02-AASHTO Cap 10 Cimentaciones Ar[1]

8/7/2019 02-AASHTO Cap 10 Cimentaciones Ar[1]

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Seccin 10 - Fundaciones (SI)

ESPECIFICACIONES COMENTARIO

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10.1 CAMPO DE APLICACIN

Los requisitos de esta seccin se aplican para eldiseo de zapatas, pilotes hincados y pilotes perforados.

Si se han de seleccionar procedimientos de clculo deresistencia diferentes a los especificados en el presente

documento se deber considerar la base probabilstica deestas Especificaciones, la cual produce una combinacininterrelacionada de las cargas, los factores de carga, losfactores de resistencia y la confiabilidad estadstica. Sepueden utilizar otros mtodos, especialmente cuando hansido reconocidos localmente y se consideran adecuadospara las condiciones regionales, siempre que seconsidere la naturaleza estadstica de los factoresindicados anteriormente a travs del uso consistente de lateora de la confiabilidad y que sean aprobados por elPropietario.

C10.1

Los procedimientos de clculo de resistencutilizados para desarrollar la presente seccin sresumen en el Apndice A de Barker et al. (1991).

La especificacin de mtodos de anlisis y clculo d

resistencia para las fundaciones incluidos en el presendocumento no implica que las verificaciones en obra yla reaccin a las condiciones reales correspondientes a obra ya no son necesarias. Las prcticas tradicionales ddiseo y construccin de las fundaciones siempre debeser consideradas, an cuando se disee de acuerdo coestas Especificaciones.

10.2 DEFINICIONES

Pilote inclinado - Pilote hincado con un ngulo de inclinacin respecto de la vertical para lograr mayor resistencia a lacargas laterales.

Pilote de carga - Pilote cuyo propsito es soportar carga axial por friccin o resistencia de punta.

Pilote combinado de friccin y punta - Pilote que deriva su capacidad de la contribucin tanto de la resistencia dpunta desarrollada en la punta del pilote y la resistencia movilizada a lo largo del fuste.

Zapata combinada - Zapata que soporta ms de una columna.

Roca competente - Masa de roca con discontinuidades cuya abertura es menor o igual que 3,2 mm.

Fundacin profunda - Fundacin que deriva su apoyo transfiriendo las cargas al suelo o la roca a una cierta profundidapor debajo de la estructura por resistencia de punta, adherencia o friccin, o ambas.

Pilote perforado - Unidad de fundacin profunda, total o parcialmente empotrada en el terreno, que se construcolando hormign fresco en un pozo perforado con o sin armadura de acero. Los pilotes perforados derivan su capaciddel suelo que los rodea y/o de los estratos de suelo o roca debajo de su punta. Los pilotes perforados tambin sconocen como pozos de fundacin, pozos romanos, pilares perforados o pilotes hormigonados in situ.

Tensin efectiva - Tensin neta a travs de los puntos de contacto de las partculas de suelo, generalmente consideradequivalente a la tensin total menos la presin del agua intersticial.

Pilote de friccin - Pilote cuya capacidad de carga se deriva principalmente de la resistencia del suelo movilizada a largo del fuste del pilote.

Zapata aislada - Apoyo individual para las diferentes partes de una unidad de subestructura; la fundacin se denominfundacin mediante zapatas.

Longitud de una fundacin - Mxima dimensin en planta de un elemento de fundacin.

Relacin de sobreconsolidacin (OCR) - Se define como la relacin entre la presin de preconsolidacin y la tensiefectiva vertical actual.


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Pilote - Unidad de fundacin profunda relativamente esbelta, total o parcialmente empotrada en el terreno, que se instalahincando, perforando, barrenando, inyectando o de alguna otra manera y que deriva su capacidad del suelo que lo rodeay/o de los estratos de suelo o roca debajo de su punta.

Caballete de pilotes - Tipo de caballete en el cual los pilotes trabajan como columnas.

Azuche - Pieza metlica que se coloca en el extremo de penetracin de un pilote para protegerlo contra los daosdurante el hincado y para facilitar su penetracin a travs de los materiales muy densos.

Tubificacin - Erosin progresiva del suelo provocada por la filtracin de agua que produce un tubo abierto en el suelo atravs del cual el agua puede fluir de manera descontrolada y peligrosa.

Hundimiento (plunging) - Modo de comportamiento observado en algunos ensayos de carga de pilotes, donde elasentamiento del pilote contina aumentando sin aumento de la carga.

Pilote de punta - Pilote cuya capacidad de carga se deriva principalmente de la resistencia del material de fundacinsobre el cual se apoya la punta del pilote.

RQD - Designacin de la calidad de la roca.

Fundacin superficial - Fundacin que deriva su apoyo transfiriendo la carga directamente al suelo o la roca a pocaprofundidad.

Superficies de deslizamiento (slickensides) - Superficies pulidas y ranuradas que se producen en las rocas y suelosarcillosos como resultado de desplazamientos por corte a lo largo de un plano.

Tensin total - Presin total ejercida en cualquier direccin tanto por el suelo como por el agua.

Ancho de una fundacin - Mnima dimensin en planta de un elemento de fundacin.

10.3 SIMBOLOGA

Las unidades indicadas a continuacin de cada trmino son unidades sugeridas. Se podrn utilizar otras unidades

consistentes con las expresiones evaluadas.

A = rea efectiva de la zapata para la determinacin del asentamiento elstico de una zapata sometida acargas excntricas (mm2) (10.6.2.2.3b)

Ap = rea de la punta de un pilote hincado o de la base de un pilote perforado (mm2) (10.7.3.2)As = rea superficial del fuste de un pilote (mm2) (10.7.3.2)asi = permetro del pilote en el punto considerado (mm) (10.7.3.4.3c)Asoc = rea de la perforacin para un pilote perforado empotrado en roca (mm2) (C10.8.3.5)Au = rea de levantamiento de un pilote perforado con base acampanada (mm2) (10.8.3.7.2)B =

ancho de la zapata (mm); ancho del grupo de pilotes (mm) (10.6.3.1.2c)

B' = ancho efectivo de la zapata (mm) (10.6.3.1.5)Cae = coeficiente de asentamiento secundario estimado a partir de resultados de ensayos de consolidacin

realizados en laboratorio sobre muestras de suelo inalterado (adimensional) (10.6.2.2.3c)

Cc = ndice de compresin (adimensional) (10.6.2.2.3c)Cce = relacin de compresin (adimensional) (10.6.2.2.3c)


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Ccr = ndice de recompresin (adimensional) (10.6.2.2.3c)Co = resistencia a la compresin uniaxial de la roca (MPa) (10.6.2.3.2)CPT = ensayo de penetracin de cono (10.5.5)Cre = relacin de recompresin (adimensional) (10.6.2.2.3c)Cv = coeficiente de consolidacin (mm2/ao) (10.6.2.2.3c)Cw1, Cw2 = factores de correccin que consideran el efecto del agua fretica (adimensional) (6.10.3.1.2c)c = cohesin del suelo (MPa); resistencia al corte no drenada (MPa) (10.6.3.1.2b)Cq, c = factor de compresibilidad del suelo (adimensional) (10.6.3.1.2c)c1 = resistencia al corte no drenada del estrato de suelo superior como se ilustra en la Figura 3 (MPa)

(10.6.3.1.2b)

c2 = resistencia al corte del estrato de suelo inferior (MPa) (10.6.3.1.2b)

c* = cohesin del suelo correspondiente a la tensin efectiva reducida para corte por punzonamiento(MPa) (10.6.3.1.2a)

D = ancho o dimetro de un pilote hincado (mm); dimetro de un pilote perforado (mm) (10.7.3.4.2a)(10.8.3.3.2)

D' = profundidad efectiva de un grupo de pilotes (mm) (10.7.2.3.3)Db = profundidad de empotramiento de un pilote en un estrato portante (mm) (10.7.2.1)Df = profundidad de empotramiento de la fundacin, considerada entre la superficie del terreno y el fondo

de la fundacin (mm) (10.6.3.1.2b)

Di = ancho o dimetro del pilote en el punto considerado (mm) (10.7.3.4.3c)Dp = dimetro de la punta de un pilote perforado (mm); dimetro de la campana (mm) (10.8.3.3.2)

(10.8.3.7.2)

dq = factor de profundidad (adimensional) (10.6.3.1.2c)Ds = dimetro de la perforacin cuando el pilote o pilote perforado est empotrado en roca (mm)

(10.7.3.5)

Dw = profundidad hasta la superficie del agua considerada a partir de la superficie del terreno (mm(10.6.3.1.2c)

d = factor de profundidad para estimar la capacidad de punta de los pilotes en roca (adimensional(10.7.3.5)

Ec = mdulo de elasticidad del hormign (MPa) (C10.8.3.5)Ei = mdulo de elasticidad de la roca intacta (MPa) (C10.8.3.5)Em = mdulo estimado de la masa de roca (MPa); mdulo de la masa de roca (MPa) (C10.6.2.2.3c

(10.6.2.2.3d)

Eo = mdulo de la roca intacta (MPa) (10.6.2.2.3d)Ep = mdulo de elasticidad del pilote (MPa) (10.7.4.2)Er = mdulo de elasticidad de la roca in situ (MPa) (C10.8.3.5)Es = mdulo del suelo (MPa) (10.7.4.2)eB = excentricidad de la carga paralela al ancho de la zapata (mm) (10.6.3.1.5)


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eL = excentricidad de la carga paralela a la longitud de la zapata (mm) (10.6.3.1.5)eo = relacin de vacos correspondiente a la tensin efectiva vertical inicial (adimensional) (10.6.2.2.3c)Fr = factor de reduccin que se aplica a la resistencia de punta de los pilotes perforados de gran dimetro

(adimensional) (10.8.3.3.2)

fc = resistencia a la compresin del hormign a 28 das (MPa) (10.6.2.3.2)fs = friccin de la camisa medida a partir de un ensayo de penetracin de cono (MPa) (10.7.3.4.3a)fsi = resistencia unitaria por friccin de la camisa determinada mediante un ensayo de penetracin de

cono en el punto considerado (MPa) (10.7.3.4.3c)

g = aceleracin de la gravedad (m/s2)H = componente horizontal de las cargas inclinadas (N); distancia entre las puntas de los pilotes y la

parte superior del estrato ms bajo (mm) (10.6.3.1.3b)

Hc = altura de un estrato de suelo compresible (mm) (10.6.2.2.3c)Hd = altura del recorrido de drenaje ms largo en un estrato de suelo compresible (mm) (10.6.2.2.3c)Hs = altura de una masa de suelo inclinada (mm); profundidad embebida de un pilote o pilote perforado

empotrado en roca (mm) (10.6.3.1.2b) (10.7.3.5)Hs2 = distancia entre el fondo de la zapata y la parte superior del segundo estrato de suelo (mm)

(10.6.3.1.2b)

hi = intervalo de longitud en el punto considerado (mm) (10.7.3.4.3c)

I = factor de influencia que considera la longitud embebida efectiva de un grupo de pilotes(adimensional) (10.7.2.3.3)

Ip = coeficiente de influencia que toma en cuenta la rigidez y dimensiones de la zapata (adimensional);momento de inercia del pilote (mm4) (10.6.2.2.3d) (10.7.4.2)

Ip = coeficiente de influencia de la Figura C10.8.3.5-1 (adimensional)Iq, i = factores de inclinacin de la carga (adimensionales) (10.6.3.1.2c)K = factor de transferencia de carga (adimensional) (10.8.3.4.2)Kb = coeficiente para apoyo en roca determinado mediante un ensayo presiomtrico (adimensional)

(C10.8.3.5)

Kc = factor de correccin que considera la friccin de la camisa en arcilla (adimensional) (10.7.3.4.3c)Ke = relacin de modificacin de mdulo de la Figura C10.8.3.5-3 (adimensional) (C10.8.3.5)Ks = factor de correccin que considera la friccin de la camisa en arena (adimensional) (10.7.3.4.3c)Ksp = coeficiente de capacidad de carga adimensional (adimensional) (10.7.3.5)k = coeficiente de capacidad de carga emprico de la Figura 10.6.3.1.3d-1 (adimensional) (10.6.3.1.3d)L = longitud de la fundacin (mm) (10.6.3.1.5)L' = longitud efectiva de la zapata (mm) (10.6.3.1.5)Lf = profundidad hasta el punto considerado al medir la friccin de la camisa (mm) (10.7.3.4.3c)Li = profundidad hasta la mitad del intervalo de longitud en el punto considerado (mm) (10.7.3.4.3c)LL = lmite lquido del suelo (C10.8.1.9)N = nmero de golpes en un Ensayo de Penetracin Estndar (SPT) (golpes/300 mm) (10.7.2.3.3)


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N = nmero de golpes promedio (no corregido) de un SPT a lo largo del fuste del pilote (golpes/300 mm(10.7.3.4.2b)

Nc = factor de capacidad de carga (adimensional) (10.6.3.1.2b)Nq, N = factores de capacidad de carga (adimensionales) (10.6.3.1.2c)Ncm, Nqm = factores de capacidad de carga modificados (adimensionales) (10.6.3.1.2b)

Ncm, Nqm, Nym = factores de capacidad de carga modificados (adimensionales) (10.6.3.1.2b)Ncorr = nmero de golpes del SPT corregido (golpes/300 mm) (10.7.2.3.3)N corr = valor promedio del nmero de golpes corregido del SPT (golpes/300 mm) (10.6.3.1.3b)Nm = factor de capacidad de carga (adimensional) (10.6.3.1.2b)Nms = parmetro de la roca (adimensional) (10.6.2.3.2)Nu = factor de adherencia contra el levantamiento de la campana (adimensional) (10.8.3.7.2)Nm = factor de capacidad de carga modificado (adimensional) (10.6.3.1.2c)N1 = resistencia del ensayo SPT, corregida para considerar la profundidad (golpes/300 mm); nmero de

intervalos entre la superficie del terreno y un punto 8D por debajo de la superficie del terreno(10.6.2.2.3b-1) (10.7.3.4.3c)

N2 = nmero de intervalos entre un punto ubicado 8D por debajo de la superficie del terreno y la punta depilote (10.7.3.4.3c)

nh = tasa de aumento del mdulo del suelo en funcin de la profundidad (MPa/mm) (10.7.4.2)PL = lmite plstico del suelo (C10.8.1.9)*pL = presin lmite obtenida a partir del resultado de un ensayo presiomtrico (MPa) (10.6.3.1.3d)po = presin horizontal total a la profundidad a la cual se realiza el ensayo presiomtrico (MPa)

(10.6.3.1.3d)

p1 = presin lmite determinada a partir de ensayos presiomtricos promediados en una distancia igual a2,0 dimetros por encima y por debajo de la base (MPa) (C10.8.3.5)

Qep = resistencia pasiva del suelo disponible durante la totalidad de la vida de diseo de la estructura (N)(10.6.3.3)

Qg = resistencia nominal de un grupo de pilotes (N) (10.7.3.10.1)QL = resistencia lateral nominal de un pilote individual (N) (10.7.3.11)QLg = resistencia lateral nominal de un grupo de pilotes (N) (10.7.3.11)Qn = resistencia nominal (N) (10.6.3.3)Qp = carga nominal soportada por la punta de un pilote (N) (10.7.3.2)QR = resistencia mayorada contra la falla por resbalamiento (N) (10.6.3.3)Qs = carga nominal soportada por el fuste de un pilote (N) (10.7.3.2)Qsbell = resistencia nominal contra el levantamiento de un pilote perforado con base acampanada (N)

(10.8.3.7.2)

QSR = resistencia lateral nominal de los pilotes perforados empotrados en roca (N) (C10.8.3.5)Qug = resistencia lateral nominal de un grupo de pilotes (N) (C10.7.3.7.3)Qult = capacidad de carga total nominal (N) (10.7.3.2)


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QT = mxima resistencia al corte entre la fundacin y el suelo (N) (10.5.5)q = presin de fundacin neta aplicada a 2Db/3 (MPa) (10.7.2.3.3)qc = resistencia a la penetracin del cono esttico (MPa); resistencia media a la penetracin del cono

esttico en una profundidad B debajo de la zapata equivalente (MPA) (10.6.3.1.3c) (10.7.2.3.3)

qc1 = mnima resistencia media a la penetracin del cono esttico en una profundidad igual a yD debajo dela punta de un pilote (MPa) (10.7.3.4.3b)

qc2 = mnima resistencia media a la penetracin del cono esttico en una distancia igual a 8D por encimade la punta del pilote (MPa) (10.7.3.4.3b)

q = resistencia de punta lmite (MPa) (10.7.3.4.2a)qn = capacidad de carga nominal (MPa) (10.6.3.1.1)qo = tensin vertical en la base del rea cargada (MPa) (10.6.2.2.3b)qp = resistencia de punta unitaria nominal (MPa) (10.7.3.2)qpr = resistencia de punta unitaria nominal reducida (MPa) (C10.8.3.3.2)qR = capacidad de carga mayorada (MPa) (10.6.3.1.1)qs = resistencia al corte unitaria; resistencia superficial unitaria nominal (MPa) (10.6.3.3) (10.7.3.32)qsbell = resistencia unitaria nominal contra el levantamiento de un pilote perforado con base acampanada

(MPa) (10.8.3.7.2)

qu = resistencia media a la compresin uniaxial del ncleo rocoso (MPa) (10.7.3.5)qult = capacidad de carga nominal (MPa) (10.6.3.1.1)q1 = capacidad de carga ltima de una zapata apoyada en el estrato superior de un sistema de dos

capas, suponiendo que el estrato superior tiene espesor infinito (MPa) (10.6.3.1.2a)

q2 = capacidad de carga ltima de una zapata ficticia que tiene el mismo tamao y geometra que lazapata real pero que est apoyada sobre la superficie del segundo estrato (estrato inferior) de un

sistema de dos capas (MPa) (10.6.3.1.2a)Ri = factor de reduccin que considera el efecto de la inclinacin de las cargas (adimensional)

(10.6.3.1.3b)

r = radio de una zapata circular, o B/2 para una zapata cuadrada (mm) (10.6.2.2.3d)ro = presin vertical total inicial a nivel de la fundacin (MPa) (10.6.3.1.3d)Sc = asentamiento por consolidacin (mm) (10.6.2.2.3a)Se = asentamiento elstico (mm) (10.6.2.2.3a)

SPT = ensayo de penetracin estndar (10.5.5)

Ss = asentamiento secundario (mm) (10.6.2.2.3a)

Su = resistencia al corte no drenada (MPa) (10.6.3.1.2b)

S u = resistencia media al corte no drenada a lo largo del fuste del pilote (MPa) (10.7.3.7.3)

Sc, Sq, S = factores de forma (adimensionales) (10.6.3.1.2b) (10.6.3.1.2c)

Sd = separacin de las discontinuidades (mm) (10.7.3.5)

T = factor de tiempo (adimensional) (10.6.2.2.3c)

t = tiempo para que ocurra un porcentaje determinado de asentamiento por consolidacin


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unidimensional (aos) (10.6.2.2.3c)

td = ancho de las discontinuidades (mm) (10.7.3.5)

t1, t2 = intervalos de tiempo arbitrarios utilizados para determinar Ss (aos) (10.6.2.2.3c)

V = componente vertical de las cargas inclinadas (N) (10.6.3.1.3b)

Wg = peso de un bloque formado por suelo, pilotes y cabezal (N) (10.7.3.7.3)

X = ancho de un grupo de pilotes (mm) (10.7.2.3.3)

Y = longitud de un grupo de pilotes (mm) (10.7.3.7.3)

Z = longitud embebida total de un pilote (mm) (10.7.3.4.3c)

z = profundidad por debajo de la superficie del terreno (mm) (10.8.3.4.2)

= factor de adherencia que se aplica a Su (adimensional) (10.7.3.3.2a)

E = factor de reduccin (adimensional) (10.6.2.2.3d)

= coeficiente que relaciona la tensin vertical efectiva y la friccin superficial unitaria de un pilote opilote perforado (adimensional) (10.7.3.3.2b)

m = ndice de punzonamiento (adimensional) (10.6.3.1.2b)z = factor que considera la geometra y la rigidez de la zapata (adimensional) (10.6.2.2.3d)

= densidad del suelo (kg/m3) (10.6.3.1.2b)

= ngulo de la resistencia al corte entre suelo y pilote (DEG) (10.6.3.3)

= factor de eficiencia para un grupo de pilotes o pilotes perforados (adimensional) (10.7.3.10.2)

= coeficiente emprico que relaciona el empuje pasivo lateral del suelo y la friccin superficial unitariade un pilote (adimensional) (10.7.3.3.2c)

c = factor de reduccin que se aplica a los asentamientos por consolidacin para tomar en cuenta losefectos tridimensionales (adimensional) (10.6.2.2.3c)

= asentamiento de un grupo de pilotes (mm) (10.7.2.3.3)base = asentamiento de la base de un pilote perforado (mm) (C10.8.3.5)

e = acortamiento elstico de un pilote perforado (mm) (C10.8.3.5)

i = carga de trabajo en la parte superior de una perforacin para instalar un pilote empotrado en roca (N(C10.8.3.5)

'f = tensin efectiva vertical final del suelo en el intervalo de profundidad debajo de la zapata (MPa(10.6.2.2.3c)

'o = tensin efectiva vertical inicial del suelo en el intervalo de profundidad debajo de la zapata (MPa(10.6.2.2.3c)

'p = mxima tensin efectiva vertical histrica del suelo en el intervalo de profundidad debajo de la zapata(MPa) (10.6.2.2.3c)

'pc = mxima tensin efectiva vertical actual del suelo, no incluyendo la tensin adicional debida a lascargas de las zapatas (MPa) (10.6.2.2.3c)

v = tensin vertical total al nivel de la base (MPa) (C10.8.3.5)

'v = tensin efectiva vertical (MPa) (C10.7.1.7)

= factor de resistencia (10.5.5)


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ep = factor de resistencia para el empuje pasivo (10.6.3.3)

f = ngulo de friccin interna del suelo (DEG) (10.6.3.3)

g = factor de resistencia para la capacidad de carga de un grupo de pilotes que falla como una unidadcompuesta por los pilotes y el bloque de suelo contenido dentro de los pilotes; factor de resistenciapara un grupo de pilotes (10.7.3.10.1)

L = factor de resistencia para las cargas laterales en un grupo de pilotes (adimensional) (10.7.3.11)q = factor de resistencia para la capacidad de carga total de un pilote para aquellos mtodos que no

diferencian entre la resistencia total y las contribuciones individuales de la resistencia de punta y laresistencia lateral (10.7.3.2)

qs = factor de resistencia para la capacidad lateral de un pilote para aquellos mtodos que dividen laresistencia de un pilote en una resistencia de punta y una resistencia lateral (10.7.3.2)

qp = factor de resistencia para la capacidad de punta de un pilote para aquellos mtodos que dividen laresistencia de un pilote en una resistencia de punta y una resistencia lateral (10.7.3.2)

T = factor de resistencia para el corte entre el suelo y la fundacin (10.5.5)

u = factor de resistencia para la capacidad contra el levantamiento de un pilote individual (10.7.3.7.2)ug = factor de resistencia para la capacidad contra el levantamiento de un grupo de pilotes (10.7.3.7.3)'1 = ngulo de friccin interna del estrato de suelo superior correspondiente a la tensin efectiva (DEG)

(10.6.3.1.2c)

* = ngulo de friccin interna del suelo correspondiente a la tensin efectiva reducida para corte por

punzonamiento (DEG) (10.6.3.1.2a)


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10.4 DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES DELSUELO

10.4.1 Exploracin de Suelos

Se debern realizar estudios de suelos para cada

elemento de la subestructura, a fin de obtener lainformacin necesaria para el diseo y la construccin delas fundaciones. La extensin de los estudios se deberbasar en las condiciones subsuperficiales, el tipo deestructura y los requisitos del proyecto. El programa deexploracin deber ser lo suficientemente exhaustivocomo para revelar la naturaleza y los tipos de depsitosde suelo y/o formaciones rocosas encontrados, laspropiedades de lo suelos y/o rocas, el potencial delicuefaccin y las condiciones del agua fretica.

Se debern realizar sondeos en las ubicacionesdonde irn las pilas y estribos, en una cantidad y hastauna profundidad suficiente para establecer perfiles

transversales y longitudinales confiables de los estratossubyacentes. Se debern tomar muestras del materialencontrado, las cuales se debern conservar para futurareferencia y/o ensayos. Se debern preparar registros delos sondeos con un nivel de detalle suficiente que permitaubicar los estratos de los materiales, los resultados delos ensayos de penetracin, el agua fretica, cualquieraccin artesiana y el lugar donde se tomaron lasmuestras,

Se deber prestar particular atencin a la deteccinde vetas blandas y de poco espesor que pudieranencontrarse en los lmites de los estratos.

Si el Propietario as lo requiere, se debern tapar los

sondeos y los orificios producto de los ensayos depenetracin para impedir la contaminacin del agua.Los sondeos se debern realizar hasta encontrar un

material competente que tenga una capacidad de cargaadecuada, o hasta una profundidad en la cual lastensiones adicionales debidas a la carga estimada de laszapatas sea menor que 10 por ciento de la tensinefectiva debida a la sobrecarga de suelo existente,cualquiera sea la que resulte mayor. Si a escasaprofundidad se encuentra un lecho de roca, el sondeodeber avanzar como mnimo 3000 mm hacia el interiordel lecho de roca o hasta la profundidad correspondienteal nivel de fundacin proyectado, cualquiera sea el valorque resulte mayor.

Se debern realizar ensayos en laboratorio y/o in situpara determinar las caractersticas de resistencia,deformacin y flujo de los suelos y/o rocas y establecer sison adecuados para la fundacin seleccionada.

C10.4.1

La realizacin del programa de exploracin de suelo

es parte del proceso necesario para obtener informacirelevante para el diseo y la construccin de loelementos de la subestructura. Los componentes dproceso que deberan preceder al programa dexploracin en s incluyen la bsqueda y estudio dinformacin publicada o no publicada sobre el preddonde se ubicar la construccin o sobre reas cercanauna inspeccin visual del sitio y el diseo del programde exploracin de suelos. El Manual AASHTO sobrInvestigaciones Subsuperficiales (1988) contienlineamientos generales para la planificacin y realizacide programas de exploracin de suelos.

Como mnimo, el programa de exploracin de suelo

debe permitir obtener informacin suficiente para analizala estabilidad y el asentamiento de las fundaciones corespecto a:

Formaciones geolgicas;

Ubicacin y espesor de las unidades de suelo y roca;

Propiedades mecnicas de las unidades de suelo roca, incluyendo su densidad, resistencia al corte compresibilidad;

Condiciones del agua fretica;

Topografa del terreno; y

Consideraciones locales, por ejemplo, la presencia ddepsitos de suelos licuables, vacos subterrneodebidos a la meteorizacin o actividad minera, potencial de inestabilidad de taludes.

Los parmetros derivados de los ensayos in situ, talecomo los ensayos de penetracin estndar, ensayos copenetrmetro de cono, ensayos con penetrmetrdinmico y ensayos presiomtricos, tambin se puedeutilizar directamente en los clculos de diseconsiderando relaciones empricas. Algunas veces estoparmetros pueden ser ms confiables que los clculoanalticos, especialmente cuando las condiciones dsuelo son familiares y para ellas existen relacione


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empricas bien establecidas.Los valores de diseo seleccionados para los

parmetros deben ser adecuados para el estado lmiteparticular considerado y el correspondiente modelo declculo seleccionado.

Para determinar el valor de cada parmetro se

deberan considerar los datos relevantes publicadosjuntamente con la experiencia local y general. Cuandocorresponda, tambin se deberan considerar lascorrelaciones entre los parmetros que hayan sidopublicadas.

Al interpretar los resultados de los ensayos realizadostambin se debera considerar la informacin publicadareferente al uso de cada tipo de ensayo para lascondiciones del suelo apropiadas.

10.4.2 Ensayos en laboratorio

10.4.2.1 REQUISITOS GENERALES

Los ensayos en laboratorio se debern realizar deacuerdo con las normas AASHTO o ASTMcorrespondientes o de acuerdo con las normas provistaspor el Propietario, y pueden incluir los siguientes ensayospara suelos y rocas.

C10.4.2.1

Comprender las propiedades de los suelos esfundamental para poder utilizar los actuales mtodospara el diseo de fundaciones y obras de tierra.

El propsito de los ensayos de laboratorio es obtenerlos datos bsicos con los cuales clasificar los suelos ydeterminar sus propiedades.

10.4.2.2 ENSAYOS PARA SUELOS

Los ensayos de suelos realizados en laboratoriopueden incluir:

Contenido de agua - ASTM D 4643 Gravedad especfica - AASHTO T 100 (ASTM D 854)

Distribucin granulomtrica - AASHTO T 88 (ASTM D422)

Lmite lquido y lmite plstico - AASHTO T 90 (ASTMD 4318)

Ensayo de corte directo - AASHTO T 236 (ASTM D3080)

Ensayo de compresin no confinado - AASHTO T 208(ASTM D 2166)

Ensayo triaxial no consolidado no drenado - ASTM D2850

Ensayo triaxial consolidado no drenado - AASHTO T297 (ASTM D 4767)

Ensayo de consolidacin - AASHTO T 216 (ASTM D2435 o D 4186)

Ensayo de permeabilidad - AASHTO T 215 (ASTM D2434)

C10.4.2.2

Los ensayos de suelos realizados en laboratorio sepueden agrupar en dos clases generales:

Ensayos de clasificacin: Estos ensayos se puedenrealizar sobre muestras alteradas o inalteradas.

Ensayos cuantitativos para determinar permeabilidad,compresibilidad y resistencia al corte: Estos ensayosgeneralmente se realizan sobre muestras inalteradas,excepto en el caso de materiales que se han decolocar como relleno controlado o suelos que tienenuna estructura estable. En estos casos los ensayos sedeberan realizar sobre muestras preparadas enlaboratorio.


11/123



10-11

10.4.2.3 ENSAYOS PARA ROCAS

Los ensayos de rocas realizados en laboratoriopueden incluir:

Determinacin de mdulos de elasticidad - ASTM D3148

Ensayo de compresin triaxial - AASHTO T 266 (ASTMD 2664)

Ensayo de compresin no confinada - ASTM D 2938

Ensayo de resistencia a la traccin por compresindiametral - ASTM D 3967

C10.4.2.3

Los ensayos en laboratorio tienen una aplicacin mulimitada para medir las propiedades ms significativas dlas rocas, como por ejemplo:

Resistencia a la compresin, Resistencia al corte,

Dureza,

Compresibilidad, y

Permeabilidad

Las muestras de roca lo suficientemente pequeacomo para ser ensayadas en laboratorio generalmentno son representativas de la totalidad de la masa droca. Los ensayos de rocas realizados en laboratorio sutilizan fundamentalmente para clasificar muestras droca intacta y, si se realizan adecuadamente, son de grautilidad para este propsito.

Los ensayos en laboratorio realizados sobre muestraintactas proporcionan lmites superiores para resistencia y lmites inferiores para la compresibilidadCon frecuencia los ensayos en laboratorio se puedeutilizar conjuntamente con ensayos in situ para obteneestimaciones razonables de las caractersticas dcomportamiento de la masa de roca.

10.4.3 Ensayos in situ


Se pueden realizar ensayos in situ para obtener los

parmetros de deformacin y resistencia de los suelos orocas de fundacin a utilizar en el diseo y/o anlisis. Losensayos se debern realizar de acuerdo con las normasrecomendadas por ASTM o AASHTO, y pueden incluirtanto ensayos de suelo in situ como ensayos de roca insitu,

C10.4.3.1

La Tabla C10.4.3.2-1 (Canadian Geotechnical Societ

1985) indica algunas caractersticas de los ensayos situ que se realizan habitualmente.

10.4.3.2 ENSAYOS DE SUELOS REALIZADOS IN SITULos ensayos de suelos realizados in situ incluyen:

Ensayo de Penetracin Estndar - AASHTO T 206(ASTM D 1586)

Ensayo de Penetracin Esttica (Cono Esttico) -ASTM D 3441

Ensayo del Molinete - AASHTO T 223 (ASTM D 2573)

Ensayo Presiomtrico - ASTM D 4719

Ensayo con Placa de Carga - AASHTO T 235 (ASTMD 1194)

Ensayo de Pozo (Permeabilidad) - ASTM D 4750


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10-12

Tabla C10.4.3.2-1 - Ensayos In Situ

TIPO DE ENSAYOMEJOR

APLICACINNO ES

APLICABLE PARAPROPIEDADES QUE

PERMITE DETERMINAREnsayo dePenetracinEstndar (SPT)

Arena Grava gruesa Evaluacin cualitativa de lacompacidad.Comparacin cualitativa de laestratificacin del subsuelo.

Ensayo dePenetracinDinmica (ConoDinmico)

Arena y Grava Arcilla Evaluacin cualitativa de lacompacidad.Comparacin cualitativa de laestratificacin del subsuelo.

Ensayo dePenetracinEsttica (ConoEsttico)

Arena, Limo yArcilla

_ Evaluacin continua de ladensidad y resistencia de lasarenas. Evaluacin continua dela resistencia al corte nodrenada en arcillas.

Ensayo deMolinete

Arcilla Todos los demssuelos

Resistencia al corte nodrenada.

EnsayoPresiomtrico

Roca blanda,Arena, Grava yTill

Arcillas blandassensibles

Capacidad de carga ycompresibilidad

Ensayo con Placade Carga y Ensayocon BarrenaHelicoidal

Arena y Arcilla _ Mdulo de deformacin.Mdulo de reaccin de lasubrasante. Capacidad decarga.

Ensayo conDilatmetro dePlaca Plana

Arena y Arcilla Grava Correlacin emprica para tipode suelo, Ke, relacin desobreconsolidacin, mdulo yresistencia al corte no drenada.

Ensayo dePermeabilidad

Arena y Grava _ Evaluacin del coeficiente depermeabilidad

10.4.3.3 ENSAYOS DE ROCAS REALIZADOS IN SITU

Los ensayos realizados in situ pueden incluir:

Deformabilidad y resistencia de rocas dbiles medianteun ensayo de compresin uniaxial in situ - ASTM D4555

Determinacin de la resistencia al corte directa de lasdiscontinuidades de las rocas - ASTM D 4554

Mdulo de deformacin de una masa de roca usando elmtodo de la placa de carga flexible - ASTM D 4395

Mdulo de deformacin de una masa de roca usandoun ensayo de tesado radial - ASTM D 4506

Mdulo de deformacin de una masa de roca usando elmtodo de la placa de carga rgida - ASTM D 4394

Determinacin de la tensin y el mdulo dedeformacin utilizando el mtodo del gato plano -ASTM D 4729


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10-13

Tensin en rocas usando el mtodo de fracturahidrulica - ASTM D 4645

10.5 ESTADOS LMITE Y FACTORES DERESISTENCIA

10.5.1 Requisitos Generales

Los estados lmite debern ser como se especifica enel Artculo 1.3.2. Esta seccin contiene aclaracionesespecficas para las fundaciones.

10.5.2 Estados Lmite de Servicio

El diseo de las fundaciones para el estado lmite deservicio deber incluir:

Asentamientos,

Desplazamientos laterales, y Capacidad de carga estimada usando la presunta

presin de contacto.

La consideracin de los asentamientos se deberbasar en criterios de "rideability" y economa.

C10.5.2

En los puentes en los cuales la superestructura y subestructura no estn integradas, los asentamientos spueden corregir tesando y calzando los apoyos. Artculo 2.5.2.3 establece requisitos de tesado para estopuentes.

Se debera comparar el costo que implicara limitar lomovimientos de las fundaciones con el costo de disela superestructura de modo que pueda tolerar mayoremovimientos o con el costo de corregir las consecuenciade los movimientos realizando mantenimiento. Espermitir determinar el mnimo costo correspondiente a vida til del puente. El Propietario puede establecrequisitos ms severos.

10.5.3 Estado Lmite de Resistencia

El diseo de las fundaciones para el estado lmite deresistencia deber incluir:

Capacidad de carga, excepto la presin de contactopresunta;

Prdida de contacto excesiva;

Resbalamiento en la base de la zapata;

Prdida de apoyo lateral;

Prdida de estabilidad global; y

Capacidad estructural.

Las fundaciones se debern dimensionar de maneratal que la resistencia mayorada sea mayor o igual que lassolicitaciones correspondientes a las cargas mayoradasespecificadas en la Seccin 3.

10.5.4 Estado Lmite Correspondiente a EventosExtremos

Cuando corresponda, las fundaciones se deberndisear para eventos extremos.

C10.5.4

Los eventos extremos incluyen la inundacin dcontrol para socavacin, la colisin de vehculos embarcaciones, las cargas ssmicas y otras situacione


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10-14

especficas del predio que el Ingeniero determine que esnecesario incluir.

Desde 1996 las consideraciones ssmicas para eldiseo de fundaciones estn siendo reevaluadasexhaustivamente. Por el momento la informacinrelevante de la Divisin I-A de las Especificaciones

Estndares se reproduce como un Apndice al final de lapresente seccin.

10.5.5 Factores de Resistencia

Los factores de resistencia para los diferentes tipos desistemas de fundacin en el estado lmite de resistenciase debern tomar como se especifica en las Tablas 1 a 3,a menos que se encuentren disponibles valoresespecficos correspondientes a la regin.

Cuando se especifican fundaciones con pilotes, ladocumentacin tcnica deber especificar el nivel deverificacin in situ de la capacidad de los pilotes. La

verificacin in situ especificada deber ser consistentecon el valor de v tomado de la Tabla 2.Los factores de resistencia para el estado lmite de

servicio se debern considerar iguales a 1,0.

Cuando se anticipa que el hincado de los pilotes sehar con dificultad, se debera considerar una reduccinadicional de Pn.

C10.5.5

En aquellos casos en los cuales haba informacinestadstica disponible, para derivar los factores deresistencia geotcnica indicados en las Tablas 1 a 3 seutiliz la teora de la confiabilidad, combinada en algunoscasos con el criterio profesional. Estos valores deresistencia no se aplican a la resistencia estructural, parala cual se deben utilizar las Secciones 5, 6, 7 y 8. Enaquellos casos en los cuales la informacin disponible

era insuficiente para realizar una calibracin aplicando lateora de la confiabilidad, los factores de resistenciafueron seleccionados en base al criterio profesional, demanera que los diseos realizados utilizando losprocedimientos por factores de carga y resistencia fueranconsistentes con los diseos obtenidos utilizandoprocedimientos por tensiones admisibles. El Apndice Ade Barker et al. (1991) contiene mayor informacin sobreeste tema.

El factor de resistencia para el empuje pasivo delsuelo asociado con la capacidad de carga se debeadopta como se especifica en la Tabla 1 cuando uncomponente del puente est siendo "empujado" por el

suelo, como por ejemplo los muros de retencin de losestribos integrales, o bien "jalado" hacia el suelo, comopor ejemplo los macizos de anclaje. Por otro lado, si seutiliza el empuje pasivo del suelo para determinar lassolicitaciones sobre otros componentes del puente, porejemplo los momentos flectores en los componentes deun estribo integral, es conservador asumir que estdisponible la mxima resistencia pasiva, es decir, =1,0.

En el pasado se consideraba un factor de reduccinaproximadamente igual a 0,875 cuando se anticipabauna dificultad moderada para el hincado, y un factoraproximadamente igual a 0,75 cuando se anticipaba queel hincado de los pilotes sera difcil. Davidsson et al.(1983) contiene ms detalles sobre este tema.


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10-15

Tabla 10.5.5-1 - Factores de Resistencia para el Estado Lmite de Resistencia de las Fundaciones Superficiales

MTODO/SUELO/CONDICINFACTOR DE

RESISTENCIA

Arena:

Procedimiento semiemprico utilizando datos de

ensayos SPT 0,45

Procedimiento semiemprico utilizando datos deensayos de penetracin (cono) 0,55

Mtodo racional -

usando festimado a partir de datos de ensayosSPT

usando festimado a partir de datos de ensayosCPT

0,35

0,45

Arcilla

Procedimiento semiemprico utilizando datos deensayos CPT 0,50

Mtodo racional -

usando la resistencia al corte medida en ensayosen laboratorio 0,60

usando la resistencia al corte medida en ensayosde molinete in situ 0,60

usando la resistencia al corte estimada a partirde datos de ensayos CPT 0,50

Roca

Procedimiento semiemprico, Carter y Kulhawy(1988) 0,60

Capacidad de carga y empuje pasivo

Ensayo con placa de carga 0,55

Hormign prefabricado colocado sobre arena



0,90

0,90

Resbalamiento

Hormign colado en obra sobre arena



0,80

0,80


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10-16


RESISTENCIA

El resbalamiento en arcilla es controlado por laresistencia de la arcilla cuando la resistencia alcorte de la arcilla es menor que 0,5 veces la tensinnormal, y es controlado por la tensin normal

cuando la resistencia al corte de la arcilla es mayorque 0,5 veces la tensin normal (ver Figura 1,desarrollada para el caso en que hay al menos 150mm de material granular compactado debajo de lazapata).

Arcilla (cuando la resistencia al corte es menor que0,5 veces la presin normal)

usando la resistencia al corte medida en ensayosen laboratorio

0,85

usando la resistencia al corte medida en ensayosin situ

0,85

usando la resistencia al corte estimada a partirde datos de ensayos CPT 0,80

Arcilla (cuando la resistencia es mayor que 0,5veces la presin normal)

0,85

TSuelo sobre suelo 1,0

ep Componente de empuje pasivo del suelo de laresistencia al resbalamiento

0,50

Estabilidad global Cuando las propiedades del suelo o la roca y losniveles del agua fretica se basan en ensayos enlaboratorio o ensayos in situ, las fundaciones

superficiales en un talud o prximas a un talud sedebern evaluar para determinar su estabilidadglobal y resistencia a un modo de falla profundo

0,90


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10-17

Tabla 10.5.5-2 - Factores de Resistencia para el Estado Lmite de Resistencia Geotcnica en Pilotes HincadosCargados Axialmente


RESISTENCIA

Resistencia friccional: Arcilla

mtodo (Tomlinson, 1987) 0,70v

mtodo (Esrig y Kirby, 1979, y mtodo de Nordlund aplicado asuelos cohesivos) 0,50 v

mtodo (Vijayvergiya y Focht, 1972) 0,55 v

Resistencia de punta: Arcilla y Roca

Arcilla (Skempton, 1951) 0,70 v

Roca (Canadian Geotechnical Society, 1985) 0,50 v

Resistencia friccional y resistencia de punta: Arena

Mtodo SPT 0,45 v

Mtodo CPT 0,55 v

Anlisis por ecuacin de onda asumiendo la resistencia al hincado 0,65 v

Capacidad de carga

ltima de piloteshincadosindividuales

Ensayo de carga 0,80 v

Falla en bloque Arcilla 0,65

mtodo 0,60

mtodo 0,40

mtodo 0,45

mtodo SPT 0,35

mtodo CPT 0,45

Resistencia contra ellevantamiento de piloteshincados individuales

Ensayo de carga 0,80

Arena 0,55Resistencia contra ellevantamiento de gruposde pilotes hincados Arcilla 0,55

Mtodo para controlar la instalacin de los pilotes y verificar su capacidad durante o despus delhincado a ser especificado en la documentacin tcnica

Valor de v

Frmulas para hincado de pilotes, por ejemplo, ENR, ecuacin sin medicin de onda de tensindurante el hincado

0,80

Grfica de carga obtenida mediante anlisis de ecuacin de onda sin medicin de onda de tensindurante el hincado

0,85

Mediciones de onda de tensin en 2% a 5% de los pilotes, capacidad verificada mediante mtodossimplificados, por ejemplo analizador de hincado de pilotes

0,90

Mediciones de onda de tensin en 2% a 5% de los pilotes, capacidad verificada mediante mtodossimplificados, por ejemplo analizador de hincado de pilotes y ensayo de carga esttica para verificarla capacidad

1,00

Mediciones de onda de tensin en 2% a 5% de los pilotes, capacidad verificada mediante mtodossimplificados, por ejemplo analizador de hincado de pilotes y anlisis CAPWAP para verificar lacapacidad

1,00

Mediciones de onda de tensin en 10% a 70% de los pilotes, capacidad verificada mediantemtodos simplificados, por ejemplo analizador de hincado de pilotes

1,00


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10-18

Tabla 10.5.5-3 - Factores de Resistencia para el Estado Lmite de Resistencia Geotcnica en Pilotes PerforadosCargados Axialmente


RESISTENCIA

Resistencia lateral en arcilla Mtodo

(Reese y O'Neill, 1988)

0,65

Resistencia de la base enarcilla

Tensin total


0,55

Resistencia lateral en arena Touma y Reese (1974)Meyerhof (1976)Quiros y Reese (1977)

Reese y Wright (1977)Reese y O'Neill (1988)

Ver discusin enel Articulo10.8.3.4

Resistencia de la base enarena

Touma y Reese (1974)

Meyerhof (1976)

Quiros y Reese (1977)Reese y Wright (1977)

Reese y O'Neill (1988)


Resistencia lateral en roca Carter y Kulhawy (1988) 0,55

Horvath y Kenney (1979) 0,65

Resistencia de la base enroca

Canadian Geotechnical Society (1985) 0,50

Mtodo de la presin(Canadian Geotechnical Society, 1985)

0,50

Capacidad de carga

ltima de pilotesperforados individuales

Resistencia lateral yresistencia de la base


Falla en bloque Arcilla 0,65

Arcilla Mtodo


0,55

Pilotes perforados con base acampanada


0,50

Arena Touma y Reese (1974)Meyerhof (1976)Quiros y Reese (1977)

Reese y Wright (1977)Reese y O'Neill (1988)


Roca Carter y Kulhawy (1988) 0,45

Horvath y Kenney (1979) 0,55

Resistencia contra ellevantamiento de pilotesperforados individuales


Resistencia contralevantamiento de gruposde pilotes perforados

Arena

Arcilla

0,55

0,55


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20/123



10-20

asentamientos o si el costo del drenaje es demasiadoelevado se podran utilizar mtodos para cortar lafiltracin, tales como tablestacados o murosinterceptores.

10.6.1.3 ANCLAJE

Las zapatas que estn fundadas sobre superficies deroca maciza lisas inclinadas y que no estn restringidaspor medio de una sobrecarga de material resistente sedebern anclar de manera efectiva utilizando anclajespara roca, bulones para roca, clavijas, barras de trabaznu otros medios adecuados.

C10.6.1.3

Las voladuras tienen una elevada probabilidad desobreexcavar y/o fragmentar la roca por debajo del nivelde la zapata. En consecuencia, se debera proveer unanclaje efectivo entre la roca y la zapata, como porejemplo el que proveen los anclajes, los bulones o lasbarras de trabazn para roca.

10.6.1.4 NIVEL FRETICO

Las fundaciones se debern disear considerando elmximo nivel fretico anticipado.

Se deben considerar la influencia del nivel fretico

sobre la capacidad de carga de los suelos o rocas y sobrelos asentamientos de la estructura. Si hay fuerzas defiltracin stas tambin se debern incluir en los anlisis.

10.6.1.5 LEVANTAMIENTO

Cuando las fundaciones estn sujetas alevantamiento, se deber investigar tanto la resistencia alarrancamiento como la resistencia estructural de lasfundaciones.

10.6.1.6 ESTRUCTURAS CERCANAS

Cuando las fundaciones se colocan adyacentes aestructuras existentes se deber investigar la influenciade las estructuras existentes sobre el comportamiento dela fundacin y el efecto de la fundacin sobre lasestructuras existentes.

10.6.2 Movimiento y Presin de Contacto en elEstado Lmite de Servicio


En el estado lmite de servicio se deber investigar elmovimiento de las fundaciones tanto en la direccin delasentamiento vertical como en la direccin deldesplazamiento lateral.

Se deber evaluar el desplazamiento lateral de unaestructura cuando:

Hay cargas horizontales o inclinadas,

La fundacin est dispuesta sobre un terraplninclinado,

Existe la posibilidad de prdida de apoyo de la

C10.6.2.1

Las deformaciones elsticas ocurren rpidamente ypor lo general son pequeas. Normalmente estasdeformaciones se desprecian en el diseo. Los cambiosde volumen asociados con la reduccin del contenido deagua del subsuelo se denominan consolidacin; laconsolidacin se puede estimar y medir. En todos lossuelos se produce asentamiento por consolidacin. Enlos suelos no cohesivos la consolidacin ocurrerpidamente y en general no se puede distinguir de ladeformacin elstica. En los suelos cohesivos, talescomo las arcillas, la consolidacin puede producirsedurante un perodo de tiempo considerable.


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10-21

fundacin debido a la erosin o socavacin, o

Los estratos portantes tienen una inclinacinsignificativa.

Diferentes cargas pueden afectar significativamente magnitud de los asentamientos o desplazamientolaterales de los suelos. Para estimar los asentamientose deberan considerar los siguientes factores:

Relacin entre la carga sostenida o de larga duracinla carga total,

Duracin de las cargas sostenidas, e

Intervalo de tiempo durante el cual se produce asentamiento o el desplazamiento lateral.

En los suelos cohesivos los asentamientos pconsolidacin dependen del tiempo; en consecuencia, lacargas transitorias tendrn un efecto despreciable. Sembargo, en los suelos no cohesivos en los cuales permeabilidad es lo suficientemente elevada, las cargatransitorias pueden producir deformacin elstica en suelo. Debido a que en los suelos sin cohesin

deformacin a menudo ocurre durante la construccin, decir durante la etapa de aplicacin de las cargas, estructura puede acomodar esta deformacin en ciermedida, dependiendo del tipo de estructura y el mtodconstructivo utilizado.

En los suelos no cohesivos o granulares, deformacin a menudo ocurre tan pronto como se aplicalas cargas. En consecuencia, en los suelos no cohesivolos asentamientos debidos a las cargas transitoriapueden ser significativos y por lo tanto deben sincluidos en los anlisis de asentamiento.

10.6.2.2 CRITERIOS PARA EL MOVIMIENTO

10.6.2.2.1 Requisitos Generales

Se debern desarrollar criterios para el movimientovertical y horizontal que sean consistentes con el tipo y lafuncin de la estructura, su vida de servicio anticipada ylas consecuencias de los movimientos inaceptables sobreel comportamiento de la estructura. Los criterios demovimiento admisible se debern establecer medianteprocedimientos empricos o mediante anlisisestructurales, o bien considerando ambos tipos demtodos.

C10.6.2.2.1

La experiencia indica que los puentes puedeacomodar asentamientos mayores que los qutradicionalmente se permiten o anticipan en el diseEste acomodo es acompaado por fluencia lentrelajacin y redistribucin de las solicitaciones. Se harealizado algunos estudios para sintetizar la respuesaparente. Estos estudios indican que en los criterios dasentamiento no se deberan permitir distorsioneangulares entre fundaciones adyacentes mayores qu0,008 en tramos simples ni mayores que 0,004 en tram

continuos (Moulton et al., 1985; Barker et al., 1991Puede ser necesario adoptar distorsiones angularelmite menores luego de considerar:

El costo de mitigacin mediante fundaciones de maytamao, realineacin y reconstruccin,

La transitabilidad (rideability),

Consideraciones estticas, y


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10-22

Consideraciones de seguridad.10.6.2.2.2 Cargas

El asentamiento inmediato se deber determinarusando la combinacin de cargas correspondiente alEstado Lmite de Servio I, segn se especifica en la Tabla3.4.1-1. Los asentamientos dependientes del tiempo enlos suelos cohesivos se pueden determinar usando slolas cargas permanentes.

Se debern investigar los asentamientos provocadospor la carga de terraplenes detrs de los estribos delpuente.

En las reas en las cuales hay actividad ssmica sedebern considerar los potenciales asentamientos de laszapatas construidas sobre arena que podran ocurrircomo resultado de las vibraciones inducidas por losmovimientos ssmicos.

10.6.2.2.3 Anlisis de Asentamientos

10.6.2.2.3a Requisitos Generales

Los asentamientos de las fundaciones se deberanestimar usando anlisis de deformaciones basados en losresultados de ensayos en laboratorio o ensayos in situ.Los parmetros del suelo usados en los anlisis sedeberan seleccionar de manera que reflejen el historialde carga del terreno, la secuencia de la construccin y elefecto de la estratificacin del suelo.

Se debern considerar tanto los asentamientos totalescomo los asentamientos diferenciales, incluyendo losefectos dependientes del tiempo.

El asentamiento total, incluyendo el asentamientoelstico, el asentamiento por consolidacin y elasentamiento secundario, se puede tomar como:

t e c sS S S S= + + (10.6.2.2.3a-1)donde:

Se = asentamiento elstico (mm)Sc = asentamiento por consolidacin (mm)Ss = asentamiento secundario (mm)

Cuando corresponda, tambin se deberan considerarotros factores que pudieran afectar el asentamiento, como

por ejemplo las cargas de terraplenes y las cargaslaterales y/o excntricas y, para las zapatas en suelosgranulares, las cargas que originan las vibracionesdebidas a las sobrecargas dinmicas o cargas ssmicas.

La distribucin del aumento de la tensin verticaldebajo de las zapatas circulares (o cuadradas) y zapatasrectangulares largas, es decir, zapatas en las cuales L >5B, se puede estimar usando la Figura 1.

C10.6.2.2.3a

El asentamiento inmediato, a veces denominadoasentamiento elstico debido al mtodo que se utilizapara calcularlo, es la deformacin instantnea de la masade suelo que ocurre al cargar el suelo. En los sueloscohesivos prcticamente saturados o saturados, la cargaaplicada es inicialmente soportada por la presin delagua intersticial. A medida que la carga aplicada haceque el agua intersticial salga de los vacos del suelo, lacarga se transfiere al esqueleto del suelo. Elasentamiento por consolidacin es la compresin gradual

del esqueleto del suelo a medida que el agua intersticialsale de los vacos del suelo. El asentamiento secundarioocurre como resultado de la deformacin plstica delesqueleto del suelo bajo una tensin efectiva constante.

Los asentamientos inmediatos predominan en lossuelos no cohesivos y en los suelos cohesivosinsaturados, mientras que los asentamientos porconsolidacin predominan en los suelos cohesivos degrano fino que tienen un grado de saturacin mayor queaproximadamente 80 por ciento. El asentamientosecundario es una consideracin fundamental en lossuelos altamente plsticos o que contienen depsitosorgnicos.

Para las zapatas en roca el principal componente dedeformacin es el asentamiento elstico, a menos que laroca o sus discontinuidades exhiban un comportamientonotablemente dependiente del tiempo.

Gifford et al. (1987) presentan lineamientos generalesreferidos a las condiciones de carga esttica. Lam yMartin (1986) presentan lineamientos acerca de lascondiciones de carga dinmica/ssmica.

Poulos y Davis (1974) presentan lineamientos sobre ladistribucin de las tensiones verticales para zapatas de


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10-23

Figura 10.6.2.2.3a-1 - Curvas de tensin vertical deBoussinesq para zapatas continuas y zapatas cuadradas,modificadas segn Sowers (1979)

otras geometras.Los mtodos utilizados para estimar el asentamien

de las zapatas en arena incluyen un mtodo integral quconsidera los efectos de las variaciones del aumento dla tensin vertical. Gifford et al. (1987) presentalineamientos para la aplicacin de estos procedimientos

10.6.2.2.3b Asentamiento de las Zapatas en Suelos noCohesivos

Los asentamientos de las zapatas en suelos nocohesivos se pueden estimar utilizando procedimientosempricos o la teora de la elasticidad.

El asentamiento elstico de las zapatas en suelos nocohesivos se puede estimar utilizando la siguienteexpresin:

( )2oe

s z

q 1 v AS

E

= (10.6.2.2.3b-1)

donde:

C10.6.2.2.3.b

Aunque se recomiendan mtodos para determinar asentamiento de los suelos no cohesivos, la experiencindica que los asentamientos pueden vari

considerablemente en una obra, y esta variacin eimposible de predecir mediante clculos convencionalesLos asentamientos de los suelos no cohesivo

ocurren esencialmente tan pronto como se carga fundacin. En consecuencia, su importancia para comportamiento de la mayora de las estructuras dpuentes ser pequea porque los asentamientos ocurreantes de construir los elementos crticos del puente.

Muchos libros de texto y manuales de ingenier(Terzaghi y Peck, 1967; Sowers, 1979; U.S. Departmeof the Navy, 1982; Gifford et al., 1987; Tomlinson, 198Barker et al., 1991) describen detalladamente estoprocedimientos.

Para obtener lineamientos generales para estimar asentamiento elstico de las zapatas en arena, vGifford et a. (1987).

Las distribuciones de tensiones utilizadas pacalcular el asentamiento elstico suponen que la zapaes flexible y que est apoyada sobre un estrato de suehomogneo de profundidad infinita. El asentamiendebajo de una zapata flexible vara entre un mximcerca del centro y un mnimo en el borde iguales aproximadamente 50 por ciento y 64 por ciento d

qo0,08

qo0,06

qo0,005

B

2B

3B

4B

5B

6B

7B

8B

9B

10B

11B

B2B3B4B 2BB 3B 4B

0 0

profundidad

Zapata infinitamente larga(a)

Zapata cuadrada(b)

profundidad

BBqo qo

0,8

0,01

B2B3B4B 2BB 3B 4B

B

2B

3B

4B

5B

6B

7B

8B

9B

10B

11B

qo

0,02

qo

0,0

4qo

qo

qo

0,4

qo0,2qo0,04

qo0,1

qo0,02

qo0,01

qo0,08qo0,1

qo0,2

0,4qo

B B


24/123



10-24

oq = intensidad de la carga (MPa)

A = rea de la zapata (mm2)

sE = mdulo de Young del suelo, considerado comose especifica en la Tabla 1 en lugar de losresultados de los ensayos en laboratorio (MPa)

z = factor de forma considerado como se especifica

en la Tabla 2 (adimensional)

v = coeficiente de Poisson, considerado como seespecifica en la Tabla 1 en lugar de losresultados de los ensayos en laboratorio(adimensional)

A menos que Es vare significativamente con la

profundidad, Es se debera determinar a una profundidadde alrededor de 1/2 a 1/3 de B por debajo de la zapata. Siel mdulo del suelo vara significativamente con laprofundidad, para Es se puede utilizar un promedioponderado.

En la Tabla 1 se utiliza la siguiente nomenclatura:

N = resistencia del ensayo de penetracin estndar(SPT)

N1 = SPT corregido para considerar la profundidad

uS = resistencia al corte no drenada (MPa)

cq = resistencia del ensayo de penetracin de cono(MPa)

mximo en el caso de zapatas rectangulares y circulares,respectivamente. Para las zapatas rgidas se asume queel perfil de asentamiento es uniforme en todo el ancho dela zapata.

Es difcil estimar con precisin el asentamientoelstico, ya que los anlisis se basan en un nico valor

del mdulo del suelo. Por lo tanto, para seleccionar unvalor apropiado del mdulo del suelo, se deberaconsiderar la influencia de la estratificacin del suelo, lapresencia de un lecho rocoso a baja profundidad y lapresencia de zapatas adyacentes.

Para las zapatas con cargas excntricas el rea, A, sedebera calcular en base a las dimensiones reducidas dela zapata como se especifica en el Artculo 10.6.3.1.5.


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10-25

Tabla 10.6.2.2.3b-1 - Constantes elsticas de diferentes suelos modificadas de acuerdo con el U.S. Department of thNavy (1982) y Bowles (1988)

Rango de valorestpicos Estimacin de Es a partir de N

Tipo de Suelo Mdulo de Young, Es(MPa)

Coeficiente dePoisson, v

(adimensional) Tipo de suelo Es(MPa)

Arcilla:

Blanda sensible

Medianamente rgidaa rgida

Muy rgida

2,4 - 15

15 - 50

50 - 100

0,4 - 0,5

(no drenada)

Limos, limos arenosos, mezclaslevemente cohesivas

Arenas limpias finas a medias yarenas levemente limosas

Arenas gruesas y arenas con pocagrava

Grava arenosa y gravas

0,4 N1

0,7 N1

1,0 N11,1 N1

Loes

Limo

15 - 60

2 - 20

0,1 - 0,3

0,3 - 0,35Grava arenosa y gravas 1,1 N1

Estimacin de Es a partir de SuArena fina:

Suelta

Medianamente densa

Densa

7,5 - 10

10 - 20

20 - 25

0,25

Arena:

Suelta

Medianamente densa

Densa

10 - 25

25 - 50

50 - 75

0,20 - 0,35

0,30 - 0,40

Arcilla blanda sensible

Arcilla medianamente rgida a rgida

Arcilla muy rgida

400 Su - 1000 Su1500 Su - 4000 Su3000 Su - 4000 Su

Estimacin de Es a partir de qcGrava:Suelta

Medianamente densa

Densa

25 - 75

75 - 100

100 - 200

0,2 - 0,35

0,3 - 0,4

Suelos arenosos 4 qc

Tabla 10.6.2.2.3b-2 - Factores de forma y rigidez, EPRI (1983)

L/BFlexible, z(promedio

zRgido

Circular 1,04 1,13

1 1,06 1,08

2 1,09 1,10

3 1,13 1,15

5 1,22 1,24

10 1,41 1,41


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10-26

10.6.2.2.3c Asentamiento de las Zapatas en SuelosCohesivos

Para las fundaciones en suelos cohesivos rgidos elasentamiento elstico se puede determinar usando laEcuacin 10.6.2.2.3b-1.

Para las fundaciones en suelos cohesivos se deberninvestigar tanto los asentamientos inmediatos como losasentamientos por consolidacin. En las arcillasaltamente plsticas y orgnicas, los asentamientossecundarios pueden ser significativos y por lo tanto sedebern incluir en el anlisis.

Cuando los resultados de los ensayos realizados enlaboratorio se expresan en trminos de la relacin devacos (e), el asentamiento por consolidacin de laszapatas en suelos cohesivos saturados o prcticamentesaturados se puede considerar como:

Para suelos inicialmente sobreconsolidados(es decir, 'p > 'o):

( )pc f

c cr co o p

H S C log C log

1 e

= + +

(10.6.2.2.3c-1)

Para suelos inicialmente normalmente consolidados

(es decir, 'p = 'o):

( )

c fc c

o p

H S C log

1 e

= +

(10.6.2.2.3c-2)

Para suelos inicialmente subconsolidados

(es decir, 'p < 'o):

( )c f

c co pc

H S C log

1 e

= +

(10.6.2.2.3c-3)

Cuando los resultados de los ensayos realizados en

laboratorio se expresan en trminos de la deformacinunitaria vertical, v, el asentamiento por consolidacin sepuede considerar como:

Para suelos inicialmente sobreconsolidados(es decir, 'p > 'o):

p fc c re ce

o p

S H C log C log

= +

(10.6.2.2.3c-4)

C10.6.2.2.3c

En la prctica la mayora de las zapatas en sueloscohesivos estn ms fundadas en arcillassobreconsolidadas, y los asentamientos se puedenestimar usando la teora de la elasticidad (Baguelin et al.,1978) o el mtodo del mdulo tangente (Janbu, 1963,1967). Los asentamientos de las zapatas en arcillasobreconsolidada generalmente ocurren aproximada-mente un orden de magnitud ms rpido que en lossuelos sin preconsolidacin, y es razonable suponer queocurren tan pronto como se aplican las cargas. En rarasocasiones un estrato de suelo cohesivo puede exhibiruna presin de preconsolidacin menor que el valorcalculado de la presin debida a la sobrecarga de sueloexistente. En estos casos se dice que el suelo estsubconsolidado, ya que an no ha alcanzado un estado

de equilibrio bajo la tensin debida a la sobrecargaaplicada. Esta condicin puede haber sido provocada poruna reciente disminucin del nivel fretico. En este casoocurrir asentamiento por consolidacin debido a lacarga adicional de la estructura y el asentamiento queest ocurriendo para llegar a un estado de equilibrio. Elasentamiento por consolidacin total debido a estos doscomponentes se puede estimar utilizando las Ecuaciones3 6.

Para tomar en cuenta la disminucin de la tensin amedida que aumenta la profundidad debajo de unazapata y las variaciones de la compresibilidad del sueloen funcin de la profundidad, el estrato compresible se

debera dividir en incrementos verticales (tpicamente de1500 a 3000 mm para la mayora de las zapatas deancho normal utilizadas en aplicaciones viales) y sedebera analizar separadamente el asentamiento porconsolidacin de cada incremento. El valor total de Sc esla sumatoria de los Sc para cada incremento.

La magnitud del asentamiento por consolidacindepende de las propiedades de consolidacin del suelo(es decir, Cc [o bien CcE] y Ccr [o bien CrE], la presin depreconsolidacin ('p), la tensin efectiva vertical actual('o) y la tensin efectiva vertical final despus de laaplicacin de cargas adicionales ('f). La condicin delsuelo ilustrada en las Figuras 1 y 2 corresponde a un

suelo sobreconsolidado ('o < 'p), es decir un suelo queestuvo cargado previamente por los estratos que yacansobre l, la disecacin, la disminucin del nivel del nivelfretico, glaciaciones o algn otro proceso geolgico. Si'o = 'p el suelo se denomina normalmente consolidado.Debido a que Ccr tpicamente es igual a 0,05Cc a 0,10Cc,para poder estimar el asentamiento por consolidacin demanera confiable es necesario comprender plenamenteel historial de las presiones a las cuales ha estadosometido el depsito de suelo.


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10-27

Para suelos inicialmente normalmente consolidados(es decir, 'p = 'o):

fc c ce

p

S H C log

=

(10.6.2.2.3c-5)

Para suelos inicialmente subconsolidados

(es decir, 'p < 'o)

fc c ce

pc

S H C log

=

(10.6.2.2.3c-6)

donde:

Hc = altura del estrato de suelo compresible (mm)

eo = relacin de vacos para la tensin efectivavertical inicial (adimensional)

Ccr = ndice de recompresin determinado como seespecifica en la Figura 1 (adimensional)

Cc = ndice de compresin determinado como seespecifica en la Figura 1 (adimensional)

Cce = relacin de compresin determinada como seespecifica en la Figura 2 (adimensional)

Cre = relacin de recompresin determinada como se

especifica en la Figura 2 (adimensional)'p = mxima tensin efectiva vertical histrica del

suelo en el intervalo de profundidad debajo de lazapata (MPa)

'o = tensin efectiva vertical inicial del suelo en elintervalo de profundidad debajo de la zapata(MPa)

'f = tensin efectiva vertical final del suelo en elintervalo de profundidad debajo de la zapata(MPa)

'pc = tensin efectiva vertical actual del suelo, sinincluir la tensin adicional debida a las cargasde la zapata (MPa)

La confiabilidad de las estimaciones del asentamienpor consolidacin tambin depende de la calidad de muestra utilizada para el ensayo de consolidacin y de exactitud con la cual se conocen o estiman los cambiode p's en funcin de la profundidad. Como se ilustra ela Figura C1, la pendiente de la curva e versus log 'p y

ubicacin de 'p se pueden ver fuertemente afectadas pla calidad de las muestras utilizadas para los ensayos dconsolidacin en laboratorio. En general, el uso dmuestras de baja calidad dar por resultado unsobreestimacin del asentamiento por consolidaciTpicamente el valor de 'p variar con la profundidacomo se ilustra en la Figura C2. Si no se conoce variacin de 'p en funcin de la profundidad (pejemplo, si para el perfil del suelo se realiz solamenun ensayo de consolidacin), es posible que loasentamientos reales sean mayores o menores que valor calculado en base a un nico valor de 'p.

Figura C10.6.2.2.3c-1 - Influencia de la calidad de muestra sobre la consolidacin, Holtz y Kovacs (1981)

Curva de laboratorio paramuestra de baja calidad

Tensin efectiva de consolidacin, ' (escala log)vc

Relacindevacos,e

' in situp

' de una muestrade alta calidad

p

'oeo

Rango de ' de unamuestra de baja calidad

Curva de laboratorio paramuestra de alta calidad

Curva in situ


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10-28

Figura 10.6.2.2.3c-1 - Tpica curva de compresin porconsolidacin para suelo sobreconsolidado - Relacin devacos en funcin de la tensin efectiva vertical, EPRI(1983)

Figura 10.6.2.2.3c-2 - Tpica curva de compresin porconsolidacin para suelo sobreconsolidado - Deformacinespecfica vertical en funcin de la tensin efectivavertical, EPRI (1983)

Si el ancho de la zapata es pequeo con relacin alespesor del suelo compresible se deber considerar elefecto de la carga tridimensional, el cual se puede tomarcomo:

( ) ( )cc 3 D c 1 DS S = (10.6.2.2.3c-7)

c = factor de reduccin tomado como se especificaen la Figura 3 (adimensional)

Sc(1-D) = asentamiento por consolidacin unidimensional(mm)

Figura C10.6.2.2.3c-2 - Tpica variacin de la presin depreconsolidacin en funcin de la profundidad, Holtz yKovacs (1981)

La altura del recorrido de drenaje es la mayordistancia entre cualquier punto de un estrato compresibley un estrato con drenaje en la parte superior y/o inferiorde la unidad de suelo compresible. Cuando un estratocompresible est ubicado entre dos estratos de drenaje,Hd es igual a la mitad de la altura real del estrato. Cuando

un estrato compresible est adyacente a un nico estratode drenaje, Hd es igual a la altura real del estrato.Los clculos para predecir la velocidad de

consolidacin en base a resultados de ensayos enlaboratorio generalmente tienden a sobreestimar eltiempo real requerido para que la consolidacin ocurra insitu. Esta sobreestimacin se debe principalmente a:

La presencia de estratos de drenaje de poco espesordentro del estrato compresible que no fueronobservados durante la exploracin del suelo o no seconsideraron en el clculo del asentamiento;

Los efectos de la disipacin tridimensional de las

presiones del agua intersticial in situ, antes que ladisipacin unidimensional que imponen los ensayos deconsolidacin en laboratorio y que se suponen en losanlisis; y

Los efectos de la alteracin de las muestras, quetiende a reducir la permeabilidad de las muestrasensayadas en laboratorio.

'fef

epeo 'p

'o

C

Ccr

c

Relacindeva

cos,e

Tensin efectiva vertical, ' (escala logartmica)

'f

'p'o

vpvo

c r

cc

vf

Tensin efectiva vertical, ' (escala logartmica)De

for m

aci

nu

nit

ari

ave

rtic

al,

v

Rango de ' deensayos con odmetroen laboratorio

p

Arena limosa

Arena limosa

'vo

' , ' (MPa)o p

0

5

10

0,05 0,10 0,15

Profundidad(m)

Arcilla limosa grisblanda sensible:vetas de conchillasy arenaPt 15W 50% prom.a


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10-29

Figura 10.6.2.2.3c-3 - Factor de reduccin paraconsiderar los efectos del asentamiento por consolidacintridimensional, EPRI (1983)

El tiempo (t) necesario para alcanzar un porcentaje

determinado del asentamiento por consolidacinunidimensional estimado se puede tomar como:

2d

v

THt

c= (10.6.2.2.3c-8)

donde:

T = factor de tiempo que se toma como seespecifica en la Figura 4 (adimensional)

Hd = altura del recorrido de drenaje ms largo en unestrato de suelo compresible (mm)

cv = coeficiente que se toma de los resultados deensayos de consolidacin realizados enlaboratorio sobre muestras de suelo inalterado ode mediciones in situ utilizando dispositivostales como una sonda o un cono piezomtrico(mm2/ao)

El asentamiento secundario de las zapatas en sueloscohesivos se puede tomar como:

2s ae c

1

tS C H log

t

=

(10.6.2.2.3c-9)

donde:

t1 = tiempo en el cual comienza el asentamientosecundario, tpicamente en un tiempo equivalenteal 90 por ciento del grado de consolidacinpromedio (aos)

t2 = tiempo arbitrario que puede representar la vida de

Winterkorn y Fang (1975) presentan valores de T

otras distribuciones de las presiones en exceso.

El asentamiento secundario se produce comresultado del reajuste continuo del esqueleto del suebajo cargas sostenidas. El asentamiento secundario ems importante para las arcillas altamente plsticas y losuelos orgnicos y micceos. An no se comprend

totalmente el mecanismo de los asentamientosecundarios, particularmente en el caso de las arcillaaltamente plsticas y orgnicas. En consecuencia, loasentamientos secundarios calculados se debeconsiderar exclusivamente como estimacioneaproximadas.

B

arcilla

0,2

H

c

0

0,5

1,01 5 10 15

Factorderedu

ccin,

Relacin de sobreconsolidacin, ' / '

cB / H = 1

p o

4

c


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10-30

servicio de la estructura (aos)

Cae = coeficiente estimado a partir de los resultados deensayos de consolidacin realizados en laboratoriosobre muestras de suelo inalteradas(adimensional).

Figura 10.6.2.2.3c-4 - Porcentaje de consolidacin enfuncin del factor de tiempo, T, EPRI (1983

10.6.2.2.3d - Asentamiento de las Zapatas en Roca

Para las zapatas en roca competente, diseadas deacuerdo con el Artculo 10.6.3.2.2, generalmente sepuede asumir que los asentamientos elsticos sonmenores que 15 mm. Si los asentamientos elsticos deesta magnitud no son aceptables o si la roca no escompetente se deber realizar un anlisis delasentamiento en base a las caractersticas de la masa de

roca.Si la roca est fisurada o triturada y no se satisfacenlos criterios para determinar que la roca es competente,en el anlisis del asentamiento se debern considerar lainfluencia del tipo de roca, el estado de lasdiscontinuidades y el grado de meteorizacin.

El asentamiento elstico de las zapatas en rocafisurada o triturada se puede tomar como:

Para zapatas circulares (o cuadradas):

( ) p2om

r l q 1 v

E= (10.6.2.2.3d-1)

donde:

( )p

z

l

= (10.6.2.2.3d-2)

Para zapatas rectangulares:

C10.6.2.2.3d

En la mayora de los casos alcanza con determinar elasentamiento usando la presin media debajo de lazapata.

Cuando las fundaciones estn sujetas a una cargamuy elevada o cuando la tolerancia para el asentamientoes muy pequea, el asentamiento de las zapatas en rocase puede estimar utilizando la teora de la elasticidad. En

estos anlisis se debera emplear la rigidez de la masade roca.La precisin con la cual se pueden estimar los

asentamientos utilizando la teora de la elasticidaddepende de la precisin del mdulo de elasticidadestimado para la masa de roca, Em. En algunos casos elvalor de Em se puede estimar mediante correlacinemprica con el valor del mdulo de elasticidad de la rocaintacta entre fisuras. Si las condiciones de la masa deroca son inusuales o pobres puede ser necesariodeterminar su mdulo de elasticidad a partir de ensayosin situ, tales como ensayos con placa de carga y ensayospresiomtricos.

Factor de tiempo, T

u inicial

Porcentajedeconsolidacin,U

100

80

60

40

20

00,001 0,01 0,1 1

o


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10-31

( ) p2om

B l q 1 v

E= (10.6.2.2.3d-3)

donde:

( )1 2p

z

L /Bl

= (10.6.2.2.3d-4)

donde:

qo = tensin vertical en la base del rea cargada (MPa)

v = coeficiente de Poisson (adimensional)

r = radio de una zapata circular o B/2 en el caso de laszapatas cuadradas (mm)

lp = coeficiente de influencia que toma en cuenta larigidez y las dimensiones de la zapata(adimensional)

Em = mdulo de la masa de roca (MPa)

z = factor que toma en cuenta la geometra y la rigidezde la zapata (adimensional)

Para las zapatas rgidas los valores de Ip se puedencalcular usando los valores de z indicados en la Tabla10.6.2.2.3b-2. Si no hay resultados de ensayosdisponibles, para los tipos de roca habituales los valoresdel coeficiente de Poisson, v, se pueden tomar como seindica en la Tabla 1. La determinacin del mdulo de lamasa de roca, Em, se debera basar en resultados deensayos in situ y en laboratorio. Alternativamente, losvalores de Em se pueden estimar multiplicando el mdulode elasticidad de la roca intacta, Eo, obtenido medianteensayos de compresin uniaxial por un factor dereduccin, E, que toma en cuenta la frecuencia de lasdiscontinuidades segn el RQD (designacin de la calidadde la roca, segn sus siglas en ingls), usando lasiguiente relacin (Gardner, 1987):

m E oE E= (10.6.2.2.3d-5)

donde:

E 0,0231 (RQD) 1,32 0,15= (10.6.2.2.3d-6)Para el diseo preliminar o cuando es imposible obtenerdatos de ensayos especficos del predio, se puedenutilizar diferentes lineamientos para estimar los valores deEo, tales como los que se indican en la Tabla 2. Para losanlisis preliminares o para el diseo final en aquellos


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10-32

casos en los cuales no hay resultados de ensayos in situdisponibles, para estimar Em se debera utilizar un valorE = 0,15.

La magnitud de los asentamientos por consolidacin ysecundarios en las masas rocosas que contienen vetasblandas u otros materiales con caractersticas de

asentamiento dependientes del tiempo se puede estimaraplicando los procedimientos especificados en el Artculo10.6.2.2.3c.

Tabla 10.6.2.2.3d-1 - Coeficiente de Poisson para rocas intactas, modificado segn Kulhawy (1978)

Coeficiente de Poisson, v

Tipo de rocaNo. devalores

No. de tiposde roca

Mximo Mnimo PromedioDesviacinestndar

Granito 22 22 0,39 0,09 0,20 0,08

Gabro 3 3 0,20 0,16 0,18 0,02

Diabasa 6 6 0,38 0,20 0,29 0,06

Basalto 11 11 0,32 0,16 0,23 0,05

Cuarcita 6 6 0,22 0,08 0,14 0,05

Mrmol 5 5 0,40 0,17 0,28 0,08

Gneis 11 11 0,40 0,09 0,22 0,09

Esquisto 12 11 0,31 0,02 0,12 0,08

Arenisca 12 9 0,46 0,08 0,20 0,11

Limonita 3 3 0,23 0,09 0,18 0,06

Lutita 3 3 0,18 0,03 0,09 0,06

Caliza 19 19 0,33 0,12 0,23 0,06

Dolostona 5 5 0,35 0,14 0,29 0,08


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10-33

Tabla 10.6.2.2.3d-2 - Mdulos de elasticidad para rocas intactas, modificados segn Kulhawy (1978)

Mdulo de Elasticidad, Eo

(MPa x 103)

Tipo de roca No. devalores

No. de tiposde roca

Mximo Mnimo Promedio Desviacinestndar

Granito 26 26 100 6.41 52,7 3,55

Diorita 3 3 112 17.1 51,4 6,19

Gabro 3 3 84,1 67.6 75,8 0,97

Diabasa 7 7 104 69,0 88,3 1.78

Basalto 12 12 84,1 29,0 56,1 2,60

Cuarcita 7 7 88,3 36,5 66,1 2,32

Mrmol 14 13 73,8 4,00 42,6 2,49

Gneiss 13 13 82,1 28,5 61,1 2,31

Pizarra 11 2 26,1 2,41 9,58 0,96

Esquisto 13 12 69,0 5,93 34,3 3,18

Filita 3 3 17,3 8,62 11,8 0,57

Arenisca 27 19 39,2 0,62 14,7 1,19

Limonita 5 5 32,8 2,62 16,5 1,65

Lutita 30 14 38,6 0,007 9,79 1,45

Caliza 30 30 89,6 4,48 39,3 3,73

Dolostona 17 16 78,6 5,72 29,1 3,44

10.6.2.2.4 Prdida de Estabilidad Global

Se deber investigar la estabilidad global en el estadolmite de servicio utilizando los requisitos del Artculo3.4.1.

C10.6.2.2.4

Se pueden emplear mtodos o anlisis de equilibrque utilicen el mtodo de anlisis de estabilidad dtaludes de Bishop modificado, de Janbu simplificado, dSpencer u otro de aceptacin generalizada.

La investigacin de la estabilidad global eparticularmente importante para las fundacioneubicadas prximas a:

Un talud natural o sobre terreno inclinado,

Un terrapln o una excavacin,

Un cuerpo de agua,


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10-34

Una mina, o

Un muro de sostenimiento.

El modo de falla ser determinado por las condicionesdel suelo en la proximidad de la zapata.

Cuando las condiciones del suelo son relativamentehomogneas y estas condiciones se extienden debajo dela zapata, la superficie de falla crtica probablementeser circular. Cuando las condiciones subsuperficialesincluyen una zona o estrato particularmente dbil o unasuperficie rocosa inclinada a poca profundidad, lasuperficie de falla crtica probablemente ser plana. Enmuchos casos es necesario analizar ambos modos defalla para determinar cul es el modo de falla ms crtico.

Aunque la estabilidad global sea satisfactoria, puedeser necesario realizar exploraciones, ensayos y anlisisespeciales para los estribos de puentes o muros desostenimiento construidos sobre suelos blandos si laconsolidacin y/o el estrechamiento lateral de los suelos

blandos pueden provocar un asentamiento a largo plazoinaceptable o el movimiento lateral de los estribos.

10.6.2.3 PRESIN DE CONTACTO PARA EL ESTADOLMITE DE SERVICIO

10.6.2.3.1 Valores presuntos para la presin de contacto

El uso de valores presuntos se deber basar en elconocimiento de las condiciones geolgicas en el prediodel puente o en el rea prxima al predio del puente.

C10.6.2.3.1

A menos que haya disponibles datos regionales msrelevantes, se pueden utilizar los valores presuntosindicados en la Tabla C1. Estos valores representanpresiones de contacto admisibles y se aplican solamenteen el estado lmite de servicio.


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10-35

Tabla C10.6.2.3.1-1 - Presiones de contacto admisibles presuntas para zapatas en el Estado Lmite de Servicio(Modificadas de acuerdo con el U.S. Department of the Navy, 1982)

PRESIN DE CONTACTO(MPa)

TIPO DE MATERIAL DE APOYO CONSISTENCIA IN SITU

Rango normal Valor de usorecomendado

Roca cristalina gnea y metamrficamaciza: grafito, diorita, basalto, gneis,conglomerado bien cementado (lacondicin "sana" permite fisurasmenores)

Roca muy dura sana 5,7 a 9,6 7,7

Roca metamrfica foliada: lutita,esquisto (la condicin "sana" permitefisuras menores)

Roca dura sana 2,9 a 3,8 3,4

Roca sedimentaria: lutitas durascementadas, limonita, arenisca, caliza

sin cavidades

Roca dura sana 1,4 a 2,4 1,9

Lecho rocoso meteorizado o fisurado decualquier tipo, excepto rocasfuertemente arcillosas (lutita)

Roca de dureza media 0,77 a 1,1 0,96

Lutita compactada u otra rocafuertemente arcillosa en condicin sana

Roca de dureza media 0,77 a 1,1 0,96

Mezcla bien graduada de suelosgranulares finos y gruesos: till glacial,tosca, morena (GW-GC, GC, SC)

Muy densa 0,77 a 1,1 0,96

Grava, mezcla de grava y arena,mezclas de grava y canto rodado (GW,

GP, SW, SP)

Muy densa

Medianamente densa a densa

Suelta

0.57 a 0,96

0,38 a 0,67

0,19 a 0,57

0,67

0,48

0,29

Arena gruesa a media y con poca grava(SW, SP)

Muy densa


Suelta

0,38 a 0,57

0,19 a 0,38

0,096 a 0,29

0,38

0,29

0,14

Arena fina a media, arena media agruesa limosa o arcillosa (SW, SM, SC)

Muy densa


Suelta

0,29 a 0,48

0,19 a 0,38

0,096 a 0,19

0,29

0,24

0,22

Arena fina, arena media a fina limosa oarcillosa (SP, SM, SC)

Muy densa


Suelta

0,29 a 0,48

0,19 a 0,38

0,096 a 0,19

0,29

0,24

0,22Arcilla inorgnica homognea, arcillaarenosa o limosa (CL, CH)

Muy rgida a dura

Medianamente rgida a rgida

Blanda

0,29 a 0,57

0,096 a 0,29

0,048 a 0,096

0,38

0,19

0,048

Limo inorgnico, limo arenoso oarcilloso, limo-arcilla-arena finaestratificados (ML, MH)

Muy rgida a dura

Medianamente rgida a rgida

Blanda

0,19 a 0,38

0,096 a 0,029

0,048 a 0,096

0,29

0,14

0,048


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10-36

10.6.2.3.2 Procedimientos Semiempricos paraDeterminar la Presin de Contacto

La presin de contacto de la roca se puede determinarusando una correlacin emprica con el RQD o el Sistema

de Clasificacin Geomecnico de las Masas de Roca,RMR, o bien el Sistema de Clasificacin de las MasasRocosas del Instituto Geotcnico Noruego, NGI. Al utilizarestos procedimientos semiempricos se deber tomar encuenta la experiencia local.

Si el valor de la presin de contacto admisiblerecomendado es mayor ya sea que la resistencia a lacompresin no confinada de la roca o que la tensinadmisible del hormign, la presin de contacto admisiblese deber tomar como el menor valor entre la resistenciaa la compresin no confinada de la roca y la tensinadmisible del hormign. La tensin admisible delhormign se puede tomar como 0,3f'c,

C10.6.2.3.2

La correlacin emprica indicada en la Tabla C1 sepuede utilizar para estimar la presin de contacto

admisible para las zapatas en roca competente (Peck etal., 1974). El valor del RQD de la Tabla C1 se debe tomarcomo el RQD promedio de la roca en una profundidad Bdebajo de la base de la zapata.

Tabla C10.6.2.3.2-1 - Presiones de Contacto Admisiblesde las Rocas - Estado Lmite de Servicio (de acuerdo conPeck et al., 1974)

RQDPresin de Contacto Admisible

(MPa)

100 28,7

90 19,2

75 11,5

50 6,23

25 2,870 0,96

10.6.3 Resistencia en el Estado Lmite deResistencia

10.6.3.1 CAPACIDAD DE CARGA DE LOS SUELOSDEBAJO DE LAS ZAPATAS

10.6.3.1.1 Requisitos Generales

La capacidad de carga se deber determinar en basea la altura ms elevada que se anticipa alcanzar el nivel

fretico en la ubicacin de la zapata.La capacidad de carga mayorada, qR, en el estadolmite de resistencia se deber tomar como:

Rq = nq = ultq (10.6.3.1.1-1)

donde:

= factor de resistencia especificado en el Artculo

C10.6.3.1.1

La posicin de la napa fretica puede afectarsignificativamente la capacidad de carga de los suelos,ya que afecta la resistencia al corte y la densidad de los

suelos de fundacin. En general, cuando un suelo estsumergido disminuye la resistencia efectiva al corte si setrata de materiales no cohesivos (o granulares), yadems disminuye la resistencia a largo plazo (condicindrenada) si se trata de suelos arcillosos. Por otra parte,las densidades de los suelos sumergidos sonaproximadamente iguales a la mitad de las densidadescorrespondientes a los mismos suelos bajo condicionessecas. Por lo tanto,

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