidad de 3oporte en &a#e a 2r,ula# E#t

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      53)?

    2i!ura 5..8.$ 2r,ula Din

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      53);

    2i!ura 5.5.8 Pre#ione# Laterale# de Tierra $7 $$7 $87 8@7 ?7 50

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    5.5.).) Con#ideracione# de Drena'e: i no +ay drena(e adecuado y es posi'le laacumulación de agua detr-s del muro, se de'e utili$ar el peso efectivo sumergido del sueloretenido 0en la ecuación 1 de la >igura 5.).) para calcular la presión lateral de tierras yañadir la presión +idrost-tica completa so're el muro, +asta el nivel m-ximo de aguaesperado.

    5.5.). 3o&recar!a# Concentrada# #o&re el relleno: En casos en que +aya una so'recargaconcentrada so're el relleno, se de'e añadir el efecto de esta so'recarga a la presión lateralso're el muro. !a >igura 5.5.). presenta una solución a este caso.

    5.5.).5 3o&recar!a# Co,ple'a# #o&re el relleno: En muc+as ocasiones se pueden modelar casos de so'recarga m-s comple(os, so'reponiendo los efectos parciales de m&ltiplesso'recargas concentradas so're la superficie del muro.

    5.5.).= )odalidade# de falla: El diseño de muros de'e contemplar cuatro modalidades defalla:

    1. espla$amiento +ori$ontal del muro

    . Polteo del muro respecto a la pata delantera). !a resultante 0est-tica de'e estar dentro del tercio medio del cimiento. >alta de capacidad de soporte5. errum'e glo'al del relleno y del muro

    5.5.).6 2actore# de 3e!uridad: !os factores de seguridad en las tres primeras modalidadesde falla presentadas en el artículo 5.5.).= se calcular-n dividiendo las fuer$as o momentos queresisten el movimiento entre las fuer$as o momentos que causan la inesta'ilidad. *ara la cuartamodalidad de falla, el factor de seguridad puede calcularse mediante cualquiera de los métodosde an-lisis de esta'ilidad de taludes disponi'les en la literatura técnica 01, , ), ), )).!os factores de seguridad recomendados para cada modalidad de falla est-n dados en la

    %uadro 5.5.).6. Cuadro 5.5.8.?

    )odalidad De 2alla

    2actor de3e!uridadCondicinE#t

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      531

    2i!ura 5.5.8. Efecto de 3o&recar!a #o&re Pre#ione# Laterale# $80

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    5.5.).? Con#ideracione# para )uro# * E#tructura# de +et"n en 3uelo# E%pan#i(o#:Estructuras de reten en la cual el material de relleno es una arcilla de moderado a muy alto potencial de expansión de'en ser cuidadosamente estudiadas. urante el proceso cíclico de+umedecimiento y secado 0+inc+amiento y encogimiento, o carga y descarga el coeficiente de presión lateral de tierra puede variar entre un valor menor que el coeficiente activo +asta elcoeficiente pasivo, dependiendo de movilidad de la estructura. !a estimación de presión detierra que se puede generar contra un muro en un suelo expansivo es muy comple(a. olo seest- recomendando que la estimación de la presión lateral en estructuras de retén se de'ereali$ar utili$ando un coeficiente presión lateral de tierra igual a 1..

    5.5. E#tructura# de +et"n 2le%i&le#: e consideran estructuras de retén flexi'les aquellas queexperimentan deformaciones por flexión de magnitudes tales que las mismas afectan la distri'uciónde presiones laterales so're la estructura. !os e(emplos mas comunes de estructuras de reténflexi'les son los ta'lestacados 0@s+eet piles@ y muros tipo diafragma vaciados en sitio 0@slurryWalls@. !a manera en que se desarrollan las presiones laterales en estructuras de retén flexi'les esfunción de la rigide$ del miem'ro y del procedimiento de construcción del mismo. En general, lasdistri'uciones de presiones son muy diferentes a las que corresponden a estructuras rígidas.

    5.5..1 Tipo# de E#tructura# de +et"n 2le%i&le#: ependiendo de la manera en que sesoportan, las estructuras de retén flexi'les pueden ser tipo cantoli're, ancladas, o arriostradas.

    5.5.. Guía# para el di#eHo: !as referencias 55 y =6 presentan información detallada so'reel diseño y construcción de estos elementos.

    5.5..) 2actore# de 3e!uridad: e recomiendan los factores de seguridad mostrados en la%uadro 5.5.).6. 2dem-s, es necesario evaluar la capacidad a flexión del elemento estructuralutili$ado como retén y aplicar un factor de seguridad apropiado en el diseño estructural dedic+o elemento.

    5.5.5 Con#ideracione# 3í#,ica# para el Di#eHo de E#tructura# de +eten:

    5.5.5.1 )uro# +í!ido# No:re#trin!ido# al De#pla9a,iento: on aquellas estructuras dereten que pueden moverse 0despla$ar o rotar lo suficiente para que se desarrolle la mínima presión activa yCo m-xima presión pasiva. En este caso, la presión o fuer$a din-mica puedeestimarse por procedimientos seudo3est-tico, Equili'rio !ímite y en 'ase a despla$amientos permisi'les en la estructura.

    5.5.5.1.1 )"todo 3eudo:E#tiguras 5.5.5.1 y 5.5.5.. El procedimiento es el siguiente:

    1. Estimar los coeficientes de aceleración vertical 0 ! v y +ori$ontal 0 ! h. Per sección5.5.5..

    . %alcular la presión activa din-mica  P ae por el 7étodo de 7onno'e38Aa'e 0>igura5.5.5.1 o por el 7étodo de #eneral de Equili'rio !ímite 0>igura 5.5.5.. !a >igura5.5.5. presenta un glosario de las varia'les y o'servaciones so're este procedimiento.

    ). %alcular la presión activa est-tica P a.. Estimar ∆ P ae como la diferencia de P ae-P a"5. %alcular el punto de aplicación de la resultante 0din-mica \ est-tica como lo indican

      53

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    las >iguras 5.5.5.1 y 5.5.5..=. *roceder a diseñar el muro como lo indica la sección 5.5.)

    5.5.5.1. )"todo en Ja#e a De#pla9a,iento# Per,i#i&le#: El o'(etivo de este método esel de estimar las presiones din-micas en un muro como función de la m-xima deformaciónacepta'le del mismo. e de'e considerar este método como alternativa cuando elcoeficiente de aceleración +ori$ontal 0Y + es mayor que . y si las fuer$as estimadas por laección 5.5.5.1.1 son excesivas. El método que se descri'e en la >igura 5.5.5.)a considerasolamente despla$amientos +ori$ontales. El procedimiento es el siguiente:

    1. Estimar la aceleración 0 # $ga y velocidad 0%  $gv m-xima del sismo de diseño para elsitio donde se construir- la estructura.

    . eterminar la m-xima deformación acepta'le 0d  $erm. Esta de'er- ser estimada por el*rofesional "dóneo.

    ). %alcular el coeficiente de aceleración +ori$ontal 0 ! h&' como lo indica la >igura5.5.5.)a.

    . 2(ustar las dimensiones del muro 0( ), (  s iteractivamente +asta que el coeficiente de

    aceleración 0 ! h*' sea igual a ! h&' , así como lo indica la >igura 5.5.5.)a

    *ara otro modo de deformación 0rotación y asentamiento de'er- usarse un an-lisis m-scomple(o del que se est- descri'iendo en esta sección.

    5.5.5. )uro# +í!ido# +e#trin!ido# al De#pla9a,iento: on aquellas estructuras deretén masivas cimentadas so're roca u otras estructuras que est-n arriostradas en la partesuperior e inferior, tales como muros de sótanos y algunos estri'os de puentes, que no semueven lo suficiente para que se desarrollen las presiones activas o pasivas 0no se movili$ala resistencia cortante del relleno. En este caso, la presión o fuer$a din-mica se puedeestimar por teoría de elasticidad o métodos numéricos avan$ados que toman en cuenta la

    interacción suelo3estructura. !a >igura 5.5.5.)' presenta un método simplificado que esuna solución el-stica3analítica 0=), =5 para la estimación de presiones din-micas en estetipo de muros. /ótese que en este caso, se de'e utili$ar un coeficiente de aceleración+ori$ontal 0 ! h igual a la m-xima aceleración del sitio 0 # $ga +g , y para la condición est-tica,se de'e utili$ar el coeficiente de presión lateral en reposo 0 ! o, definida en la ección 5.5., para estimar las fuer$as est-ticas.

    >inalmente, 22D98 01 sugiere que este tipo de muros se pueden diseñar preliminarmenteusando el método descrito en la ección 5.5.5.1.1, pero utili$ando un coeficiente deaceleración +ori$ontal 0 ! h igual a 1.50 # $ga +g .

    5.5.5.) )odificacione# por Condicione# de A!ua en el +elleno: !a presencia de agua enel relleno del muro afecta las presiones din-micas de la siguiente manera: 1 alterando lasfuer$as inerciales dentro del relleno, desarrollando presiones +idrodin-micas dentro delrelleno, y ) permitiendo que se generen presiones de poros por la deformación cíclica delrelleno.

      53)

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      53?

    a0 Definicin de aria&le# * Oer(acione# de la# 2i!ura# 5.5.5.17 5.5.5.$ * 5.5.5.8

    ( )

    ( )( )

    ismoun por"nducida*orosde presióndeExceso

    *orosde*resióndeExcesodeBa$ón

    2guadel4nitario*esoaturadouelodel4nitario*eso

    umergidote*arcialmenuelo 

    deleEquivalent4nitario*eso1

    *orosde*resióndeExcesoconyumergido 9otalmenteuelodeleEquivalent4nitario*eso1

    1eco4nitario*eso

    umergido4nitario*esouelodel4nitario*eso

     de2plicaciónde*unto de2plicaciónde*unto de2plicaciónde*unto

    yde2plicaciónde*untoyde2plicaciónde*unto

    1 porosde presióndeexcesocomosismoel por "nducidad>uer$a

    1>alladeuperficieladelargoloacaDidrost-ti>uer$a

    5.X

    )).X

    1 porosde presióndeexcesocomosismoel por "nducidad>uer$a

    .X1

    67urodeldetr-sicaDidrodin-m>uer$a

    )).X

    17urodeldetr-scaDidrost-ti>uer$a

    muro  del 'aselaen porosde presióndeexcesocomosismoel por "nducidad>uer$a

    murodel 'aselaencaDidrost-ti>uer$a%uñade!ímiteEquili'riodemétodoel paratan /

    8Aa'e7onono'edemétodoel paratan />allade*lanodelBesistente%ortante>uer$a

    Ws

    Wd

    W

    ,,

    1

    1

    1

    =′==

    ==

     

     

     

     

     −+ 

     

     

     

     ≈

    ∆−=+

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    −=====

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    ==

    ==

    =−∆=

    =∆=

    +==

    ===

    ===

    =

    =⇒+=

    −⇒==

     Au

     Au Ar 

     H 

     H 

     H 

     H 

    r )

    . / 

    . / . / 

     P  P / / 

     P  P / 

     sen. . 

     sen. . 

     H /  H  H  H r . 

     H /  H r . 

    . . . 

     H /  H  ! . 

     H /  H . 

    . c4>3 

    >3 3 

    vu

    )

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    )d 

    ) sat e-

    u1e-

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    ) sat 1

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    )d 

    )

     $a $$ $a

     $eae

    )s s

    )

    ))s))ud )s

    ))s)u1)s

    )s)s)s

    ))d ))h)d 

    )))))

    1s

    1

    σ 

    γ γ 

    γ γ γ 

    γ γ 

    γ γ 

    γ γ γ γ 

    α 

    α 

    γ 

    γ 

    γ 

    γ 

    α 

    α 

    ísmico"nerciadeTnguloPertical 

    "nicialEfectivoEfuer$o7urodel 

    Iaselaen>riccióndeTngulouelodel>riccióndeTnguloueloy 

    7uroentre>riccióndeTngulo9errenodeln"nclinació

    >allade*lanodeln"nclinacióuelodel 

    Dumedadde%ontenido%onfinadouelode*eso

    7urode*eso%uñade*eso

    itiodel 7-ximaPelocidad

    7uertao'recarga:iseñode>uer$a

    0Est-ticaBesistente>uer$a 0Est-ticaEmpu(ede>uer$a

    0:in-micaBesistente>uer$a0:in-micaEmpu(ede>uer$a

    >allade*lanoal /ormalEfectiva>uer$a

     Pertical n2celeraciódee%oeficient

     Dori$ontal n2celeraciódee%oeficient

    2guade /iveldel2ltura7urodel2ltura

    #ravedadladen2celeraciómuro 

    delsuperior partelaen permisi'leento:espla$ami

    uelodel%o+esiónitiodel 

    7-ximan2celeracióest-tica3seudon2celeració,

    =

    =′

    ==

    ===

    ===

    =

    ==

    ===

    ==

    =′=

    ==

    ==

    ==

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    =

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    ψ 

    σ 

    φ 

    φ 

    δ 

    β α 

    v

    1

     s

    )

     $ga

    dise,o

     $a

     $e

    ae

    v

    v

    h

    h

    )

     $ga

    vh

    )( ( ( 

    % - P 

     P  P 

     P  P 

     N  +g a

     !  +g a

     !  H  H  g 

    d$erm

    c

     #aa

    &0 Oer(acione#_ El 7étodo de 7onono'e38Aa'e esta limitado a que β ≤ φ3ψ y ! h ≤ 013 ! vtan φ. 9am'ién esta limitado a condiciones

    +omogéneas y a una superficie uniforme. %uando esto no se cumpla, se de'e utili$ar el método general de equili'riolímite y cuña.

    _ !a componente 013 ! v cam'ia a 01\ ! v cuando ! v es +acia a'a(o._ 2 medida que el -ngulo de inercia sísmico aumenta, ψ , ! ae se acerca a !  $e "

    _ %uando se utili$a el 7étodo #eneral de Equili'rio !ímite,  P ae,  P  $e,  P a y  P  $ se de'en calcular de la misma forma ymisma cuña._ %uando el material de relleno esta totalmente o parcialmente sumergido, se de'e calcular un peso unitario equivalente,

    γ eq, que se utili$a en el c-lculo de P ae y P  $e, como se indica en las figuras 5.5.5.1. El *rofesional "dóneo de'er- decidir siincluye o no el efecto del exceso de presión de poros que se pueda generar durante un sismo 0. )s. %uando ∆r u se acercaa 1., el relleno se +a licuado y se puede considerar el relleno como un fluido con un peso unitario γ sat

    _ !a asunción de ̀  pa y  ̀pp igual a DC) no es valida cuando el relleno no es +omogéneo, cuando +ay so'recargas y cuandoesta parcialmente sumergido. e'er- calcularse en 'ase a la distri'ución de presiones laterales.

    a0 Definicin de aria&le# * Oer(acione# de la# 2i!ura# 5.5.5.17 5.5.5.$ * 5.5.5.8

    ( )

    ( )( )

    ismoun por"nducida*orosde presióndeExceso

    *orosde*resióndeExcesodeBa$ón

    2guadel4nitario*esoaturadouelodel4nitario*eso

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    *orosde*resióndeExcesoconyumergido 9otalmenteuelodeleEquivalent4nitario*eso1

    1eco4nitario*eso

    umergido4nitario*esouelodel4nitario*eso

     de2plicaciónde*unto de2plicaciónde*unto de2plicaciónde*unto

    yde2plicaciónde*untoyde2plicaciónde*unto

    1 porosde presióndeexcesocomosismoel por "nducidad>uer$a

    1>alladeuperficieladelargoloacaDidrost-ti>uer$a

    5.X

    )).X

    1 porosde presióndeexcesocomosismoel por "nducidad>uer$a

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    67urodeldetr-sicaDidrodin-m>uer$a

    )).X

    17urodeldetr-scaDidrost-ti>uer$a

    muro  del 'aselaen porosde presióndeexcesocomosismoel por "nducidad>uer$a

    murodel 'aselaencaDidrost-ti>uer$a%uñade!ímiteEquili'riodemétodoel paratan /

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     sen. . 

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    7uroentre>riccióndeTngulo9errenodeln"nclinació

    >allade*lanodeln"nclinacióuelodel 

    Dumedadde%ontenido%onfinadouelode*eso

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    itiodel 7-ximaPelocidad

    7uertao'recarga:iseñode>uer$a

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    0:in-micaBesistente>uer$a0:in-micaEmpu(ede>uer$a

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     Pertical n2celeraciódee%oeficient

     Dori$ontal n2celeraciódee%oeficient

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    &0 Oer(acione#_ El 7étodo de 7onono'e38Aa'e esta limitado a que β ≤ φ3ψ y ! h ≤ 013 ! vtan φ. 9am'ién esta limitado a condiciones

    +omogéneas y a una superficie uniforme. %uando esto no se cumpla, se de'e utili$ar el método general de equili'riolímite y cuña.

    _ !a componente 013 ! v cam'ia a 01\ ! v cuando ! v es +acia a'a(o._ 2 medida que el -ngulo de inercia sísmico aumenta, ψ , ! ae se acerca a !  $e "

    _ %uando se utili$a el 7étodo #eneral de Equili'rio !ímite,  P ae7

     P  $e,  P a y  P  $ se de'en calcular de la misma forma ymisma cuña._ %uando el material de relleno esta totalmente o parcialmente sumergido, se de'e calcular un peso unitario equivalente,

    γ eq, que se utili$a en el c-lculo de P ae y P  $e, como se indica en las figuras 5.5.5.1. El *rofesional "dóneo de'er- decidir siincluye o no el efecto del exceso de presión de poros que se pueda generar durante un sismo 0. )s. %uando ∆r u se acercaa 1., el relleno se +a licuado y se puede considerar el relleno como un fluido con un peso unitario γ sat

    _ !a asunción de ̀  pa y  ̀pp igual a DC) no es valida cuando el relleno no es +omogéneo, cuando +ay so'recargas y cuandoesta parcialmente sumergido. e'er- calcularse en 'ase a la distri'ución de presiones laterales.

    2i!ura 5.5.5. Definicin de aria&le# * Oer(acione# de la# 2i!ura# 5.5.5.1 a 5.5.5.8

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    !as fuer$as inerciales en suelos saturados dependen del movimiento relativo entre las partículas del suelo del relleno y el agua de poros que las rodea. En el caso usual, donde la permea'ilidad del suelo es 'a(a, el agua de poros se mueve con el suelo 0condición de aguarestringida y las fuer$as inerciales ser-n proporcionales al peso unitario saturado del suelo.*or otro lado, cuando la permea'ilidad del suelo es alta, las partículas del suelo se mover-nseparadamente del agua 0condición de agua li1re, la cual permanecer- pr-cticamenteinmóvil. En este caso, las fuer$as inerciales ser-n proporcionales al peso unitario sumergidodel suelo y adem-s, se de'er- incluir una componente adicional por la presión +idrodin-micaque se genera. *ara am'os casos, cuando exista exceso de presión de poros generada por ladeformación cíclica del suelo, esta de'er- ser incluida como una fuer$a de exceso de presiónde poros. !a >igura 5.5.5.1' resume las modificaciones que se de'e utili$ar para incluir elefecto del agua en el relleno 0adaptado de la referencia 16.

    En todo caso, es preferi'le diseñar un sistema de drena(e detr-s del muro para que evitar elefecto del agua. olamente, en muros locali$ados en $onas costeras, puertos y cuerpos deagua, el efecto del agua en el relleno no se puede despreciar.

    5.5.5. Coeficiente de Aceleracin de Di#eHo: !os coeficientes de aceleración vertical y+ori$ontal 0 ! h de'en ser una proporción de la aceleración m-xima 0 # $ga +g  vertical y+ori$ontal del sismo de diseño para el sitio respectivamente. !a aceleración 0 # $ga yvelocidad 0%  $gv m-xima del sismo de diseño para el sitio donde se construir- la estructurano necesariamente son iguales a las aceleraciones espectrales de repuesta que se descri'enen el %apitulo . El *rofesional "dónea de'er- recomendar los valores de 0 # $ga y 0%  $gv autili$ar en el diseño de muros. 9entativamente, los valores de los coeficientes de aceleración0 ! h y 0 !vh se pueden estimar como lo indica el %uadro 5.5.5..1

    5.6 Control de E%ca(acione#

    5.=.1 General: 2l reali$ar una excavación, el *rofesional "dóneo encargado de'e verificar que lamisma no ponga en peligro la esta'ilidad de estructuras aledañas.

    5.=. Procedi,iento#: Day '-sicamente tres maneras de proceder con una excavación:

    1. %onstruir la Estructura de Betén previa a la excavación. %onstruir la Estructura de Betén posterior a la excavación). Beali$ar la Excavación sin Estructura de Betén.. Perificar la esta'ilidad de los taludes resultantes de manera que se confirme que no sea

    necesario arriostrar la excavación.

    5.=.). Con#ideracione# E#pecífica#: 2 continuación se detallan los procedimientos de excavacióndescritos y se señalan las consideraciones específicas que el *rofesional "dóneo encargado tiene quecontemplar, al diseñar una excavación.

    5.=.).1 E#tructura de +et"n Pre(ia a la E%ca(acin: Esta es la manera m-s segura dereali$ar una excavación. in em'argo, tam'ién suele ser la m-s costosa. Es necesarioverificar:

      53;

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    Cuadro 5.5.5..1 Oer(acione# * 3u!erencia# para E#ti,ar   *  (

    13 El coeficiente de aceleración vertical 0 ! v puede asumirse como cero, cuando el

    coeficiente de aceleración +ori$ontal 0 ! h es igual o menor a .1 para muros rígidoso .5 para muros flexi'les 0ección 5.5.. in em'argo, se de'e usar para diseñola mayor presión din-mica estimada 'a(o las siguientes condiciones, a 0 ! v +aciaarri'a, ' 0 ! v +acia a'a(o, y c 0 ! v igual a cero.

    3 Beferencia )5 e sugiere que cuando no se tenga un valor de 0 # $ga, esta puedeaproximarse a la aceleración de respuesta espectral de diseño para periodo corto dividida por .5 0 # $ga +g=S  BS  +*":. 9am'ién, serecomienda ! h = S  BS  +*":

    )3 Beferencia

    1.5

       

      

     =

     $erma

    vah

    d  #

     # # !  , donde #a y #v son los coeficientes de

    aceleración y velocidad efectivas m-ximas.

    2lternativamente, se puede usar:

    1

    5?6.5

      

     

     

     

     =

     $erm $ga

     $gv $gah

    d  #

     g 

     # ! 

    3 Beferencias)1, ), 51, 5y 55

        

     

     

     

     =

     $erm $ga

     $gv $gah

    d  #

     g 

     # ! 

    )6

    ln15=.5

    2 estas ecuaciones se le pueden +acer los siguientes a(ustes:

    • i f 1Cf o  .5, no a(uste por amplificación

    • i f 1Cf o ≈ .5, multiplicar # $ga por 1.5 y %  $ga por 1.)

    • i .6f 1Cf o G 1., multiplicar # $ga y %  $ga por 1.5

    • f o SPsCD S >recuencia fundamental