APLICACIÓN N DE LA NORMA E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS Y LA CIMENTACIÓN N DE EDIFICACIONES

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1 APLICACIÓN N DE LA NORMA E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS Y LA CIMENTACIÓN N DE EDIFICACIONES LIMA, 25 DE JUNIO DEL 2010 Manuel A. Olcese Franzero Profesor Principal PUCP Ing Civil CIP M ASCE molcese@pucp.edu.pe Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 1 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 2 Ing. Manuel A. Olcese F. 1

2 Publicada el 9 de junio del 2006 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 3 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 4 Ing. Manuel A. Olcese F. 2

3 GENERALIDADES Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 5 ARTÍCULO 1 OBJETIVO Objetivo de la Norma E-050 El objetivo de esta Norma es establecer los requisitos para la ejecución de Estudios de Mecánica de Suelos (EMS), con fines de cimentación, de edificaciones y otras obras indicadas en esta Norma. Los EMS se ejecutarán n con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilización n racional de los recursos. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 6 Ing. Manuel A. Olcese F. 3

4 Ámbito de aplicación de la Norma E-050 ARTÍCULO 2 ÁMBITO DE APLICACIÓN El ámbito de aplicación n de la presente Norma comprende todo el territorio nacional. Las exigencias de esta Norma se consideran mínimas. La presente Norma no toma en cuenta los efectos de los fenómenos de geodinámica externa y no se aplica en los casos que haya presunción de la existencia de ruinas arqueológicas; galerías u oquedades subterráneas de origen natural o artificial. En ambos casos deberán efectuarse estudios específicamente orientados a confirmar y solucionar dichos problemas. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 7 ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS (EMS) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 8 Ing. Manuel A. Olcese F. 4

5 OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS (EMS) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 9 OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS 3.1 Casos donde existe obligatoriedad Es obligatorio efectuar el EMS en los siguientes casos: a)edificaciones que presten servicios de educación, servicios a la salud o servicios públicos y en general locales que alojen gran cantidad de personas, equipos costosos o peligrosos, tal es el caso de: - colegios, - universidades, - hospitales y clínicas, - estadios, - cárceles, - auditorios, - templos - salas de espectáculos, - museos, - centrales telefónicas, - estaciones de radio y televisión, - estaciones de bomberos, - centrales de generación de electricidad, - sub-estaciones eléctricas, - silos, - tanques de agua y reservorios, - archivos y registros públicos. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 10 Ing. Manuel A. Olcese F. 5

6 OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS b) Edificaciones de uno a tres pisos, que ocupen individual o conjuntamente más de 500 m2 en planta. c) Edificaciones de cuatro o mas pisos de altura, cualquiera que sea su área. d) Estructuras industriales, fábricas, talleres, o similares. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 11 OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS e) Edificaciones especiales cuya falla, además del propio colapso, representen peligros adicionales importantes, tales como: reactores atómicos, grandes hornos, depósitos de materiales inflamables, corrosivos o combustibles, paneles de publicidad de grandes dimensiones y otros de similar riesgo. f) Cualquier edificación que requiera el uso de pilotes, pilares o plateas de fundación. g) Cualquier edificación adyacente a taludes o suelos que puedan poner en peligro su estabilidad. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 12 Ing. Manuel A. Olcese F. 6

7 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 13 Número "n" de puntos a investigar El número de puntos de investigación se determina en la Tabla N 6 en función del tipo de edificación y del área de la superficie a ocupar por éste. Cuando se conozca el emplazamiento exacto de la estructura, n se determinará en función del área en planta de la misma; cuando no se conozca dicho emplazamiento, n se determinará en función del área total del terreno. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 14 Ing. Manuel A. Olcese F. 7

8 Profundidad "p" mínima de investigación Se determina de la siguiente manera: EDIFICIO SIN SOTANO p = D f + z EDIFICIO CON SÓTANO p = h + D f + z D f = Profundidad de cimentación. z = 1.5 B; siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área. h = Altura de los sótanos Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 15 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 16 Ing. Manuel A. Olcese F. 8

9 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 17 Pozos o calicatas y trincheras Las calicatas y trincheras serán realizadas según la NTP (ASTM D 420). El PR deberá tomar las precauciones necesarias a fin de evitar accidentes. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 18 Ing. Manuel A. Olcese F. 9

10 Barrenos Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 19 EXPLORACION EN Barreno ARENA manual con SPT SPT CONO TIPO PECK DPSH Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 20 Ing. Manuel A. Olcese F. 10

11 Densidad de campo: cono de arena, balón n o nuclear NO PERMITIDO PARA DISEÑO Artículo 10.1 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 21 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 22 Ing. Manuel A. Olcese F. 11

12 Pruebas de carga Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 23 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 24 Ing. Manuel A. Olcese F. 12

13 En algunos casos especiales, luego de investigado un depósito por medio del SPT, se puede recurrir a pruebas de carga para obtener por otro medio las características mecánicas de los suelos; sin embargo este método sólo se puede aplicar si se trata de un suelo homogéneo, la norma indica : Las pruebas de carga deben ser precedidas por un EMS y se recomienda su uso únicamente cuando el suelo a ensayar es tridimensionalmente homogéneo, comprende la profundidad activa de la cimentación y es semejante al ubicado bajo el plato de carga. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 25 Contenido del Informe del Estudio de Mecánica de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 26 Ing. Manuel A. Olcese F. 13

14 El informe del EMS comprenderá: Memoria Descriptiva Planos de Ubicación de las Obras y de Distribución de los Puntos de Investigación. Perfiles de Suelos Resultados de los Ensayos in situ y de Laboratorio Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 27 Memoria Descriptiva Resumen de las Condiciones de Cimentación Información Previa Exploración de Campo Ensayos de Laboratorio Perfil del Suelo Nivel de la Napa Freática Análisis de la Cimentación Plano de ubicación Perfiles del suelo Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 28 Ing. Manuel A. Olcese F. 14

15 Resumen de las Condiciones de Cimentación En los casos en que es obligatorio efectuar un EMS, de acuerdo a lo indicado en esta Sección, el informe del EMS correspondiente deberá ser firmado por un Profesional Responsable (PR) (Ingeniero Civil registrado en el Colegio de Ingenieros del Perú). En estos mismos casos deberá incluirse en los planos de cimentación una trascripción literal del Resumen de las Condiciones de Cimentación del EMS (Ver Sección a). Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 29 EJEMPLO DE RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN De acuerdo con la Norma Técnica de Edificaciones E-050 Suelos y Cimentaciones, la siguiente información deberá transcribirse en los planos de cimentación. Esta información no es limitativa, y deberá cumplirse con todo lo especificado en el presente Estudio de Suelos y en el Reglamento Nacional de Construcciones. Tipo de Cimentación: alternativa 1 zapatas aisladas o continuas, de concreto armado. alternativa 2 platea de cimentación con vigas perimetrales e interiores de concreto armado. Estrato de apoyo de la cimentación: Grava arenosa medianamente densa Parámetros de Diseño de la Cimentación: Profundidad de Cimentación: alternativa m o hasta penetrar 0.20 m en la grava arenosa. alternativa 2 platea sobre un relleno controlado de 0.45 m y con vigas perimetrales e interiores de 0.70 m Presión Admisible: alternativa kg/cm². alternativa kg/cm² Factor de Seguridad por Corte (estático, dinámico): Mayor a 3 y 2,50 Asentamiento Diferencial Máximo Aceptable: 0.80 cm Agresividad del Suelo a la Cimentación: No detectada Recomendaciones Adicionales: No debe cimentarse sobre turba, suelo orgánico, tierra vegetal, desmonte, relleno sanitario o relleno artificial y estos materiales inadecuados deberán ser removidos en su totalidad, antes de construir la edificación y ser reemplazados con materiales adecuados debidamente compactados. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 30 Ing. Manuel A. Olcese F. 15

16 Análisis de la Cimentación En esta sección se incluirá una memoria de cálculo que contendrá como mínimo: Tipo de cimentación y otras soluciones si las hubiera. Profundidad de cimentación (Df ). Determinación de la carga de rotura al corte y factor de seguridad (FS). Estimación de los asentamientos que sufriría la estructura con la carga aplicada (diferenciales y/o totales). Presión admisible del terreno. Indicación de las precauciones especiales que deberá tomar el diseñador o el constructor de la obra, como consecuencia de las características particulares del terreno investigado (efecto de la Napa Freática, contenido de sales agresivas al concreto, etc.) Parámetros para el diseño de muros de contención y/o calzadura. Otros parámetros que se requieran para el diseño o construcción de las estructuras y cuyo valor dependa directamente del suelo. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 31 Profundidad de cimentación Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 32 Ing. Manuel A. Olcese F. 16

17 Profundidad mínima m de cimentación n 0.80 m Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 33 Taiwán 1999 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 34 Ing. Manuel A. Olcese F. 17

18 La Punta Camana 2001 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 35 Rellenos Artificiales o Rellenos no Controlados Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 36 Ing. Manuel A. Olcese F. 18

19 Rellenos no Controlados (artificiales) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 37 Nueva redacción Artículo 19 Profundidad de cimentación No debe cimentarse sobre turba, suelo orgánico, tierra vegetal, relleno de desmonte o rellenos sanitario o industrial, ni rellenos No Controlados. Estos materiales inadecuados deberán n ser removidos en su totalidad, antes de construir la edificación n y ser reemplazados con materiales que cumplan con lo indicado en la Artículo 21 (21.1) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 38 Ing. Manuel A. Olcese F. 19

20 Rellenos Controlados o de Ingeniería 21.1 Rellenos Controlados o de Ingeniería Los Rellenos Controlados son aquellos que se construyen con Material Seleccionado, tendrán las mismas condiciones de apoyo que las cimentaciones superficiales. Los métodos empleados en su conformación, compactación y control, dependen principalmente de las propiedades físicas del material. Los métodos empleados en su conformación, compactación y control, dependen principalmente de las propiedades físicas del material. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 39 Rellenos Controlados o de Ingeniería 21.2 Rellenos no Controlados Los rellenos no controlados son aquellos que no cumplen con el Artículo Las cimentaciones superficiales no se podrán construir sobre estos rellenos no controlados, los cuales deberán n ser reemplazados en su totalidad por materiales seleccionados debidamente compactados, como se indica en el Artículo 21 (21.1), antes de iniciar la construcción de la cimentación. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 40 Ing. Manuel A. Olcese F. 20

21 El Material Seleccionado con el que se debe construir el Relleno Controlado deberá ser compactado de la siguiente manera: a)si tiene más de 12% de finos, deberá compactarse a una densidad mayor o igual del 90% de la máxima densidad seca del método de ensayo Proctor Modificado, NTP (ASTM D 1557), en todo su espesor. b)si tiene igual o menos de 12% de finos, deberá compactarse a una densidad no menor del 95% de la máxima densidad seca del método de ensayo Proctor Modificado, NTP (ASTM D 1557), en todo su espesor. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 41 En todos los casos deberán realizarse controles de compactación en todas las capas compactadas, a razón necesariamente, de un control por cada 250 m 2 con un mínimo de tres controles por capa. En áreas pequeñas (igual o menores a 25 m 2 ) se aceptará un ensayo como mínimo. En cualquier caso, el espesor máximo a controlar será de 0,30 m de espesor. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 42 Ing. Manuel A. Olcese F. 21

22 Cuando se requiera verificar la compactación de un Relleno Controlado ya construido, este trabajo deberá realizarse mediante cualquiera de los siguientes métodos: a)un ensayo de Penetración Estándar NTP (ASTM D 1586) por cada metro de espesor de Relleno Controlado. El resultado de este ensayo debe ser mayor a N 60 = 25, golpes por cada 0,30m de penetración. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 43 b)un ensayo con Cono de Arena, NTP (ASTM D1556) ó por medio de métodos nucleares, NTP (ASTM D2922), por cada 0,50 m de espesor. Los resultados deberán ser: mayores a 90% de la máxima densidad seca del ensayo Proctor Modificado, si tiene más de 12% de finos; o mayores al 95% de la máxima densidad seca del ensayo Proctor Modificado si tiene igual o menos de 12% de finos. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 44 Ing. Manuel A. Olcese F. 22

23 Av. Independencia Av. Brasil Costa Verde zona de Magdalena 1944 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 45 Costa Verde zona de Magdalena Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 46 Ing. Manuel A. Olcese F. 23

24 1944 Falla zona de Magdalena Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 47 Costa Verde zona de Magdalena Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 48 Ing. Manuel A. Olcese F. 24

25 Casa sobre relleno Barrio Obrero Rimac Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 49 Casa sobre relleno Barrio Obrero Rimac Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 50 Ing. Manuel A. Olcese F. 25

26 Villa Libertad Surco (2002) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 51 Mexico 1985 Villa Libertad Surco (2002) Turquia 1999 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 52 Ing. Manuel A. Olcese F. 26

27 Colegio Los Querubines (2002) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 53 Surquillo Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 54 Ing. Manuel A. Olcese F. 27

28 Surquillo Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 55 Surquillo Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 56 Ing. Manuel A. Olcese F. 28

29 Residencial Recavarren 2003 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 57 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 58 Ing. Manuel A. Olcese F. 29

30 ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION QUE PUEDEN PRESENTARSE Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 59 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 60 Ing. Manuel A. Olcese F. 30

31 ARTÍCULO 15.- CAPACIDAD DE CARGA La capacidad de carga es la presión última o de falla por corte del suelo y se determina utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos. En suelos cohesivos (arcilla, arcilla limosa y limoarcillosa), se empleará un ángulo de fricción interna ( ) igual a cero. En suelos friccionantes (gravas, arenas y gravasarenosas), se empleará una cohesión (c) igual a cero. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 61 ARRTÍCULO 16.- FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA POR CORTE Los factores de seguridad mínimos que deberán tener las cimentaciones son los siguientes: Para cargas estáticas: 3.0 Para solicitación máxima de sismo o viento (la que sea más desfavorable): 2.5 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 62 Ing. Manuel A. Olcese F. 31

32 Cimentación sobre arcillas y limos En el caso de los suelos finos (arcillas y limos), generalmente el diseño de la cimentación resulta controlado por corte (con = 0). Por esto, el procedimiento usual consiste en: 1ro. Dimensionar primero la cimentación por corte. 2do. Verificar el asentamiento. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 63 Villa - Chorrillos Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 64 Ing. Manuel A. Olcese F. 32

33 Asentamiento en arcillas Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 65 Arcilla pre consolidada ( 0 + > P) h v 0 P h C log log R C C 1 e0 v 0 vp v Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 66 Ing. Manuel A. Olcese F. 33

34 Cimentación sobre arenas y gravas En el caso de los suelos granulares (arenas y gravas), generalmente el diseño de la cimentación resulta controlado por asentamientos (con c = 0). Por esto, el procedimiento usual consiste en: 1ro. Dimensionar primero la cimentación por asentamiento. 2do. Verificar el factor de seguridad por corte. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 67 Asentamientos Cono dinámico vs S P T Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 68 Ing. Manuel A. Olcese F. 34

35 Compresibilidad de la arena Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 69 Asentamiento calculado vs real S c 0.75 B q N ff 60 f F S S c L / B 1 c L / B 1 1 si L / B 1 ff L / B / 0.25 L B si L / B f F 0.64 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 70 Ing. Manuel A. Olcese F. 35

36 Presiones en el suelo Cargas excéntricas Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 71 Falla de la Torre en el mar Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 72 Ing. Manuel A. Olcese F. 36

37 Falla de la Torre en el mar Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 73 Áreas consideradas Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 74 Ing. Manuel A. Olcese F. 37

38 Zapata efectiva Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 75 Zapata con carga inclinada y momento Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 76 Ing. Manuel A. Olcese F. 38

39 q a q a RESUMEN SUELO COHESIVO (presión admisible controlada por corte) 1 FS s c i c c N N B c SUELO GRANULAR (presión admisible controlada por asentamiento) f f NF f F Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 77 PROBLEMAS ESPECIALES DE CIMENTACION Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 78 Ing. Manuel A. Olcese F. 39

40 Suelos colapsables Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 79 En los lugares donde se conozca o sea evidente la ocurrencia de hundimientos debido a la existencia de suelos colapsables, el PR deberá incluir en su EMS un análisis basado en la determinación de la plasticidad del suelo NTP (ASTM D4318), del ensayo para determinar el peso volumétrico NTP (BS 1377), y del ensayo de humedad NTP (ASTM D2216), con la finalidad de evaluar el potencial de colapso del suelo en función del Límite Liquido (LL) y del peso volumétrico seco ( d). Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 80 Ing. Manuel A. Olcese F. 40

41 La relación entre los colapsables y no colapsables y los parámetros antes indicados se muestra en la gráfica siguiente: 1.60 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 81 Cuando el PR encuentre evidencias de la existencia de suelos colapsables deberá sustentar su evaluación mediante los resultados del ensayo de ensayo de Colapsabilidad Potencial según NTP (ASTM D 5333). Las muestras utilizadas para la evaluación de colapsabilidad deberán ser obtenidas de pozos a cielo abierto, en condición inalterada, preferentemente del tipo Mib. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 82 Ing. Manuel A. Olcese F. 41

42 El potencial de colapso (CP) se define mediante la siguiente expresión: e CP(%) 1 e 0 x100 o CP % H H 0 c e = Cambio en la relación de vacíos debido al colapso bajo humedecimiento e 0 = Relación de vacíos inicial H c = Cambio de altura de la muestra = Altura inicial de la muestra H 0 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 83 El PR establecerá la severidad del problema de colapsabilidad mediante los siguientes criterios: CP (%) 0 a 1 1 a 5 5 a a 20 >20 Severidad del problema No colapsa Colapso moderado Colapso Colapso severo Colapso muy severo Si CP % > 5 no apoyar la cimentación sobre ese suelo Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 84 Ing. Manuel A. Olcese F. 42

43 Suelos expansivos Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 85 En las zonas en las que se encuentren suelos cohesivos con bajo grado de saturación y plasticidad alta (LL 50), el PR deberá incluir en su EMS un análisis basado en la determinación de la plasticidad del suelo NTP (ASTM D4318) y ensayos de granulometría por sedimentación NTP (ASTM D 422) con la finalidad de evaluar el potencial de expansión del suelo cohesivo en función del porcentaje de partículas menores a 2 m, del índice de plasticidad (IP) y de la actividad (A) de la arcilla. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 86 Ing. Manuel A. Olcese F. 43

44 La relación entre la Expansión Potencial (Ep) y los parámetros antes indicados se muestra en la gráfica siguiente: Actividad A IP % 2 m Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 87 Tabla CLASIFICACIÓN DE SUELOS EXPANSIVOS Potencial de expansión Expansión en consolidómetro, bajo presión vertical de 0,07 kg/cm 2 Índice de plasticidad Porcentaje de partículas menores que dos micras % Muy alto % > 30 % > 32 % > 37 Alto Medio Bajo < < < 17 Si el Potencial de expansión bajo ( 10 en cosolidometro) no apoyar la cimentación sobre ese suelo Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 88 Ing. Manuel A. Olcese F. 44

45 Talara Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 89 Licuación Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 90 Ing. Manuel A. Olcese F. 45

46 En suelos granulares finos ubicados bajo la Napa Freática y algunos suelos cohesivos, las solicitaciones sísmicas pueden originar el fenómeno denominado licuación, el cual consiste en la pérdida p momentánea nea de la resistencia al corte del suelo, como consecuencia de la presión de poros que se genera en el agua contenida en sus vacíos originada por la vibración que produce el sismo. Esta pérdida de resistencia al corte genera la ocurrencia de grandes asentamientos en las obras sobreyacentes. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 91 Chimbote 1970 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 92 Ing. Manuel A. Olcese F. 46

47 Camana 2001 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 93 Licuación en el Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 94 Ing. Manuel A. Olcese F. 47

48 Fenómeno de licuación Sra. Ester Atuncar Calle Alfonso Ugarte N 195 Tambo de Mora Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 95 Las lagunas de Puerto Viejo Km 70.8 (15/8/2007) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 96 Ing. Manuel A. Olcese F. 48

49 Problemas geotecnicos desde Lima hasta Ica Sismo del 15/8/2007 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 97 Tambo de Mora (15/8/2007) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 98 Ing. Manuel A. Olcese F. 49

50 Tambo de Mora (15/8/2007) Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 99 Tambo de Mora (Mw = 8 ; a/g = 0.30) Tambo de Mora (15/8/2007) Profundidad (m) CRR 1982 CSReq 1982 CSReq 1997 CRR 1997 CSReq 2000 CSReq 2004 CRR Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 100 Ing. Manuel A. Olcese F. 50

51 Asentamiento en la Av. Defensores del Morro calculado según C.Y. Lee (2007) 21.5 cm Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 101 Protección de excavaciones Calzaduras Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 102 Ing. Manuel A. Olcese F. 51

52 Las excavaciones verticales de más de 2,00 m de profundidad requeridas para alcanzar los niveles de los sótanos y sus cimentaciones, no deben permanecer sin sostenimiento, salvo que el estudio realizado por el PR determine que no es necesario efectuar obras de sostenimiento. La necesidad de construir obras de sostenimiento, su diseño y construcción son responsabilidad del contratista de la obra. Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 103 El informe del EMS deberá incluir los parámetros de suelos requeridos para el diseño de las obras de sostenimiento de las edificaciones, muros perimetrales, pistas y terrenos vecinos, considerando que estos puedan ser desestabilizados como consecuencia directa de las excavaciones que se ejecuten para la construcción de los sótanos directa de las excavaciones que se ejecuten para la construcciones de los sótanos. Nombre Peso unitario Ángulo de fricción Coeficiente Activo Estático Coeficiente en Reposo Estático Coeficiente Pasivo Estático Factor de Reducción del Empuje Pasivo para / =0 Coeficiente Activo Dinámico Coeficiente en Reposo Dinámico Coeficiente Pasivo Dinámico Coeficiente de fricción bajo la cimentación. Símbol o Ka Ko Kp R Kas Kos Kps tan Valor 1.94 ton/m Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 104 Ing. Manuel A. Olcese F. 52

53 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 105 CALZADURA CONVENCIONAL Carga Varillas corrugadas Empuje? Fricción Tan = 0.55 % #200 <5% % <% #200 <12% 0.35 % #200 > 12% Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 106 Ing. Manuel A. Olcese F. 53

54 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 107 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 108 Ing. Manuel A. Olcese F. 54

55 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 109 Av. Basadre San Isidro Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 110 Ing. Manuel A. Olcese F. 55

56 Cimentaciones en taludes Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 111 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 112 Ing. Manuel A. Olcese F. 56

57 En mecánica de suelos la exactitud de los resultados calculados nunca exede al de una estimación cruda, y la función principal de la teoría consiste en el enseñar de que y como observar en el campo. Karl Terzaghi, 1936 Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 113 Velemos por que se cumplan las normas. De nosotros depende que esto no ocurra nuevamente Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 114 Ing. Manuel A. Olcese F. 57

58 Muchas gracias Manuel A. Olcese Franzero Profesor Principal PUCP Ing. Civil CIP M ASCE molcese@pucp.edu.pe Laboratorio de Mecánica de Suelos E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES 115 Ing. Manuel A. Olcese F. 58