HISTORIA DE LA MECÁNICA DE SUELOSLa llamada precisamente Mecánica de Suelos es un fruto característico de la ingeniería de nuestro tiempo: fue a principios de este siglo, en 1913, en los Estados Unidos y en Suecia, donde se intentó por primera vez, en forma sistemática y organizada, realizar estudios que corrigieron vicios seculares en el tratamiento de suelos. Poco después, un hombre hizo investigaciones en un laboratorio muy modesto, con el auxilio de sus cajas de puros, en una Universidad en cercano Oriente. Allí nació verdaderamente la Mecánica de Suelos. Este hombre fue el profesor Karl Terzaghi, quien publicó en 1925 su Mecánica de Suelos en Viena. Todas las obras de ingeniería civil descansan, de una u otra forma, sobre el suelo, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán regidos, entre otros factores, por la conducta del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por la del suelo utilizado para conformar los rellenos. Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo, o si aún sin llegar a ellos las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o a su inutilización y abandono. En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquél y la supraestructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadisticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos. Durante los últimos años se han estado empleando cada vez más los vocablos geotécnia y geomecánica para significar la asociación de las disciplinas que estudian la corteza terrestre desde el interés de la ingeniería civil, concurriendo a este vasto campo ciencias como la geología con sus diversas ramas y la geofísica con su división, la sismología. A la vista de los tres (3) materiales sólidos naturales que ocupan nuestra atención, podemos dividir la geotécnia en: mecánica de suelos, mecánica de rocas y mecánicas de nieves, noveles especialidades, todas presentadas en orden de aparición dentro de las cuales la última no tiene cabida en nuestro medio subtropical. La más vieja de las nuevas, la mecánica de suelos, será motivo de nuestro estudio desde ahora en adelante, no sin antes puntualizar que ella versa sobre un material heterogéneo, disímil de partícula a partícula, donde su contenido de humedad que puede ser variable con el tiempo ejerce capital influencia sobre su comportamiento; debiendo aplicarse nuestros conocimientos físicos-matemáticos para evaluar y predecir su comportamiento. Ardua tarea, distinta a la que realizamos en otros materiales de construcción tales como el acero y el hormigón, donde las cualidades físicas son impresas a voluntad, con relativa facilidad. al través de procesos metalúrgicos que ofrecen una amplia gama de productos finales, en el primer caso, y mediante diseños de mezclas en el segundo, todo en armonía con las necesidades de un proyecto dado. Sin embargo, esto no ha sido óbice para su desarrollo esforzado y acelerado en los últimos años, pese a la utilización de teorías e hipótesis de complimiento parcial o entre rangos determinados. A los que se encuentren demasiado preocupados por esta situación les recordamos que aun en el concreto, material artificial de trabajo disciplinado citado anteriormente como caso antagónico al del suelo se aplican leyes como las de Hooke y Navier que presuponen al hormigón como un cuerpo perfectamente elástico donde las secciones planas, antes de la deformación, continúan siendo planas durante y después de la deformación, distantes de ser exactas; aceptándose como buenos y válidos los resultados obtenidos de su aplicación. Precursores Y Contribuyentes Modernos De La Mecánica De Suelos. La tierra, uno de los elementos más abundantes en la Naturaleza, ya señalado por los antiguos como uno de los cuatro (4) básicos que componen nuestro inmemoriales como material de construcción. En su manejo y utilización el análisis científico ha ido reemplazando, gradualmente, a las reglas intuitivas, siendo el estado actual del conocimiento la suma de los aportes de diversos científicos, físicos, matemáticos e ingenieros, que desde el pretérito fueron forjando, sin saberlo, una nueva ciencia, nutrida por sus investigaciones. Entre estos pioneros cabe destacar los nombres de: Carlos A. de Coulomb (1736-1806) Alexander Collin ( ) Tomás Telford (1757-1834) Juan V. Poncelet (1788-1867) Guillermo Rankine (1820-1872) Karl Culmann (1821-1881) O. Mohr (1835-1918) José V. Boussinesq (1842-1929) Coulomb, Poncelet, Collin y Rankine aportaron valiosas experiencias en el análisis de presiones de tierras. Las contribuciones del ingeniero militar francés Coulomb tienen todavía vigencia, en fricción, electricidad y magnetismo. Poncelet ofreció en 1840 un método gráfico para la determinación directa de la superficie de falla y las presiones de tierra activa y pasiva. Collin publicó en 1846 su trabajo "Recherches Expérimentales sur les Glissements Spontanés des Terrains Argileux". Guillermo M. Rankine fue un ingeniero y físico escocés que se distinguió, también, por sus trabajos en termodinámica. Culmann le dio una solución gráfica a la teoría Coulomb - Poncelet, permitiendo la resolución de problemas complejos de presiones de tierras. Tomás Telford fue un ingeniero inglés, constructor de puentes, puertos y canales, primer presidente de la Asociación Británica de Ingenieros Civiles, en 1820. Sus investigaciones le llevaron a desarrollar una modalidad de pavimentos. Mohr ideó un método gráfico para representar esfuerzos normales y tangenciales actuantes en planos inclinados, cuando el material se somete a esfuerzos biaxiales, de útil aplicación en el campo de los suelos. De Boissinesq hemos aprovechado sus ecuaciones para establecer los valores de las componentes verticales de esfuerzos generados por la aplicación de cargas. Dos (2) nombres no incluidos en la relación de precursores antiguos y que merecen ser citados son los G. G. Stokes, quien enunció una ley que rige el descenso de una esfera en un líquido, fundamento del ensayo granulométrico por sedimentación y el del físico francés H. Darcy autor, en 1856, de una ley básica para el estudio del flujo del agua en los suelos. Entre los principales contribuyentes modernos tenemos a: Karl Terzaghi (1883-1963) A. Atterberg ( ) Wolmar Fellenius (1876-1957) Arturo Casagrande (1902-1981) Laurits Bjerrum (1918-1973) A. W. Skempton (1914- ) Karl Terzaghi, el padre indiscutible de la mecánica de suelos, nació en Praga, Checoslovaquia, y murió en los Estados Unidos de Norteamérica, a los ochenta (80) años de edad. Trabajó en Austria, Hungría y Rusia, de 1915 a 1911. Fue profesor del Robert College de Constantinopla, de 1915 a 1925. Enseñó ingeniería de fundaciones en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, entre 1925 a 1929, dedicándose simultáneamente a la práctica consultiva en Norte y Centro América. Catedrático en Viena, de 1929 a 1938, comenzó a laborar a partir de este último año con la Universidad de Harvard. Su obra "Erdbaumechanik", publicada en 1925, en Viena y en idioma alemán, marcó el nacimiento de una nueva disciplina. donde introdujo la enseñanza de la mecánica de suelos. fue erigida en el lugar de la antigua. Es oportuno señalar que la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones. el cual se ha convertido en el procedimiento indispensable para el estudio de taludes de presas. Arturo Casagrande. Atterberg. hoy en día. capacidad de carga y estabilidad de taludes. Con una altura de cuarenta y cinco (45) metros y un peso total de 14. como suceso principal. Bjerrum nació y estudió en Dinamarca. su inclinación comenzó a producirse desde la época de su construcción como consecuencia de presiones diferenciales de los suelos afectados. alemán de origen. es después del maestro la figura más relevante en la mecánica de suelos. La llamada Torre Inclinada de Pisa fue comenzada por Bonno Pisano en el 1174 y terminada en la segunda mitad del Siglo XIV. es profesor del colegio Imperial de la Universidad de Londres. Una estructura parecida construida en Venecia. carreteras o de cualquier otro tipo. en 1951. Alumno sobresaliente y compañero de Terzaghi. El primero de ellos tuvo lugar en la Ciudad de México 0en el año 1959. congresos mundiales que hasta el momento presente han sido celebrados en la ciudades y años indicados a continuación: Primero Cambridge 1936 Segundo Rotterdam 1948 Tercero Zurich 1953 Cuarto Londres 1957 Quinto París 1961 Sexto Montreal 1965 Séptimo Ciudad de México 1969 Octavo Moscú 1973 Noveno Tokio 1977 Décimo Estocolmo 1981 De igual modo tienen lugar eventos regionales dentro de los cuales nos tocan directamente los congresos panamericanos. Dos (2) de las obras de construcción de carácter monumental en el ámbito mundial donde se hizo patética la ausencia de los postulados de la mecánica de suelos moderna son la Torre de Pisa y el canal de Panamá.UU. Cambridge. emigró a los EE. Ha sido presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos y Fundaciones. en 1926. existente. en el año de 1936. Organizó junto al Dr. de amplia difusión mundial. estableció una serie de ensayos para determinar el comportamiento plástico de los suelos cohesivos.90 m en su parte más alta. observándose en la actualidad una separación entre la vertical y el eje longitudinal de la torre de 4. Sus contribuciones han discurrido sobre presiones efectivas.A. creó un método para analizar y diseñar taludes que se designa con su apellido o es denominado "Método Sueco". Massachusetts. trabajando para la Comisión Geotécnica de los Ferrocarriles del Estado Sueco. celebrado en la Universidad de Harvard. . su cimentación anular transmite presiones al subsuelo del orden de 5 Kg/cm².8%. tiene como miembros componentes a sociedades nacionales de igual naturaleza constituidas en casi todos los países de la Tierra. consolidación y clasificación de los suelos. con una cimentación más grande. De esa época son sus valiosas investigaciones en torno a la resistencia al corte de los suelos y de modo especial sobre la sensibilidad de las arcillas. en cuyos resultados están basados todos los sistema de clasificación ideados. Terzaghi el Primer Congreso de Mecánica de Suelos y Fundaciones. Fellenius. Fundada sobre capas alternadas de arena y arcilla. Skempton. Auspicia cada cuatro (4) años. siendo notables sus contribuciones en equipos y sistemas al estudio de la plasticidad.500 toneladas. habiendo sido presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos y Cimentaciones. se desplomó en 1902 cuando su inclinación era de apenas 0. nacido en Inglaterra. del Instituto Geotécnico Noruego. sueco. Laboró en Suiza y en su país natal. de 100 m de altura. Una nueva torre. organizada por Terzaghi y con asiento en Londres. siendo el primer director. pudiendo observarse en la figura 1. Se excavaron 315 millones de metros cúbicos de material. quien antes había llevado a cabo el Canal de Suez. La parte colonial de ciudad. sustituyéndose por fuentes alejadas de la metrópoli que aunque subterráneas parecen pertenecer a cuencas hidráulicas independientes. Las fallas se siguieron produciendo años después de la inauguración del canal provocando el cierre temporal por períodos más o menos largos. Existen allí capas alternadas de arena de pequeño tamaño. La construcción de caracterizó por grandes deslizamientos en las formaciones denominadas "culebra" y "cucaracha". El hundimiento de la ciudad es debido al secado de los antiguos lagos del Valle de México.El primer intento por construir un canal artificial que uniese los océanos Atlántico y Pacífico fue realizado por el Ing. ubicada encima del fondo del depósito de agua. El costo final de la obra fue de 380 millones de dólares. La estabilidad actual de las laderas del canal plantea un problema de resistencia a largo tiempo. consecuencia todo del origen sedimentario del área. lacustres. estando constituida esta última por arenisca arcillosa estructuralmente débil. tiene uno de los subsuelos de cimentación más críticos del mundo. A unos treinta y tres (33) metros de profundidad está localizado un manto de arena densa y espesor de más o menos cinco (5) metros en la cual está cimentada la Torre Latinoamericana. Pero no fue hasta el año 1914 que el canal de navegación solucionado por los norteamericanos mediante un sistema de esclusas pudo ser puesto en servicios. suma superior a la estimada en el presupuesto. Francés Fernando de Lesseps. altamente compresibles.000 pies de profundidad sin haber encontrado roca. en el 1881. de los cuales 129 millones correspondieron al corte de Gaillard. pudiéndose citar entre ellas a las siguientes urbes: Ciudad de México Venecia Roma Tokio Shanghai Bangkok Madrás Bombay Ciudad de México fue fundada por los Aztecas en el año 1325. controlándose la explotación de los acuíferos de la zona urbana. uno de los edificios más elevados construidos en la América hispana. En los últimos tiempos se ha logrado reducir la compresión de los suelos. habiéndose perforado hasta 2.5 Km. . en los 82. en una isla sobre el lago de Texcoco. Ciudades Notorias Por Sus Hundimientos A nivel universal hay ciudades grandes y populosas caracterizadas por hundimientos importantes. En la Catedral se llegaron a medir velocidades de hundimiento de hasta cuarenta (40) centímetros anuales. de longitud del canal. de cuarenta y tres (43) pisos de altura. Presenta contenidos medio de humedad del orden de 200% con valores esporádicos de hasta 600%. acrecentado por la extracción de agua del subsuelo en la medida del crecimiento demográfico. donde las respuestas hay que buscarlas en la asociación de la geología y la mecánica de suelos. constituido por gruesos depósitos de arcillas volcánicas.2 un plano de curvas de iguales hundimientos correspondientes a observaciones efectuadas dentro del lapso 1891-1956. después de lograr el saneamiento de la zona de la fiebre amarilla y la malaria. . NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS NOTACIÓN A área del cimiento A’ área efectiva del cimiento AL área lateral de un pilote Ap área transversal de la base de la pila o del pilote B ancho de la cimentación o diámetro equivalente de la base de los pilotes de punta o pilas B’ ancho efectivo de la cimentación Cf capacidad de carga por adherencia lateral de un pilote de fricción Cp capacidad de carga de un pilote de punta o pila cu cohesión aparente determinada en ensaye triaxial no– consolidado no–drenado. Nmín coeficientes para el cálculo de Nq* Nq coeficiente de capacidad de carga. especificado en la sección 3. (UU) D diámetro del pilote Df profundidad de desplante Dr compacidad relativa E módulo de elasticidad del pilote e distancia a partir del eje longitudinal del cimiento en la que actúa una resultante excéntrica eo relación de vacíos inicial FC factor de carga FR factor de resistencia.25Df /B + 0. cuyo valor depende de y de la relación Le / B . cuyo valor depende de u Nmáx .14(1 + 0.2 Fre factor que toma en cuenta el efecto de escala para corregir la capacidad por punta de pilotes o pilas de más de 50 cm de diámetro G módulo de rigidez al cortante del suelo f adherencia lateral media pilote–suelo H espesor de un estrato de suelo hc altura de la construcción hi espesor de una capa impermeable hw altura piezométrica en el lecho inferior de una capa impermeable I momento de inercia del pilote K coeficiente de reacción horizontal del suelo L longitud del pilote L’ longitud efectiva de la cimentación Le longitud del pilote o pila empotrada en el estrato resistente N número entero determinado por tanteo que genere el menor valor de Pc Nc coeficiente de capacidad de carga. dado por Nc = 5. dado por Nq=etan tan² (45°+/2) Nq* coeficiente de capacidad de carga.25B/L) Nc* coeficiente de capacidad de carga. 2 para suelo medianamente denso y 3 para suelo denso P perímetro de la construcción Pc fuerza crítica para revisión por pandeo de pilotes de pequeño diámetro pv presión vertical total a la profundidad de desplante por peso propio del suelo v p presión vertical efectiva a la profundidad de desplante R capacidad de carga de pilotes de fricción o de grupos de pilotes de este tipo Vs velocidad de propagación de onda de corte w peso unitario medio de la estructura Z profundidad del nivel freático bajo el nivel de desplante de la cimentación z profundidad a la que se realiza el cálculo de e coeficiente para el cálculo de peso volumétrico del suelo ’ peso volumétrico sumergido del suelo m peso volumétrico total del suelo w peso volumétrico del agua e variación de 1a relación de vacíos bajo el incremento de esfuerzo vertical efectivo p inducido a la profundidad z por la carga superficial H asentamiento de un estrato de espesor H p incrementos de presión vertical inducidos por la carga superficial z espesores de sub–estratos elementales dentro de los cuales los esfuerzos verticales pueden considerarse uniformes inclinación de la resultante de las acciones respecto a la vertical porcentaje de amortiguamiento con respecto al crítico QFC suma de las acciones verticales a tomar en cuenta en la combinación considerada en el nivel de desplante. afectadas por sus respectivos factores de carga qFC suma de las sobrecargas superficiales afectadas por sus respectivos factores de carga ángulo de fricción interna del material u ángulo de fricción aparente * ángulo con la horizontal de la envolvente de los círculos de Mohr a la falla en la prueba de resistencia que se considere más representativa del comportamiento del suelo en las condiciones de trabajo . dado por N= 2 ( Nq+1) tan n exponente igual a 1 para suelo suelto.Ncoeficiente de capacidad de carga. y tomarse en cuenta en el diseño construcción de la cimentación en proyecto. El uso de criterios o métodos diferentes de los que aquí se presentan también puede ser aceptable. Lacustre. es frecuente la presencia de oquedades en rocas. se usará un sistema de unidades coherente. y que está constituida predominantemente por estratos arenosos y limo arenosos intercalados con capas de arcilla lacustre. y c) Zona III. Unidades En los estudios para el diseño de cimentaciones. será aceptable usar como unidad de fuerza la tonelada métrica. o P 120 m en la zona III Profundidad de desplante Df 2. en este último caso. Los depósitos lacustres suelen estar cubiertos superficialmente por suelos aluviales. el espesor de éstas es variable entre decenas de centímetros y pocos metros. respetando la práctica común en mecánica de suelos en México. con objeto de verificar que la construcción no cause daños a tales instalaciones ni sea afectada por ellas. integrada por potentes depósitos de arcilla altamente compresibles. materiales desecados y rellenos artificiales. en la que los depósitos profundos se encuentran a 20 m de profundidad. Asimismo. b) Zona II. de preferencia el Sistema Internacional (SI). superficialmente o intercalados. Sin embargo. Estas capas arenosas son generalmente medianamente compactas a muy compactas y de espesor variable de centímetros a varios metros. emersiones.5 m ZONA I . agrietamientos del suelo y desplomes. Transición. En esta zona. el Distrito Federal se divide en tres zonas con las siguientes características generales: a) Zona I. Sólo tienen por objeto fijar criterios y métodos de diseño y construcción de cimentaciones que permitan cumplir los requisitos mínimos definidos en el Capítulo VIII del Título Sexto del Reglamento. pero en los que pueden existir. hundimientos. pero requerirá la aprobación expresa de la Administración. separados por capas arenosas con contenido diverso de limo o arcilla. para fines de las presentes Normas. formadas por rocas o suelos generalmente firmes que fueron depositados fuera del ambiente lacustre. se investigarán la localización y las características de las obras subterráneas cercanas. o menos. existentes o proyectadas. Lomas. depósitos arenosos en estado suelto o cohesivos relativamente blandos. Los aspectos no cubiertos por ellas quedan a criterio del Director Responsable de Obra y. en su caso. de cavernas y túneles excavados en suelos para explotar minas de arena y de rellenos no controlados. Requisitos mínimos para la investigación del subsuelo a) Construcciones ligeras o medianas de poca extensión y con excavaciones someras Son de esta categoría las edificaciones que cumplen con los siguientes tres requisitos: Peso unitario medio de la estructura w 40 kPa (4 t/m²) Perímetro de la construcción: P 80 m en las zonas I y II. pertenecientes a la red de transporte colectivo. Reconocimiento del sitio Como lo define el Artículo 219 del Título Sexto del Reglamento. el espesor de este conjunto puede ser superior a 50 m. de drenaje y de otros servicios públicos. que se considerará equivalente a 10 kN.CONSIDERACIONES GENERALES Las presentes Normas no son un manual de diseño y por tanto no son exhaustivas. del Corresponsable en Seguridad Estructural y serán de su responsabilidad. INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO Investigación de las colindancias Deberán investigarse el tipo y las condiciones de cimentación de las construcciones colindantes en materia de estabilidad. galerías de minas.1) Detección por procedimientos directos. 2) Sondeos o pozos profundos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. grietas y otras oquedades. ZONA II 1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos sueltos y grietas. b) Construcciones pesadas. el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas. bajo zapatas o de 15 kPa (1. bajo losa general. o P > 120 m en la Zona III Profundidad de desplante Df > 2. 3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de presión mayor de 50 kPa (5 t/m²). galerías de minas. eventualmente apoyados en métodos indirectos. de rellenos sueltos. extensas o con excavaciones profundas Son de esta categoría las edificaciones que tienen al menos una de las siguientes características: Peso unitario medio de la estructura w > 40 kPa (4 t/m²) Perímetro de la construcción: P > 80 m en las Zonas I y II.5 m ZONA I 1) Detección. pero deberá abarcar todos los estratos sueltos o compresibles que puedan afectar el comportamiento de la cimentación del edificio. de rellenos sueltos. grietas y otras oquedades. el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas. bajo zapatas o de 20 kPa (2 t/m²). 3) En caso de considerarse en el diseño de cimiento un incremento neto de presión mayor de 40 kPa (4 t/m²). para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. por procedimientos directos. 2) Pozos a cielo abierto complementados con exploraciones más profundas. 2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. ZONA II . ZONA III 1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos sueltos y grietas. La profundidad de la exploración con respecto al nivel de desplante será al menos igual al ancho en planta del elemento de cimentación. eventualmente apoyados en métodos indirectos. el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas. por ejemplo con posteadora. 2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante.5 t/m²) bajo losa general. 3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de presión mayor de 80 kPa (8 t/m²). Además. se considerarán los siguientes estados límite. Los sondeos deberán realizarse en número suficiente para verificar si el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones dentro del área estudiada. de acuerdo con el principio de operación de cada uno de los aparatos. y el porcentaje de amortiguamiento con respecto al crítico. G. el ensaye triaxial cíclico o cíclico torsionante. Los sondeos deberán realizarse en número suficiente para verificar si el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones dentro del área estudiada. incluyendo detección de mantos acuíferos colgados. 2) Sondeos para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas de los materiales del subsuelo y definir la profundidad de desplante mediante muestreo y/o pruebas de campo. 3) En caso de cimentaciones profundas. además de los correspondientes a los miembros de la estructura: . Además. 2) Sondeos para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas de los materiales y definir la profundidad de desplante mediante muestreo y/o pruebas de campo. A fin de especificar y controlar la compactación de los materiales cohesivos empleados en rellenos. se deberá tener presente que los valores de G y obtenidos están asociados a los niveles de deformación impuestos en cada aparato. se obtendrá un perfil estratigráfico continuo con la clasificación de los materiales encontrados y su contenido de agua. a diferentes niveles de deformación. incluyendo detección de mantos acuíferos colgados. VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD DE LAS CIMENTACIONES En el diseño de toda cimentación. o él de corte simple cíclico. podrán emplearse los ensayes de columna resonante o él de péndulo de torsión. 3) En caso de cimentaciones profundas. En por lo menos uno de los sondeos. ZONA III 1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del medio para detección de rellenos sueltos y grietas. . En por lo menos uno de los sondeos se obtendrá un perfil estratigráfico continuo con la clasificación de los materiales encontrados y su contenido de agua. La especificación y el control de compactación de materiales no cohesivos se basarán en el concepto de compacidad relativa. se recurrirá a la prueba Proctor estándar. y en particular el módulo de rigidez al cortante. se obtendrán muestras inalteradas de los estratos que puedan afectar el comportamiento de la cimentación. se obtendrán muestras inalteradas de los estratos que puedan afectar el comportamiento de la cimentación. Para determinar en el laboratorio las propiedades dinámicas del suelo. En todos los casos. investigación de la tendencia de los movimientos del subsuelo debidos a consolidación regional y determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo.1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos sueltos y grietas. investigación de la tendencia de los movimientos del subsuelo debidos a consolidación regional y determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo. Los resultados de estos ensayes se interpretarán siguiendo métodos y criterios reconocidos. En el caso de materiales compactados con equipo muy pesado. se recurrirá a la prueba Proctor modificada o a otra prueba equivalente. afectando la capacidad de carga neta con un factor de resistencia y las acciones de diseño con sus respectivos factores de carga. A= es el área del cimiento. La revisión de la seguridad de una cimentación ante estados límite de falla consistirá. éstos deberán tratarse apropiadamente o bien considerarse en el análisis de estabilidad de la cimentación. La capacidad de carga de la base de cualquier cimentación se calculará a partir de la resistencia media del suelo a lo largo de la superficie potencial de falla correspondiente al mecanismo más crítico. Las acciones variables se considerarán con su intensidad media para fines de cálculos de asentamientos u límite de falla. En el cálculo se tomará en cuenta la interacción entre las diferentes partes de la cimentación y entre ésta y las cimentaciones vecinas. incluyendo la fricción negativa. afectada por su respectivo factor de carga. y para ésta en su conjunto. Cuando en el subsuelo del sitio o en su vecindad existan rellenos sueltos. Cimentaciones someras (zapatas y losas) Estados límite de falla Para cimentaciones someras desplantadas en suelos sensiblemente uniformes se verificará el cumplimiento de las desigualdades siguientes para las distintas combinaciones posibles de acciones verticales. en comparar para cada elemento de la cimentación. los empujes laterales sobre dichos elementos y toda otra acción que se genere sobre la propia cimentación o en su vecindad.a) De falla: 1) Flotación. v p= es la presión vertical efectiva a la misma profundidad. Con este tipo de combinación se revisarán tanto los estados límite de servicio como los de falla. Para cimentaciones desplantadas en suelos cohesivos: Para cimentaciones desplantadas en suelos friccionantes: DONDE: SQFC =es la suma de las acciones verticales a tomar encuenta en la combinación considerada en el nivel de desplante. Acciones de diseño De acuerdo con el Artículo 188 del Reglamento. los efectos del hundimiento regional sobre la cimentación. el peso de los rellenos y lastres que graviten sobre los elementos de la subestructura. 2) Desplazamiento plástico local o general del suelo bajo la cimentación. se considerará la acción variable más desfavorable con su intensidad máxima y las acciones restantes con intensidad instantánea. pilas u otros elementos de la cimentación. . y 3) Falla estructural de pilotes. Acciones permanentes más acciones variables (Artículo 186) incluyendo la carga viva. incluyendo el agua en su caso. grietas u otras oquedades. las combinaciones de acciones a considerar en el diseño de cimentaciones serán las siguientes: a) Primer tipo de combinación. La capacidad de carga de los suelos de cimentación se calculará por métodos analíticos o empíricos suficientemente apoyados en evidencias experimentales o se determinará con pruebas de carga. de acuerdo con los Artículos 193 y 224 del Reglamento. Pv= es la presión vertical total a la profundidad dedesplante por peso propio del suelo. la capacidad de carga del suelo con las acciones de diseño. galerías. Entre las acciones permanentes se incluirán el peso propio de los elementos estructurales de la cimentación. donde Df . Para suelos granulares. a será igual a l. Esta prueba deberá considerar la posibilidad de que el suelo pierda parte de su resistencia.1 ó 3.67+Dr– 0. se multiplicará por 1–0.m–.75Dr². En caso de que el ancho B de la cimentación sea mayor que la profundidad Z del nivel freático bajo el nivel de desplante de la misma. Nc= es el coeficiente de capacidad de carga dado por: para Df /B < 2 y B/L < 1. B =es el ancho de la cimentación. El coeficiente Nq se multiplicará por: 1+(B/L) tan f para cimientos rectangulares y por 1+tan f para cimientos circulares o cuadrados. (UU). 3. respectivamente. dichas relaciones se considerarán iguales a 2 y a 1. es la profundidad de desplante y L la longitud del cimiento. cu= es la cohesión aparente determinada en ensaye triaxialno–consolidado no–drenado. La magnitud de las deformaciones permanentes que pueden presentarse bajo cargas accidentales cíclicas se podrá estimar con procedimientos de equilibrio límite para condiciones dinámicas. Para suelos arenosos con compacidad relativa Dr menor de 67 por ciento. b) La posición del nivel freático considerada para la evaluación de las propiedades mecánicas del suelo y de su peso volumétrico deberá ser la más desfavorable durante la vida útil de la estructura.’+ (Z/B) (.= es el peso volumétrico del suelo.7) Estados límite de servicio Los asentamientos instantáneos de las cimentaciones bajo solicitaciones estáticas se calcularán en primera aproximación usando los resultados de la teoría de la elasticidad previa estimación de los parámetros elásticos del terreno. es el coeficiente de capacidad de carga dado por: N.2 una expresión basada en los resultados de pruebas de campo. N . = 2 (Nq +1) tan f El coeficiente N..4(B/L) para cimientos rectangulares y por 0. Para suelos con compacidad mayor que el límite indicado. el peso volumétrico a considerar en la ec. También podrá utilizarse como alternativa a las ecuaciones 3. Los asentamientos diferidos se calcularán por medio de la relación: . como se indica en el Artículo 203 del Reglamento.2 será: . = . Nq es el coeficiente de capacidad de carga dado por: Nq =ep tan f tan² (45° + f/2) Donde: f es el ángulo de fricción interna del material. que se define más adelante. se tomará en cuenta el incremento de la rigidez del suelo con la presión de se podrá despreciar la influencia de las distintas rigideces de los estratos en la distribución de esfuerzos. a partir de la experiencia local o de pruebas directas o indirectas. respaldada por evidencias experimentales. el coeficiente a será igual a 0. El desplazamiento horizontal y el giro transitorios de la cimentación bajo las fuerzas cortantes y el momento de volteo generados por la segunda combinación de acciones se calcularán cuando proceda.6 para cimientos circulares o cuadrados. Además. en caso de que Df /B y B/L no cumplan con las desigualdades anteriores.’) (3. al emplear las relaciones anteriores se tomará en cuenta lo siguiente: a) El parámetro f estará dado por: f =Ang tan (a tan f*) donde : f* es el ángulo con la horizontal de la envolvente de los círculos de Mohr a la falla en la prueba de resistencia que se considere más representativa del comportamiento del suelo en las condiciones de trabajo. los asentamientos diferidos se calcularán en distintos puntos dentro y fuera del área cargada. deberá considerarse como llena de agua y el peso de esta deberá sumarse al de la subestructura. el peso de la estructura a considerar será: la suma de la carga muerta. Además.1. La porción de las celdas del cajón de cimentación que esté por debajo del nivel friático y que no constituya un espacio funcionalmente útil. la cimentación se denomina parcialmente compensada. El cálculo anterior deberá realizarse con precisión tomando en cuenta que los asentamientos son muy sensibles a pequeños incrementos de la carga neta. incluyendo el peso de la subestructura. Para el cálculo del incremento de carga transmitido por este tipo de cimentación y la revisión de los estados límite de servicio. respectivamente.Para evaluar los movimientos diferenciales de la cimentación y los inducidos en construcciones vecinas. en esta evaluación. Según que el incremento neto de carga aplicado al suelo en la base del cajón resulte positivo. De ser necesario. deberán tomarse en cuenta los cambios posibles de materiales de construcción. Cimentaciones compensadas Se entiende por cimentaciones compensadas aquéllas en las que se busca reducir el incremento neto de carga aplicado al subsuelo mediante excavaciones del terreno y uso de un cajón desplantado a cierta profundidad.p inducidos por la carga superficial se calcularán con la teoría de la elasticidad a partir de las presiones transmitidas por la subestructura al suelo. a menos que dicho espacio se rellene con material ligero no saturable que garantice la permanencia del efecto de flotación. cuidando al mismo tiempo que no pueda presentarse una sobre–compensación excesiva. Estas presiones se estimarán considerando hipótesis extremas de repartición de cargas o a partir de un análisis de la interacción estática suelo–estructura. compensada o sobre– compensada. Estados límite de falla La estabilidad de las cimentaciones compensadas se verificará como lo señala la sección 3. menos el peso total del suelo excavado. de solución arquitectónica o de usos de la construcción susceptibles de modificar significativamente en el futuro dicha carga neta. Cuando la incertidumbre al respecto sea alta. se lastrará la construcción o se instalarán válvulas de alivio o dispositivos semejantes que garanticen .donde Los incrementos de presión vertical . nulo o negativo. o adoptarse otro sistema de cimentación. Esta combinación será afectada por un factor de carga unitario. más la carga viva con intensidad media. Se comprobará además que no pueda ocurrir flotación de la cimentación durante ni después de la construcción. la cimentación compensada deberá considerarse como poco confiable y deberá aplicarse un factor de carga mayor que la unidad.3. se verificará entonces el cumplimiento de la desigualdad 3. los pilotes de fricción pueden usarse para soportar el peso total de la estructura y asegurar su estabilidad (diseño en términos de capacidad de carga). transfiriendo parte de la carga a los estratos más profundos (diseño en términos de deformaciones). En suelos blandos. de la sección 3. El espacio dejado entre la punta de los pilotes de fricción y toda capa dura subyacente debe ser suficiente para que en ninguna condición pueda llegar a apoyarse en esta capa a consecuencia de la consolidación del estrato en el que se colocaron. En ambos casos. por lo que no pueden contribuir a tomar solicitaciones accidentales e inclusive pueden. se usan comúnmente como complemento de un sistema de cimentación parcialmente compensada para reducir asentamientos. R es la capacidad de carga que se considerará igual a: 1) Para la revisión de cada pilote individual: a la capacidad de carga de punta del pilote más la capacidad de adherencia del pilote considerado. Opcionalmente. se considerará una posición conservadora del nivel freático.3. Si se adopta este tipo de revisión. la revisión de los estados límite de falla podrá consistir en verificar que resulta suficiente para asegurar la estabilidad de la construcción alguna de las capacidades de carga siguientes: a) Capacidad de carga del sistema suelo–zapatas o suelo– losa de cimentación.1 ó 3.2. más las concentraciones locales de carga correspondientes a la capacidad de carga total de cada. En este último caso.que no se pueda producir la flotación. perder una parte importante de su capacidad de carga en condiciones sísmicas. Se prestará especial atención a la revisión de la posibilidad de falla local o generalizada del suelo bajo la combinación de carga que incluya el sismo. por lo que resulta prudente ignorar su contribución a la capacidad de carga global. según el caso. En este caso. . se verificará que la cimentación no exceda los estados límites de falla y de servicio. En la revisión por flotación. los pilotes no tienen generalmente la capacidad para soportar por sí solos el peso de la construcción y trabajan al límite en condiciones estáticas. en suelos blandos en proceso de consolidación como los de las zonas II y III. Estados límite de falla De acuerdo con el tipo de diseño adoptado. la losa puede despegarse del suelo de apoyo por lo que resulta prudente considerar que no contribuye a la capacidad de carga global. la losa o las zapatas y las contratrabes deberán diseñarse estructuralmente para soportar las presiones de contacto suelo–zapata o suelo–losa máximas calculadas. Despreciando la capacidad de los pilotes. de acuerdo con la experiencia. Cimentaciones con pilotes de fricción Los pilotes de fricción son aquellos que transmiten cargas al suelo principalmente a lo largo de su superficie lateral. para la cimentación en su conjunto. Se despreciará la capacidad de carga de los pilotes sometidos a ensión. también será aplicable la ec. En la revisión de la capacidad de carga bajo cargas excéntricas. Para calcular la capacidad de adherencia del grupo o de los subgrupos de pilotes en los que se pueda Subdividir la cimentación.6.13 ó 3.11 para las NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACIONES 17 distintas combinaciones de acciones verticales consideradas según las secciones 3.2.1.13) b) Para suelos friccionantes Cp = ( v p Nq* FR + pv) Ap (3. los pilotes deberán tener la capacidad de absorber la fuerza cortante por sismo al nivel de la cabeza de los pilotes sin tomar en cuenta la adherencia suelo–losa o suelo–zapatas. las cargas recibidas por los distintos pilotes individuales o subgrupos de pilotes se estimarán con base en la teoría de la elasticidad o a partir de un estudio explícito de interacción suelo–estructura. se calculará de preferencia a partir de los resultados de pruebas de campo calibradas mediante pruebas de carga realizadas sobre los propios pilotes (sección 3. Estados límite de falla Se verificará. igual a 0. y 3) Para la revisión de la cimentación en su conjunto: a la suma de las capacidades de carga individuales por punta de los pilotes más la capacidad de adherencia de una pila de geometría igual a la envolvente del conjunto de cimentación.12) donde AL es el área lateral del pilote. la capacidad de carga podrá estimarse como sigue: a) Para suelos cohesivos Cp = (cu Nc* FR + pv) Ap (3.1 y 3. y FR se tomará igual a 0. En las situaciones en las que se cuente con suficientes resultados de pruebas de laboratorio realizadas sobre muestras de buena calidad y que exista evidencia de que la capa de apoyo sea homogénea. Cimentaciones con pilotes de punta o pilas Los pilotes de punta son los que transmiten la mayor parte de la carga a un estrato resistente por medio de su punta. se calculará como: Cf = AL f FR (3. Capacidad por punta La capacidad de carga de un pilote de punta o pila.1.7). 3. La cohesión se determinará con pruebas triaxiales no consolidadas–no drenadas. Si se adopta este tipo de revisión. f es la adherencia lateral media pilote–suelo. se llama pilas a los elementos de más de 60 cm de diámetro colados en perforación previa. el cumplimiento de la desigualdad 3. Cf .14.6. para cada uno de los diversos grupos de pilotes y para cada pilote individual. 3. La capacidad de carga por adherencia lateral de un pilote de fricción individual bajo esfuerzos de compresión. salvo que se hayan diseñado y construido especialmente para este fin. FR.7. La capacidad de carga por punta de los pilotes individuales se calculará mediante las ecs. Para los suelos cohesivos blandos de las zonas II y III la adherencia pilote–suelo se considerará igual a la cohesión media del suelo. Generalmente.2) Para la revisión de los diversos subgrupos de pilotes en que pueda subdividirse la cimentación: a la suma de las capacidades de carga individuales por punta de los pilotes más la capacidad de adherencia de una pila de geometría igual a la envolvente del subgrupo de pilotes.14) donde Ap es el área transversal de la base de la pila o del pilote.12 considerando el grupo o los subgrupos como pilas de geometría igual a la envolvente del grupo o subgrupo. con un factor de resistencia. . Cp .7. La sobrecarga uniforme mínima a considerar en la vía publica y zonas próximas a excavaciones temporales será de 15 kPa (1. v p es la presión vertical efectiva debida al peso del suelo a la profundidad de desplante de los pilotes. si la falla de los taludes. En este caso. Se tomará en cuenta que la cohesión de los materiales arcillosos tiende a disminuir con el tiempo. deberá solicitarse la aprobación expresa de la Administración. y Nc* es el coeficiente de capacidad de carga definido en la tabla 3. falla de los cimientos de las construcciones adyacentes y falla de fondo de la excavación por corte o por subpresión en estratos subyacentes. También se considerarán mecanismos de extrusión de . Taludes La seguridad y estabilidad de excavaciones sin soporte se revisará tomando en cuenta la influencia de las condiciones de presión del agua en el subsuelo así como la profundidad de excavación. el factor de resistencia será de 0. la duración del bombeo deberá ser tan corta como sea posible y se tomarán las precauciones necesarias para que sus efectos queden prácticamente circunscritos al área de trabajo. cu es la cohesión aparente del suelo de apoyo determinada en ensaye triaxial no–consolidado no–drenado. el riesgo de agrietamiento en la proximidad de la corona y la presencia de grietas u otras discontinuidades. Los análisis de estabilidad se realizarán con base en las acciones aplicables señaladas en las Normas correspondientes. a las instalaciones o a las construcciones adyacentes. para la evaluación de los estados límite de servicio a considerar en el diseño de la excavación. y colapso del techo de cavernas o galerías. ademes o fondo de la excavación no implica daños a los servicios públicos. Para ello se presentarán los resultados de los estudios y ensayes a que se hubieran sometido dichos dispositivos. sin embargo. Los sistemas propuestos deberán proporcionar una seguridad equivalente a la de las cimentaciones tradicionales calculadas de acuerdo con las presentes Normas. b) De servicio: movimientos verticales y horizontales inmediatos y diferidos por descarga en el área de excavación y en los alrededores. considerándose las sobrecargas que puedan actuar en la vía pública y otras zonas próximas a la excavación. Cimentaciones especiales Cuando se pretenda utilizar dispositivos especiales de cimentación. se podrán usar pozos de bombeo con objeto de reducir las filtraciones y mejorar la estabilidad. Los valores esperados de tales movimientos deberán ser suficientemente reducidos para no causar daños a las construcciones e instalaciones adyacentes ni a los servicios públicos. en una proporción que puede alcanzar 30 por ciento en un plazo de un mes.6.2. (UU). Se incluirá la presencia de sobrecargas en la orilla de la excavación. Sin embargo. Para realizar la excavación.7.pv es la presión vertical total debida al peso del suelo a la profundidad de desplante de los pilotes. Además. ANÁLISIS Y DISEÑO DE EXCAVACIONES En el diseño de las excavaciones se considerarán los siguientes estados límite: a) De falla: colapso de los taludes o de las paredes de la excavación o del sistema de ademado de las mismas. la recuperación por recarga no deberá ocasionar movimientos totales o diferenciales intolerables para las estructuras que se desplanten en el sitio. Estados límite de falla La verificación de la seguridad respecto a los estados límite de falla incluirá la revisión de la estabilidad de los taludes o paredes de la excavación con o sin ademes y del fondo de la misma.5 t/m²) con factor de carga unitario. la inclinación de los taludes. Para el análisis de estabilidad de taludes se usará un método de equilibrio límite considerando superficies de falla cinemáticamente posibles tomando en cuenta en su caso las discontinuidades del suelo. El factor de resistencia será de 0. se tomarán en cuenta los movimientos del terreno debidos al bombeo. en particular ante solicitaciones sísmicas. no obstante el bombeo superficial. en condiciones no–consolidadas no– drenadas (UU). elementos estructurales como tablaestacas o muros colados en el lugar. no presenten peligro de falla local o general ni puedan sufrir alteraciones en su geometría por intemperización y erosión. pozos punta o pozos de alivio con nivel dinámico sustancialmente inferior al fondo de la excavación. Cuando el espesor hi resulte insuficiente para asegurar la estabilidad con un amplio margen de seguridad. Además del análisis de estabilidad. . L su longitud y D su profundidad. La revisión de la estabilidad general se realizará por un método de análisis límite.3.m es el peso volumétrico total del suelo entre el fondo de la excavación y el estrato permeable. B será el ancho de la excavación. Cuando una excavación se realice en una capa impermeable.5). Nc es el coeficiente de capacidad de carga definido en la sección 3.1 y que depende de la geometría de la excavación. será necesario reducir la carga hidráulica del estrato permeable por medio de bombeo. y por falla estructural de los troqueles o de los elementos que éstos soportan. y . a la profundidad de excavación. Para reducir el peligro de fallas de este tipo. a las construcciones vecinas o a los servicios públicos. Al evaluar estos últimos mecanismos se tomará en cuenta que la resistencia de la arcilla puede alcanzar su valor residual. pv es la presión vertical total actuante en el suelo. En este caso. . se revisará la estabilidad de estos elementos por deslizamiento general de una masa de suelo que incluirá el elemento. La posibilidad de falla de fondo por cortante en arcillas blandas a firmes se analizará verificando que: pv + SqFC<cuNc FR donde: cu es la cohesión aparente del material bajo el fondo de la excavación. Se evaluará el empotramiento y el momento resistente mínimo del elemento estructural requeridos para garantizar la estabilidad. Se tomará en cuenta además que este coeficiente puede ser afectado por el procedimiento constructivo. el estudio geotécnico deberá incluir en su caso una justificación detallada de las técnicas de estabilización y protección de los cortes propuestas y del procedimiento constructivo especificado (sección 7.w es el peso volumétrico del agua. la cual a su vez descanse sobre un estrato permeable. que puedan afectar a la propia construcción. Se prestará especial atención a la estabilidad a largo plazo de excavaciones o cortes permanentes que se realicen en el predio de interés. Estabilidad de excavaciones ademadas En caso de usarse para soportar las paredes de la excavación. por falla de fondo. especialmente en la zona I. el agua freática deberá controlarse y extraerse de la excavación por bombeo desde cárcamos. deberá considerarse que la presión del agua en este estrato puede levantar el fondo de la excavación.estratos blandos confinados verticalmente por capas más resistentes. Falla por subpresión en estratos permeables En el caso de excavaciones en suelos sin cohesión. Se tomarán las precauciones necesarias para que estos cortes no limiten las posibilidades de construcción en los predios vecinos.2. El espesor mínimo hi del estrato impermeable que debe tenerse para evitar inestabilidad de fondo se considerará igual a: Donde: hw es la altura piezométrica en el lecho inferior de la capa impermeable. se analizará en su caso la estabilidad del fondo de la excavación por flujo del agua. deberá recurrirse a una modelación analítica o numérica que tome en cuenta explícitamente el procedimiento constructivo. El sistema estructural del ancla deberá analizarse con el objetivo de asegurar su funcionamiento como elemento de anclaje.7. Estos movimientos deberán medirse en forma continua durante la construcción para poder tomar oportunamente medidas de seguridad adicionales en caso necesario. durante el colado se evitará que el concreto se mezcle o contamine con partículas de suelo o con agua freática. a las estructuras adyacentes y a cualquier otra carga que deban soportar las paredes de la excavación durante el período de construcción. Se tomarán las medidas necesarias para evitar que el propio suelo o cualquier líquido o gas contenido en él puedan atacar el concreto o el acero. se tomará en cuenta que la precarga aplicada inicialmente puede variar considerablemente con el tiempo por relajación y por efecto de variaciones de temperatura. de su grado de fisuramiento y de su reducción de resistencia con el tiempo. para que. El análisis de las anclas deberá considerar la posibilidad de falla por resistencia del elemento tensor. Los empujes a los que se encuentran sometidos los puntales se estimarán a partir de una envolvente de distribución de presiones determinada de acuerdo con la experiencia local. En el caso de elementos de cimentación de concreto reforzado se aplicarán procedimientos de construcción que garanticen el recubrimiento requerido para proteger el acero de refuerzo. Sin embargo. Los anclajes temporales instalados en terrenos agresivos podrán requerir una protección especial contra corrosión. Las superficies de desplante estarán libres de cuerpos extraños o sueltos. El soporte requerido dependerá del tipo de suelo y de la magnitud y localización de las cargas con respecto a la excavación. El diseño de los troqueles también deberá tomar en cuenta el efecto de las sobrecargas debidas al tráfico en la vía publica. de la adherencia elemento tensor–lechada. de acuerdo con las prácticas aceptadas al respecto. La instalación de anclas deberá realizarse con un control de calidad estricto que incluya un número suficiente de pruebas de las mismas. En caso de usar anclas temporales para el soporte de ademes deberá demostrarse que éstas no afectarán la estabilidad ni inducirán deformaciones significativas en las cimentaciones vecinas y/o servicios públicos. Se prestará especial . Cuando el nivel freático exista a poca profundidad.1. de ser necesario. de la adherencia lechada–terreno y de la capacidad de carga del terreno en el brocal del ancla.SqFC son las sobrecargas superficiales afectadas de sus respectivos factores de carga. se tomará en cuenta que los asentamientos superficiales asociados a estas excavaciones dependen del grado de cedencia lateral que se permita en los elementos de soporte. Se tomarán todas las medidas necesarias para evitar que en la superficie de apoyo de la cimentación se presente alteración del suelo durante la construcción por saturación o remoldeo. Los elementos de soporte deberán diseñarse estructuralmente para resistir las acciones de los empujes y las reacciones de los troqueles y de su apoyo en el suelo bajo el fondo de la excavación. los empujes considerados sobre los troqueles serán por lo menos iguales a los producidos por el agua. Asentamiento del terreno natural adyacente a las excavaciones En el caso de cortes ademados en arcillas blandas o firmes. se hagan los ajustes correspondientes. que puedan afectar sus características de resistencia o durabilidad. la distribución de presiones se definirá en función del tipo de arcilla. al equipo de construcción. Asimismo. Estabilidad de estructuras vecinas De ser necesario. Para la estimación de los movimientos horizontales y verticales inducidos por excavaciones ademadas en las áreas vecinas. y FR se tomará igual a 0. En arcillas. las estructuras adyacentes a las excavaciones deberán reforzarse o recimentarse. En el caso de troqueles precargados. afectadas de un factor de carga de 1. Procedimiento constructivo de cimentaciones Cimentaciones someras El desplante de la cimentación se hará a la profundidad señalada en el estudio de mecánica de suelos. deberá tenerse en cuenta cualquier discrepancia entre las características del suelo encontradas a esta profundidad y las consideradas en el proyecto. ya que los sistemas empleados para esta operación no garantizan la colocación de concreto sano en esta zona que es donde se desarrollará la capacidad de carga. la profundidad y los espesores de los estratos y las características del material de apoyo. L es la longitud del pilote. y FR se tomará igual a 0. No deben construirse campanas bajo agua. Para desplantar la cimentación sobre el concreto sano de la pila. Antes del colado. en su caso. I es el momento de inercia del pilote. que acarrea las impurezas durante el proceso de colado. Cada pilote. equivalente al 90 por ciento del diámetro de la misma. la duración del colado. que genere el menor valor de Pc. verificando que la profundidad de desplante. Pilas o pilotes colados en el lugar Para este tipo de cimentaciones profundas. deberán diseñarse y realizarse de modo tal que resistan las fuerzas de compresión y tensión y los momentos flexionantes que resulten del análisis.35. N es el número entero. las fechas de perforación y de colado. no rebasará la fuerza crítica Pc definida por: Donde: K es el coeficiente de reacción horizontal del suelo. Cuando la construcción de una cimentación requiera del uso de lodo bentonítico. Otros aspectos a los que deberá prestarse atención son el método y equipo para la eliminación de azolves. Cimentaciones con pilotes o pilas La colocación de pilotes y pilas se ajustará al proyecto correspondiente. se deberá dejar en la parte superior una longitud extra de concreto. El colado se realizará por procedimientos que eviten la segregación del concreto y la contaminación del mismo con el lodo estabilizador de la perforación o con derrumbes de las localización de los pilotes o pilas. las dimensiones relevantes de las perforaciones. Cuando se usen pilas con ampliación de base (campana). D es el diámetro del pilote.atención a la protección de los pilotes en la parte oriente de la zona III del Distrito Federal donde el subsuelo presenta una alta salinidad. este concreto. sus tramos y las juntas entre estos. así como el recubrimiento y la separación mínima del acero de refuerzo con relación al tamaño del agregado. se procederá a la inspección directa o indirecta del fondo de la perforación para verificar que las características del estrato de apoyo son satisfactorias y que todos los azolves han sido removidos. el estudio de mecánica de suelos deberá definir si la perforación previa será estable en forma natural o si por el contrario se requerirá estabilizarla con lodo común o bentonítico o con ademe. por lo que deberá destinar un área para recolectar dicho lodo después de usarlo y transportarlo a algún tiradero ex profeso. el número y el espaciamiento de estos elementos correspondan a lo señalado en los planos estructurales. con su respectivo factor de carga. determinado por tanteo. podrá ser removido con equipo neumático hasta 20 cm arriba de la . Los pilotes de pequeño diámetro deberán revisarse por pandeo verificando que la fuerza axial a la que se encontrarán sometidos. el constructor no podrá verterlo en el drenaje urbano. E es el módulo de elasticidad del pilote. Los procedimientos para la instalación de pilotes y pilas deberán garantizar la integridad de estos elementos y que no se ocasione daños a las estructuras e instalaciones vecinas por vibraciones o desplazamiento vertical y horizontal del suelo. la perforación de la misma se hará verticalmente en los primeros 20 cm para después formar con la horizontal un ángulo no menor de 60 grados: el peralte de la campana será por lo menos de 50 cm. En pilotes de fricción la perforación previa para facilitar la hinca o para minimizar el desplazamiento de los suelos blandos no deberá ser mayor que el 75 por ciento del diámetro o lado del pilote. la energía de hincado por golpe. transportarlos e izarlos. estos últimos 20 cm se deberán quitar en forma manual procurando que la herramienta de ataque no produzca fisuras en el concreto que recibirá la cimentación. El estudio de mecánica de suelo deberá definir si se requiere perforación previa para facilitar la hinca o para minimizar el desplazamiento de los suelos blandos. será necesario construir un brocal antes de iniciar la perforación a fin de preservar la seguridad del personal y la calidad de la pila por construir. La posición final de la cabeza de los pilotes no deberá diferir respecto a la de proyecto en más de 20 cm ni de la cuarta parte del ancho del elemento estructural que se apoye en ella. en caso afirmativo. Antes de proceder al hincado. En pilotes de concreto reforzado. ni de menos de 100 cm hasta profundidades mayores. el número de golpes por metro de penetración a través de los estratos superiores al de apoyo y el número de golpes por cada 10 cm de penetración en el estrato de apoyo. Al hincar cada pilote se llevará un registro de su ubicación. se verificará la verticalidad de los tramos de pilotes y. ni de menos de 80 cm hasta 30 m. En el caso de pilotes hincados a través de un manto compresible hasta un estrato resistente. Esta parte se demolerá siguiendo los lineamientos indicados en el punto anterior. Se indicará en tal caso el diámetro de la perforación y su profundidad. así como el número de golpes y la penetración en la última fracción de decímetro penetrada. la fecha de colocación.cota de desplante de la cimentación. En cualquier tipo de pila. Los métodos usados para hincar los pilotes deberán ser tales que no mermen la capacidad estructural de éstos. El equipo de hincado se especificará con base en dos condiciones: que su energía no sea menor de 3 N-m (0. La tolerancia en la verticalidad de una pila será de 2 por ciento de su longitud hasta 25 m de profundidad y de 3 por ciento para mayor profundidad. Pilotes hincados a percusión Se preferirá la manufactura en fábrica de tramos de pilotes a fin de controlar mejor sus características mecánicas y geométricas y su curado. En el caso de pilas coladas en seco. No deberán construirse pilas con diámetro mayor de 120 cm sin ademe o estabilizadas con lodos a menos que el estudio del subsuelo muestre que la perforación es estable.3 kg-m) por cada kilogramo de masa del pilote y que el peso de la masa del martillo golpeador no sea menor que 20 por ciento del peso del pilote. la de las perforaciones previas. o si por excesiva resistencia a la . Cada pilote deberá tener marcas que indiquen los puntos de izaje. el nivel del terreno antes de la hinca y el nivel de la cabeza inmediatamente después de la hinca. los pilotes afectados se volverán a hincar hasta la elevación especificada. No deberán construirse pilas de menos de 60 cm de diámetro hasta 20 m de profundidad. se especificarán el tipo y espesor de los materiales de amortiguamiento de la cabeza y del seguidor. el peso del martinete y su altura de caída. Si con tal diámetro máximo de la perforación no se logra hacer pasar el pilote a través de capas duras intercaladas. Además se incluirá el tipo de material empleado para la protección de la cabeza del pilote. la longitud adicional podrá ser de 50 por ciento del diámetro de las mismas. su longitud y dimensiones transversales. Además. Respecto a la localización de las pilas se aceptará una tolerancia del 10 por ciento de su diámetro. Si un pilote de punta se rompe o daña estructuralmente durante su hincado. La desviación de la vertical del pilote no deberá ser mayor de 3/100 de su longitud para pilotes con capacidad de carga por punta ni de 6/100 en los otros casos. en su caso. para poder levantarlos de las mesas de colado. evitando remover el concreto de esta parte en estado fresco con el propósito de que el “sangrado” del concreto se efectúe en dicha zona. se prestará especial atención a los traslapes en el acero de refuerzo longitudinal. y si es necesaria la estabilización con lodo común o bentonítico. exclusivamente estas deberán rimarse con herramientas especiales a un diámetro igual o ligeramente mayor que él del pilote. se verificará para cada pilote mediante nivelaciones si se ha presentado emersión por la hinca de los pilotes adyacentes y. El equipo de hincado podrá también definirse a partir de un análisis dinámico basado en la ecuación de onda. y del espesor y composición granulométrica del filtro. se recurrirá a un sistema de soporte constituido por ademes. se extraerá la parte superior del mismo. el nivel piezométrico tiende a abatirse espontáneamente al tiempo que se realiza la excavación. se revisará el diseño de la subestructura y se instalarán pilotes sustitutos. b) Descripción del pilote o pila y datos obtenidos durante la instalación. Si por el contrario. e) Representación gráfica de la curva asentamientos– tiempo para cada incremento de carga. Se escogerá el sistema de bombeo más adecuado de acuerdo con el tipo de suelo. En suelos de muy baja permeabilidad. y f) Observaciones e incidentes durante la instalación del pilote o pila y la prueba. salvo para evitar presiones excesivas en estratos permeables intercalados. como las arcillas lacustres de las zonas II y III. las excavaciones podrán delimitarse con taludes perimetrales cuya pendiente se evaluará a partir de un análisis de estabilidad de acuerdo con el Capítulo 5. En todos los casos deberá lograrse un control adecuado del flujo de agua en el subsuelo y seguirse una secuela de excavación que minimice los movimientos de las construcciones vecinas y servicios públicos. su capacidad garantizará la extracción de un gasto por lo menos 1. tablaestacas o muros colados en el lugar apuntalados o retenidos con anclas. del tipo. en este caso. El diseño del sistema de bombeo incluirá la selección del número. el bombeo tendrá como objetivo: a) Dar a las fuerzas de filtración una dirección favorable a la estabilidad de la excavación. deberá asegurarse el funcionamiento continuo de todo el sistema. se controlará el flujo del agua en el subsuelo del predio mediante bombeo.5 veces superior al estimado. El gasto y el abatimiento provocado por el bombeo se calcularán mediante la teoría del flujo de agua transitorio en el suelo. Deberá considerarse la conveniencia de reinyectar el agua bombeada en la periferia de la excavación.penetración. queda a una profundidad menor que la especificada y en ella no se pueda garantizar la capacidad de carga requerida. c) Descripción del sistema de carga y del método de prueba. Excavaciones Consideraciones generales Cuando las separaciones con las colindancias lo permitan. Si es un pilote de fricción él que se rechace por daños estructurales durante su hincado. se tomará en cuenta la sobrecarga inducida en el terreno por las fuerzas de filtración y se calcularán los asentamientos correspondientes. tomando precauciones para limitar los efectos indeseables del mismo en el propio predio y en los colindantes. Asimismo. . existen restricciones de espacio y no son aceptables taludes verticales debido a las características del subsuelo. diámetro y ranurado de los ademes. por lo que no es necesario realizar bombeo previo. se recurrirá a procedimientos alternos que minimicen el abatimiento piezométrico. En este caso. Además. también deberán revisarse el diseño de la subestructura y el comportamiento del sistema de cimentación. ubicación. diámetro y profundidad de los pozos. Pruebas de carga en pilotes o pilas En caso de realizarse pruebas de carga. se deberá extraer totalmente y rellenar el hueco formado con otro pilote de mayor dimensión o bien con un material cuya resistencia y compresibilidad sea del mismo orden de magnitud que las del suelo que reemplaza. se llevará registro por lo menos de los datos siguientes: a) Condiciones del subsuelo en el lugar de la prueba. Si los asentamientos calculados resultan excesivos. se especificará la capacidad mínima de las bombas y la posición del nivel dinámico en los pozos en las diversas etapas de la excavación. Cualquiera que sea el tipo de instalación de bombeo que se elija. Control del flujo de agua Cuando la construcción de la cimentación lo requiera. d) Tabla de cargas y deformaciones durante las etapas de carga y descarga del pilote o pila. En tal caso. de modo que la distancia entre el nivel de desplante de la subestructura y el nivel superior del pilote abandonado sea por lo menos de 3 m. En el caso de materiales compresibles. más que abatir el nivel freático. b) Preservar el estado de esfuerzos del suelo. El agua bombeada arrojada al sistema de drenaje público deberá estar libre de sedimentos y contaminantes. para limitar las expansiones del fondo a valores compatibles con el comportamiento de la propia estructura o de edificios e instalaciones colindantes. Para reducir la magnitud de las expansiones instantáneas será aceptable. según un programa que se incluirá en la memoria de diseño. recurrir a pilotes de fricción hincados previamente a la excavación y capaces de absorber los esfuerzos de tensión inducidos por el terreno. En todos los casos será necesario un sistema de bombeo superficial que desaloje el agua de uno o varios cárcamos en los que se recolecten los escurrimientos de agua. estas precauciones se consignarán debidamente en los planos. Al efectuar la excavación por etapas. asimismo. De ser necesario. la excavación se realizará por etapas. se adoptará una secuencia simétrica. señalando además las precauciones que deban tomarse para que no resulten afectadas las construcciones de los predios vecinos o los servicios públicos. Secuencia de excavación El procedimiento de excavación deberá asegurar que no se rebasen los estados límite de servicio (movimientos verticales y horizontales inmediatos y diferidos por descarga en el área de excavación y en la zona circundante). e c) Interceptar las filtraciones provenientes de lentes permeables. . Se restringirá la excavación a zanjas de pequeñas dimensiones en planta en las que se construirá y lastrará la cimentación antes de excavar otras áreas.