FUNDAMENTOS, OPERACIONES Y GESTIÓN DEL MOVIMIENTO DE TIERRAS EN EDIFICACIONES Y OBRAS CIVILES Ing. Percy Giron Aplicación de las Normas: E.050 Suelos y Cimentaciones y CE.020 Estabilización de Suelos yTaludes 1.1 Objetivo Norma 1. Establecer los requisitos para un EMS. 2. Orientar los trabajos a Cimentación de Edificaciones y otras obras. 3. Asegurar estabilidad y permanencia de las obras. 1.2 Ámbito de Aplicación 1. Territorio nacional. 2. No aplica en geodinámica externa 3. No aplica en casos de: ruinas arqueológicas; galerías u oquedades subterráneas (natural o artificial). 4. En caso especial, efectuar estudios específicos. 1.3 Obligatoriedad de lo Estudios Se debe efectuar EMS para Edificaciones de: 1. Servicios públicos 2. De 1 a 3 pisos, con más de 500 m2 de área techada en planta. 3. De 4 ó más pisos de altura. 4. Industriales, fábricas, talleres, etc. 5. Especiales con peligro de falla. 6. Que requiera pilotes, pilares o plateas de fundación. 7. Adyacente a taludes o suelos inestables. 1.4 Estudios de Mecánica de Suelos (EMS) 1. Cumplen los requisitos de la presente Norma E-050. 2. Cumplen con un Programa de Investigación de campo. 3. Plasman en un informe, lo estudiado. 1.5 ALCANCE DEL EMS 1. 2. El EMS es válido sólo para el área y tipo de obra estudiados. No podrán emplearse en otros terrenos o para otras edificaciones, aún sean de condiciones similares. 1.6 Responsabilidad Profesional por el EMS 1. El EMS es firmado por el PR 2. El PR es responsable del contenido y conclusiones del EMS 3. El PR no podrá delegar a terceros dicha responsabilidad. 1.7 Responsabilidad por Aplicación de la Norma 1. Las Entidades, que ejecutan obras y otorgan Licencia de Construcción, son los responsables de hacer cumplir la Norma. 2. No se deberá autorizar la ejecución de obra alguna sin el correspondiente EMS 1.8 Interpretación de la Norma 1. Sólo podrá ser realizada por un Ingeniero Civil, registrado y habilitado por el CIP. CUATRO OBREROS MUEREN SEPULTADOS AL DERRUMBARSE UN MURO DE CONCRETO Av. Reducto Un obrero murió sepultado tras derrumbe de obra pública en Gamarra La pared de un baño público en construcción colapsó por rotura de cañerías de agua. Tres obreros pudieron ser rescatados por los bomberos Av. Hipólito Unanue / Centro Comercial Gamarra 1.9 Responsabilidad del Solicitantes 1. Facilitar la información necesaria. 2. Garantizar el libre acceso al terreno. Capítulo 2. ESTUDIOS 1. 2. 3. 4. INFORMACIÓN PREVIA TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN INFORME DEL EMS 2.1 Información Previa Del terreno a investigar • Plano de ubicación, accesos, topográfico (linderos) y ubicación prevista para las obras • Usos del terreno, obras anteriores, obras existentes, ubicación de acequias, drenajes) y la situación legal del terreno. De la obra a cimentar • Número de pisos, cotas, áreas, estructura, sótanos, luces, cargas estimadas, cargas concentradas, vibraciones, etc. • Movimientos de tierras ejecutados y previstos. • Programa de Investigación Mínimo (PIM) del EMS, según Tabla. …información previa TABLA N° 2.1.2 TIPO DE EDIFICACIÓN TIPO DE ESTRUCTURA APORTICADA DE ACERO PÓRTICOS Y/O MUROS DE CONCRETO MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERÍA BASES DE MÁQUINAS Y SIMILARES ESTRUCTURAS ESPECIALES OTRAS ESTRUCTURAS DISTANCIA MAYOR ENTRE APOYOS • (m) N° DE PISOS (Incluidos los sótanos) 3 4a8 9 a 12 > 12 < 12 C C C B < 10 C C B A < 12 B A --- --- Cualquiera A --- --- --- Cualquiera A A A A Cualquiera B A A A Cuando la distancia sobrepasa la indicada, se clasificará en el tipo de edificación inmediato superior. TANQUES ELEVADOS Y SIMILARES 9 m de altura 9 m de altura B A …información previa Otras informaciones • Usos anteriores; cultivo, cantera, minera, botadero, relleno sanitario, etc. • Construcciones antiguas, restos arqueológicos u obras semejantes que puedan afectar al EMS. • Datos disponibles sobre EMS efectuados. • De ser posibles tipo y nivel de cimentación. • Capacidad portante, deformabilidad y/o la estabilidad del terreno. 2.2 TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Ensayo de penetración estándar SPT Clasificación de suelos (SUCS) Densidad in-situ; cono de arena, nuclear, balón de jebe, etc. Penetración cuasi-estática; cono y cono de fricción Clasificación de suelos (visual, manual) Capacidad portante; carga estática. Corte por veleta; suelos cohesivos Penetrómetro dinámico (DPL) Muestreo por perforaciones con barrena Perforación de núcleos de roca …técnicas de investigación Asiento Barra “AW” Cono Dinámico Tipo Peck • Las barras (AW) y punta usadas en el ensayo SPT, se reemplazará por un cono de 2.5” de diámetro y 60º de ángulo en la punta. 60 ° 12,7 m m (0,5”) 63,5 m m (2,5”) Cono descartab le 25,4 m m (1”) TABLA N° 2.2.2 APLICACIÓN Y LIMITACIONES DE LOS ENSAYOS Ensayos In Situ SPT DPSH CPT DPL Veleta de Campo(3) Prueba de carga Norma Aplicable NTP339. 133 (ASTM D1586) UNE 103 – 801:1994 NTP 339.148 (ASTM D3441) NTP 339.159 (DIN 4094) NTP 339.155 (ASTM D2573) NTP 339.153 (ASTM D1194) Aplicación Recomendada Técnica de Investigación Tipo de Suelo(1) Perforación SW, SP, SM, SC-SM Auscultación SW, SP, SM, SC-SM Auscultación. Todos excepto gravas Aplicación Restringida Parámetro a obtener(2) Técnica de Investigación Tipo de Suelo(1) Perforación CL, ML, SC, MH, CH Calicata Lo restant e Cn --- CL, ML, SC, MH, CH Calicata Lo restant e qc, fc --- --- Calicata Gravas Calicata Lo restant e N Técnica de Investigación Tipo de Suelo(1) Aplicación No Permitida Auscultación. SP Perforación/ Calicata CL, ML, CH, MH Cu, St --- --- --- Lo restant e --- Suelos granulares y rocas blandas Asentamient o. vs. Presión --- --- --- --- n Auscultación. SW, SM ENSAYOS DE LABORATORIO • Contenido de Humedad • Análisis Granulométrico • Límite Líquido y Límite Plástico • Peso Específico Relativo de Sólidos • Clasificación Unificada (SUCS) • Densidad Relativa • Peso volumétrico de suelo cohesivo • Límite de Contracción • Ensayo de Proctor Modificado • Descripción VisualManual • Sales Solubles Totales • Consolidación Unidimensional • Colapsibilidad Potencial • Compresión Triaxial UU • Compresión Triaxial CD • Compresión no Confinada • Expansión o Asentamiento • Corte Directo • Contenido de Cloruros • Contenido de Sulfatos CORTE DIRECTO TRIAXIAL PRENSA DE CBR 2.3 PROGRAMA DE INVESTIGACION a) Condiciones de Frontera b) Número “n” de puntos de Investigación c) Profundidad “p” mínima a alcanzar c-1) Cimentación Superficial c-2) Cimentación Profunda. d) Distribución de los puntos de Investigación e) Número y tipo de muestras a extraer f) Ensayos a realizar “in situ” y en el laboratorio …programa de investigación TABLA N° 2.1.2 TIPO DE EDIFICACIÓN TIPO DE ESTRUCTURA APORTICADA DE ACERO PÓRTICOS Y/O MUROS DE CONCRETO MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERÍA BASES DE MÁQUINAS Y SIMILARES ESTRUCTURA S ESPECIALES OTRAS ESTRUCTURAS DISTANCIA MAYOR ENTRE APOYOS• (m) N° DE PISOS (Incluidos los sótanos) 3 4a8 9 a 12 > 12 < 12 C C C B < 10 C C B A < 12 B A --- --- Cualquiera A --- --- --- Cualquiera A A A A Cualquiera B A A A Cuando la distancia sobrepasa la indicada, se clasificará en el tipo de edificación inmediato superior. TANQUES ELEVADOS Y SIMILARES 9 m de altura 9 m de altura B A TABLA N° 2.1.2 TIPO DE EDIFICACIÓN TIPO DE ESTRUCTURA APORTICADA DE ACERO PÓRTICOS Y/O MUROS DE CONCRETO MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERÍA BASES DE MÁQUINAS Y SIMILARES ESTRUCTURAS ESPECIALES OTRAS ESTRUCTURAS DISTANCIA MAYOR ENTRE APOYOS• (m) …programa de investigación N° DE PISOS (Incluidos los sótanos) 3 4a8 9 a 12 > 12 < 12 C C C B < 10 C C B A < 12 B A --- --- Cualquiera A --- --- --- Cualquiera A A A A Cualquiera B A A A Cuando la distancia sobrepasa la indicada, se clasificará en el tipo de edificación inmediato superior. TANQUES ELEVADOS Y SIMILARES 9 m de altura 9 m de altura B A TABLA N° 2.3.2 NÚMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACION Tipo de edificación A B C Urbanizaciones Número de puntos de investigación (n) 1 cada 225 m2 1 cada 450 m2 1 cada 800 m2 3 por cada Ha. de terreno habilitado Profundidad “p” mínima de Investigación – zapatas superficiales Edificación sin sótano p = Df + z PRIMER PISO Df Z = 1.5B Profundidad “p” mínima de Investigación – bajo sótano Edificación con sótano p = h + Df + z PRIMER PISO h SOTANO Df Z = 1.5B Profundidad “p” mínima de Investigación – en plateas o solados Df P > 3.0 m Profundidad “p” de Investigación Cimentaciones Profundas p = h+ D f + z > 6.0 m 2.4 INFORME DEL EMS Memoria Descriptiva a) Resumen de las Condiciones de Cimentación b) Información Previa c) Exploración de Campo d) Ensayos de Laboratorio e) Perfil de Suelos f) Nivel de la Napa Freática g) Análisis de la Cimentación h) Efecto del Sismo Planos y Perfiles de Suelos TABLA N° 2.4.2 TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN TÉCNICA DE INVESTIGACIÓN SÍMBOLO Pozo o Calicata C–n Perforación P–n Trinchera T–n Auscultación A–n SIMBOLOGÍA DE SUELOS DIVISIONES MAYORES SÍMBOLO SUELOS GRANULARES SUCS GRAVA Y SUELOS GRAVOSOS DESCRIPCIÓN GRÁFICO GW GRAVA BIEN GRADUADA GP GRAVA MAL GRADUADA GM GRAVA LIMOSA GC GRAVAARCILLOSA …simbología de suelos SÍMBOLO DIVISIONES MAYORES DESCRIPCIÓN SUELOS GRANUARES SUCS ARENAY SUELOS ARENOS OS GRÁFICO SW ARENABIENGRADUADA SP ARENAMAL GRADUADA SM ARENALIMOSA SC ARENAARCILLOSA …simbología de suelos SÍMBOLO DIVISIONES MAYORES SUCS SUELOS FINOS LIMOS Y ARCILLAS (LL < 50) LIMOS Y ARCILLAS (LL > 50) SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS DESCRIPCIÓN GRÁFICO ML LIMO INORGÁNICO BAJA PLASTICIDAD DE CL ARCILLA INORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD OL LIMO ORGÁNICO O ARCILLA ORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD MH LIMO INORGÁNICO ALTA PLASTICIDAD CH ARCILLA INORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD OH LIMO ORGÁNICO O ARCILLA ORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD Pt TURBA Y OTROS SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS. DE Capítulo 3. ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN •CARGAS A UTILIZAR •ASENTAMIENTO TOLERABLE •CAPACIDAD DE CARGA •FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNAFALLA POR CORTE •PRESIÓN ADMISIBLE CARGAS A UTILIZAR • • • • Cargas de Servicio. Asentamiento en suelos granulares: (CM + CV + CE) Asentamientos en suelos cohesivos: (CM + 0.5 CV) Asentamientos, en edificaciones con sótanos: (CM + SC + Wlosa – Wsuelo) ASENTAMIENTO TOLERABLE • El EMS indicará el asentamiento tolerable • El Asentamiento Diferencial no generará distorsión angular mayor que la indicada en la Tabla. • En suelos granulares el asentamiento diferencial será el 75% del asentamiento total. Distorsión Angular= L = Asentamiento total deA = Asentamiento total deB =Asentamiento diferencial B A L Distorsión Angular = L = Asentamiento total deA = Asentamiento total deB = Asentamiento diferencial …asentamiento tolerable B A TABLA N° 3.2.0 DISTORSIÓN ANGULAR = L = /L DESCRIPCIÓN 1/150 Límite en el que se debe esperar daño estructural en edificios convencionales. 1/250 Límite en que la pérdida de verticalidad de edificios altos y rígidos puede ser visible. 1/300 Límite en que se debe esperar dificultades con puentes grúas. 1/300 Límite en que se debe esperar las primeras grietas en paredes. 1/500 Límite seguro para edificios en los que no se permiten grietas. 1/500 Límite para cimentaciones rígidas circulares o para anillos de cimentación de estructuras rígidas, altas y esbeltas. 1/650 Límite para edificios rígidos de concreto cimentados sobre un solado con espesor aproximado de 1,20 m. 1/750 Límite donde se esperan dificultades en maquinaria sensible a asentamientos. CAPACIDAD DE CARGA • La capacidad de carga es la presión última o de falla por corte del suelo. • En suelos cohesivos (º=0) • Para cargas estáticas: k= 3 • Con sismo o viento k=2,5 (la más desfavorable) PRESION ADMISIBLE • • • • • • Considera la Profundidad de cimentación. Dimensión de los elementos de la cimentación. Características físico – mecánicas de los suelos Nivel Freático y su posible variación Cambios en los suelos, por cambios de humedad Asentamiento tolerable de la estructura. Presión Admisible será la menor entre: Capacidad de carga Asentamiento admisible. CAPACIDAD PORTANTE N’ Carga de la Edificación Nivel de cimentación Q Resistencia del Suelo N’ < Q CAP-4.- CIMENTACIONES SUPERFICIALES • • • • • • • DEFINICION PROFUNDIDAD DE CIMENTACION PRESION ADMISIBLE CIMENTACION SOBRE RELLENOS CARGAS EXCENTRICAS CARGAS INCLINADAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES DEFINICION • Relación: Df/B < 5 zapatas aisladas, conectadas y combinadas; las cimentaciones continuas (cimientos corridos) y las plateas de cimentación PROFUNDIDAD DE CIMENTACION • No cimentar sobre: turba, suelo orgánico, tierra vegetal, relleno de desmonte o rellenos sanitario o industrial, ni rellenos No Controlados. • • Df > 0.8 m Df losa > 0.4 m (con viga perimetral) CIMENTACION SOBRE RELLENOS Depósitos artificiales que se diferencian por su naturaleza y condiciones de colocación. • Materiales seleccionados: suelo compactable, con partículas < 3” y retenido en la ¾” < 30% • Materiales no seleccionados: no cumple lo anterior. …cimentación sobre rellenos Rellenos controlados o de Ingeniería: – Más de 12% de finos, GC% > 90% – Caso contrario GC% > 95% – Un control por cada 250 m2 (mínimo tres) – Áreas menores a 25 m2, uno como mínimo – Espesor máximo por capa 0,30 m – SPT (por metro), el N 60 > 25 golpes – Densidad cada 0,50 m de espesor Los rellenos no controlados, serán reemplazados CARGAS EXCÉNTRICAS M e = M/Q e Q La fuerza resultante actúa en el centroide del área reducida. Q 2 B AREA REDUCIDA 1 L 1 e1 e2 L' e1 = M1 / Q e2 = M2 / Q B' 2 Para cimientos rectangulares se reducen las dimensiones así: L' = L - 2e1 e1 = M1 / Q B' = B - 2e2 e2 = M2 / Q 2 C L' 1 B O e2 O' AREA REDUCIDA 1 D e2 = M 2 / Q O'B = O'D R = OD A B' 2 (C) AREA REDUCIDA - CIMIENTO CIRCULAR Para un cimiento circular de radio R, el área efectiva + 2x(área del segmento circular ADC), considerar A'e como un rectángulo con L'/B' = AC/BD e=M/Q A'e = 2S = B'L' L' = 2S R+e2 R-e2 B' = L' R-e2 R+e2 ( 1/2 ) 2 2 2 2 -1 e2 ) S = R - e2 R - e 2 + R SEN (- R 2 [ ] CARGAS INCLINADAS Las cargas inclinadas modifican la superficie de falla CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES La capacidad de carga considera la inclinación de la superficie Se verifica la estabilidad del talud con FS = 1.5 (estática) y FS = 1.25 (sísmicas) CAP-5.- CIMENTACIONES PROFUNDAS • • • • DEFINICION CIMENTACION POR PILOTES CIMENTACION POR PILARES CAJONES DE CIMENTACION DEFINICION • Relación: Df/B > 5 pilotes y micropilotes, los pilotes para densificación, los pilares y los cajones de cimentación CIMENTACION POR PILOTES Programa de exploración para pilotes Estimación de la longitud y de la capacidad de carga del pilote (punta o fricción) Qu = Q p + Q f Qu = capacidad última Qp = capacidad última tomada por la punta ∑Qf = capacidad última por fricción TABLA 5.2.4.2 ESPACIAMIENTO MÍNIMO ENTRE PILOTES LONGITUD (m) ESPACIAMIENTO ENTRE EJES L < 10 3b 10 L < 25 4b L 25 5b • b = diámetro o mayor dimensión del pilote …Asentamiento • • • • Comparar: asentamiento tolerable de la estructura y asentamiento del pilote aislado (o grupo de pilotes) Considerar: – asentamiento por deformación axial del pilote – asentamiento por la acción de punta – asentamiento generado por la carga transmitida por fricción. En suelos granulares: el asentamiento del grupo, es función del asentamiento del pilote aislado. En suelo cohesivo: reemplazar al grupo de pilotes por una zapata imaginaria ubicada a 2/3 de la profundidad del grupo de pilotes; con dimensiones iguales a la sección del grupo y que aplica la carga transmitida por la estructura. …durante la obra Pruebas de carga • Una por cada lote o grupos de pilotes, con un mínimo de una prueba por cada cincuenta pilotes. • Las pruebas se efectuarán en zonas de perfil conocido como más desfavorables. Ensayos diversos • Verificación del buen estado físico • Prueba de carga estática lateral, de acuerdo a las solicitaciones • Verificación de la inclinación CIMENTACION POR PILARES – – – – Vaciados “in situ” Diámetro mayor a 1,0 m. Con o sin refuerzo de acero Con o sin fondo ampliado. • Capacidad de carga: Similar a los pilotes. • Factor de seguridad: La capacidad admisible se obtendrá dividiendo la capacidad última por el factor de seguridad. • Acampanamiento en la base del pilar: Incrementa la capacidad de carga. Se usa sin peligro de derrumbes. • Aflojamiento del suelo circundante: Rápida excavación del fuste y vaciado del concreto. Mediante el uso de un forro en la excavación del fuste. Por aplicación del Método del Lodo Bentonítico • Asentamientos: Similar a los pilotes. CAJONES DE CIMENTACION • Se construyen sobre el terreno y se introducen por su propio peso. • Capacidad de carga: Los mismos métodos estáticos utilizados en el cálculo de zapatas o pilares y dependerá de la relación profundidad /ancho (Df/B) si es menor o igual a cinco (5) se diseñara como cimentación superficial, si es mayor a cinco (5) se diseñara como un pilar. • Factor de seguridad: La capacidad admisible se obtendrá dividiendo la capacidad última por el factor de seguridad. • Asentamientos: Según deformación axial, por la acción de punta y por la carga transmitida por fricción. CAP-6.- PROBLEMAS ESPECIALES DE CIMENTACION 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. SUELOS COLAPSABLES ATAQUE QUIMICO POR SUELOS Y AGUAS SUBTERRANEAS SUELOS EXPANSIVOS LICUACION DE SUELOS SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONES CALZADURAS DE CIMENTACIONES VECINAS PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Viceministerio de Construcción y Saneamiento Dirección Nacional de Construcción DOCUMENTO BASE PARA LA NORMA TECNICACE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS YTALUDES Geomorfología diferenciada del territorio peruano Desierto de Sechura Valle Sagrado de los Incas Manu REALIDAD NACIONAL Selva Baja Selva Alta PROBLEMA DE CAIDA DE MURO QUE SEPULTÓ A 4 OBREROS EN MIRAFLORES PROBLEMA DE DAÑOS A TERCEROS PORPROCESOS INCORRECTOS EN LAS EXCAVACIONES IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA a) b) c) d) e) f) g) Derrumbe con pérdida de vida humana y daños a terceros. Desconocimiento del comportamiento de los suelos. Participación de profesionales a destiempo. Falta de supervisión al inicio de los trabajos. Proceso inadecuado de excavación sin sostenimiento. Empujes de suelo no contemplados en proyectos. Excavaciones sin calzar las estructuras vecinas. EXPEDIENTE TÉCNICO DE EDIFICACIONES Proyectode Inversión • SNIP • Rentabilidad • Topografía Estudios de Ingeniería • Mecánica de Suelos • Impacto Ambiental Proceso Constructivo • Planeamiento • Procedimiento Gestión delas Especialidades • Articulación • Integración Costos Especificaciones • Precios Unitarios • Presupuesto de Obra • Generales • Especiales INGENIERÍA GEOTÉCNICA Suelo Mecánica de Suelos Geotecnia Empleo del Conocimiento de la Mecánica de Suelos, en la solución de problemas de ingeniería, debido a la interacción: suelo - estructura ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Exploración Ensayos de Diseño de Campo Laboratorio Geotécnico Anteproyecto Muestreo EXPLORACIÓN DE CAMPO Tipo de Exploración Programa de Exploración Ensayos de Laboratorio Físicos • Clasificación • Peso Unitario Químicos • Sulfatos • Cloruros Mecánicos • Corte Directo • Triaxial Geotecnia Suelo de Cimentación Estabilidad Deformaciones Cálculo de Empujes Presiones Laterales Elemento de Contención NORMA TECNICA CE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES INDICE • • • • • • • • • • GENERALIDADES OBJETIVO CAMPO DE APLICACIÓN REFERENCIAS NORMATIVAS GLOSARIO ESTABILIZACIÓN DE SUELOS ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ESTABILIDAD DE TALUDES CORTADOS REFERENCIAS ANEXOS N.T.E CE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES INDICE 1. GENERALIDADES ▪Suelos con poca capacidad de carga o susceptibles a asentamientos. ▪Requieren ser estabilizados durante excavaciones o en alteración de las condiciones de equilibrio de los taludes. ▪Evitar poner en riesgo la vida humana, bienes materiales y el ambiente. N.T.E CE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES INDICE 2. OBJETIVO Establecer las consideraciones técnicas mínimas, para: • Mejoramiento de la resistencia de los suelos • Mejoramiento de la estabilidad de taludes y excavaciones. • Empleo de métodos químicos, mecánicos o de modificación topográfica. N.T.E CE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES INDICE 3. CAMPO DE APLICACIÓN Aplica en: • Todo el territorio nacional. • Aplicación a todos los estudios de Estabilización de: • Suelos • Taludes en habilitación urbana y edificaciones No Aplica en. • Excavaciones mayores a 10.0 m de profundidad • Presunción de existencia de: • Ruinas arqueológicas • Patrimonios históricos • Reservas naturales • Galerías u oquedades subterráneas de origen natural o artificial. N.T.E CE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES INDICE 4. REFERENCIAS NORMATIVAS N.T.E CE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES INDICE 1. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS 2. ESTABILIZACIÓN DE TALUDES 3. ESTABILIDAD DE TALUDES CORTADOS N.T.E CE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES INDICE 6. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Se debe estabilizar todos los suelos que al perder su capacidad de carga, o al tener deformaciones excesivas, pongan en riesgo la vida humana, bienes materiales y el ambiente. 1. MEDIANTE MÉTODOS QUIMICOS El Profesional Responsable deberá sustentar mediante un estudio técnico, que el suelo alcanzará estabilidad volumétrica, adecuada resistencia, permeabilidad, compresibilidad y durabilidad. 2. MEDIANTE MÉTODOS FÍSICOS Las estabilizaciones físicas se realizarán con el adecuado equipo mecánico, que debe ser establecido por el profesional responsable. N.T.E CE.020 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Y TALUDES INDICE 7. TALUDES 1. ESTABILIZACIÓN DE UN TALUD EXISTENTE •La mecánica de suelos. •El comportamiento geodinámico del área. •El flujo de agua. •La geometría del talud y •La topografía del entorno. 7.2 ESTABILIZACIÓN DE UN TALUD RECIEN CORTADO El Profesional Responsable debe calcular los empujes en sus diferentes estados, para elegir la contención más adecuada. VEGETACIÓN PARA TALUDES Tipo Pastos Juncos Hierbas Arbustos Árboles Gel germinador de plantas Ventajas Versátiles y baratos; variedades para escoger con diferent es tolerancias; fácil de establecer; buena densidad de cobertura. Crecen rápidamente y son fáciles de establecer. Raíz relativamente profunda. Variedades para escoger. Existen especies que se reproducen por estaca. Raíz profunda buena cobertura, bajo mantenimiento. Raíces profundas, no requieren mantenimiento, Fácil aplicación. Forestación iniciada con semillas según tipo a emplear. Desventajas Raíces poco profundas y se requiere mantenimiento permanente. Difíciles de obtener y el sistema de plantación no es sencillo. Algunas veces son difíciles de establecer y no se consiguen raíces. Algunas veces establecer. son difíciles de Es demorado su establecimiento y generalmente son más costosos. Costo inicial elevado. Requiere de mantenimiento periódico. ALTERNATIVAS DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS TIPOS DE ESTABILIZACION MATERIAL Grava Arena limpia Arena arcillosa Arcilla arenosa Arcilla MECÁNICA Puede ser necesaria la adición de finos para prevenir desprendimiento. Adición de gruesos para dar la estabilidad y de finos para prevenir desprendimientos. Adición de gruesos para mejorar resistencia. Usualmente no es aconsejable Inadecuada CON CEMENTO Probablemente no es necesaria, salvo si hay finos plásticos. Cantidad de 2 a 4%. Inadecuada: produce material quebradizo. Recomendable 4 - 8% Recomendable 4 - 12% CON CAL CON EMULSIÓN No es Apropiada si hay necesaria, deficiencia de salvo que los finos. finos sean Aproximadament plásticos. e 3% de asfalto Cantidad de 2 a residual. 4%. Inadecuada: no hay reacción. Muy adecuada: De 3 a 5% de asfalto residual. Es factible dependiendo del contenido de arcilla. 4 a 8% dependiendo del contenido de arcilla. Se puede emplear de 3 a 4% de asfalto residual. Se puede emplear pero no es muy aconsejable. No es muy aconsejable. La Muy adecuada. mezcla puede Entre 4 y 8% favorecerse con un dependiendo mezcla con 2% de de la arcilla. cal y luego entre 8 y 15% de cemento. Inadecuada. Aplicación de la Norma:E.010 PAVIMENTOS PAVIMENTOS • • Superficie uniforme de materiales compactos preparado para el tránsito de personas o vehículos. Un pavimento es un “elemento estructural multicapa, apoyado en toda su superficie, diseñado y construido para soportar cargas estáticas y/o. Un pavimento puede definirse como el conjunto de capas, cuyas principales funciones son las de proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, de color y textura apropiados, resistentes a la acción del tránsito, a la del intemperismo y otros agentes perjudiciales, CONCEPTOS BÁSICOS: Estructura de un pavimento CONCEPTOS BÁSICOS: LA CARPETA ASFÁLTICA Es elaborada con material pétreo seleccionado y un aglomerante que es el asfalto. Es de gran importancia conocer el contenido óptimo de asfalto a emplear, para garantizar que la carpeta resista las cargas a la que será sometida. Un exceso de asfalto en la mezcla puede provocar pérdida de estabilidad, e incluso hacer resbalosa la superficie. BASE Es la capa de pavimento ubicada debajo de la superficie de rodadura y tiene como función primordial soportar, distribuir y transmitir las cargas a la subbase, que se encuentra en la parte inferior. La base puede estar constituida principalmente por material granular, como piedra triturada y mezcla natural de agregado y suelo; pero también puede estar conformada con cemento Portland, cal o materiales bituminosos, recibiendo el nombre de base estabilizada. Éstas deben tener la suficiente resistencia para recibir la carga de la superficie y transmitirla hacia los niveles inferiores del paquete estructural CONCEPTOS BÁSICOS: SUBBASE Es la capa de la estructura de pavimento destinada a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas en la carpeta asfáltica. Está conformada por materiales granulares, que le permiten trabajar como una capa de drenaje y controlador de ascensión capilar de agua, evitando fallas producidas por el hinchamiento del agua, causadas por el congelamiento, cuando se tienen bajas temperaturas. Además, la subbase controla los cambios de volumen y elasticidad del material del terreno de fundación, que serían dañinos para el pavimento. CONCEPTOS BÁSICOS: SUB RASANTE Subrasante La subrasante es la capa de terreno que soporta el paquete estructural y que se extiende hasta una profundidad en la cual no influyen las cargas de tránsito. Esta capa puede estar formada en corte o relleno, dependiendo de las características del suelo encontrado. Una vez compactada, debe tener las propiedades, secciones transversales y pendientes especificadas de la vía. PAVIMENTOS FLEXIBLES el pavimento flexible está conformado por una carpeta asfáltica en la superficie de rodamiento, la cual permite pequeñas deformaciones en las capas inferiores sin que la estructura falle. Luego, debajo de la carpeta, se encuentran la base granular y la capa de subbase, destinadas a distribuir y transmitir las cargas originadas por el tránsito. Finalmente está la subrasante que sirve de soporte a las capas antes mencionadas. El pavimento flexible resulta más económico en su construcción inicial,tiene un período de vida de entre 10 y 15 años, pero tiene la desventaja de requerir mantenimiento periódico para cumplir con su vida útil. PAVIMENTOS FLEXIBLES Se entenderá por pavimento flexible aquel que está compuesto por una capa o carpeta asfáltica es decir el pavimento flexible utiliza una mezcla de agregado grueso o fino (piedra machacada, grava y arena) con material bituminoso obtenido del asfalto o petróleo, y de los productos de la hulla. Esta mezcla es compacta, pero lo bastante plástica para absorber grandes golpes y soportar un elevado volumen de tránsito pesado Composición Flexible (asfalto) 1. Concreto asfaltico 2. Superficie estabilizadas con asfalto 3. Superficie asfáltica de uso ligero Uso El uso de pavimentos flexibles se realiza fundamentalmente en zonas de abundante tráfico como pueden ser vías o estacionamientos. La construcción de pavimentos flexibles se realiza a base de varias capas de material. Cada una de las capas recibe cargas por encima de la capa. Cuando las supera la carga que puede sustentar traslada la carga restante a la capa inferior. De ese modo lo que se pretende es poder soportar la carga total en el conjunto de capas. PAVIMENTOS FLEXIBLES Como se ven Pavimentos flexibles: PAVIMENTOS RÍGIDO El pavimento rígido o pavimento hidráulico, se compone de losas de concreto hidráulico que algunas veces presentan acero de refuerzo. Esta losa va sobre la base (o subbase) y ésta sobre la subrasante. Este tipo de pavimentos no permite deformaciones de las capas inferiores Rígido (concreto) PAVIMENTOS RÍGIDO ¿Concreto o Asfalto? Es de acuerdo a la necesidad. En el Perú, los pavimentos de concreto no se construyen con tanta fluidez Se usa los flexibles por que son mas baratos (de manera inicial) comparados con los de concreto. FLEXIBLE VS RÍGIDO FLEXIBLE VS RÍGIDO TRANSFERENCIA DE CARGAS TRANSFERENCIA DE CARGAS PAVIMENTOS FLEXIBLES TRANSFERENCIA DE CARGAS PAVIMENTOS RÍGIDOS •Consideraciones Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, edemas de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aun en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del transito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas. Manuales que rigen los Pavimentos Los manuales se enfocan sobre manera en: - El diseño de pavimentos (MTC y MVCS) - Procesos constructivos (MTC) - Metrados y costos (MTC) - Inventarios Viales e Inicios de Conservación Vial NOMENCLATURAS DE LA NORMA •Norma técnica en el Perú Esta Norma tiene por objeto establecer los requisitos mínimos para el diseño, construcción, rehabilitación, mantenimiento, rotura y reposición de pavimentos urbanos, desde los puntos de vista de la Mecánica de Suelos y de la Ingeniería de Pavimentos, a fin de asegurar la durabilidad, el uso racional de los recursos y el buen comportamiento de aceras, pistas y estacionamientos de pavimentos urbanos, a lo largo de su vida de servicio. • Profesional Responsable (PR) • Estudio de Mecánica de Suelos (EMS) • Diseño Estructural de Pavimentos (DP) ÁMBITO DE APLICACIÓN, ALCANCES Y LIMITACIONES 1.3.1 La presente Norma tiene su ámbito de aplicación circunscrito al límite urbano de todas las ciudades del Perú. 1.3.2 Esta Norma fija los requisitos y exigencias mínimas para el análisis, diseño, materiales, construcción, control de calidad e inspección de pavimentos urbanos en general, excepto donde ésta indique lo contrario. OBLIGATORIEDAD DE LOS INFORMES TÉCNICOS 1.4.1 Para todos los tipos de Habilitaciones Urbanas es obligatorio presentar un Informe Técnico conteniendo la Memoria Descriptiva del EMS y del DP, sea que se trate de la construcción de pavimentos nuevos, de rehabilitaciones de pavimentos existentes o de la rotura y reposición de pavimentos existentes para tendido, reparación, o rehabilitación de servicios. 1.4.2 Se podrá utilizar la información contenida en un EMS con fines de cimentación, siempre que el número de puntos de investigación cumpla lo estipulado en la Tabla 2. A la Memoria Descriptiva del EMS deberá añadírsele en este caso los Certificados de los Ensayos de CBR sobre los Suelos de Fundación y de la Sub-rasante. El ensayo CBR se emplea para evaluar la capacidad portante de terrenos compactados como terraplenes, capas de afirmado, explanadas así como la clasificación de terrenos. La prueba CBR de suelos consiste básicamente en compactar un terreno en unos moldes normalizados, sumergirlos en agua y aplicar un punzonamiento sobre la superficie del terreno mediante un pistón normalizado. 2.1 INFORMACIÓN RELATIVA AL TERRENO Previamente a la ejecución del EMS y al subsiguiente DP, se requiere conocer la ubicación y la topografía del terreno para lo que el Propietario debe proporcionar al PR un plano topográfico mostrando los linderos, obras existentes, ubicación de las vías a pavimentar, limites de obras de pavimentación vecinas, tipo y estado de los pavimentos existentes, disposición de acequias, postes, buzones, drenajes y toda obra que interfiera con las pistas, veredas y estacionamientos del Proyecto. Asimismo, se requiere contar con los planos de planta y perfil donde se indique el perfil del terreno y el perfil longitudinal a nivel de rasante. También deberá proporcionar la historia del lugar, respecto de zonas bajas rellenadas con desmontes, presencia de estructuras enterradas, antiguas acumulaciones o cursos de agua, tierras de cultivo, etc. 2.2 INFORMACIÓN RELATIVA AL PROYECTO Se debe disponer de información concerniente a la calidad, espesores y estado de los pavimentos existentes; características del tránsito esperado durante el Periodo de Diseño; y a la disponibilidad de materiales que conformarán las capas del pavimento. Esta información deberá ser proporcionada por el PR como parte del Proyecto, 2.3 INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA Complementariamente a todo lo indicado, el PR podrá, de considerarlo necesario, incluir en su Proyecto, información adicional referente al clima, geología, geomorfología, fotografías aéreas, etc. Las técnicas de investigación en el campo, aplicables al EMS para DP, son los indicados en la Tabla 3.2. TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN DE CAMPO 3.2.2 El número de puntos de investigación será de acuerdo con el tipo de vía según se indica en la Tabla 2, con un mínimo de tres (03): 3.3. ENSAYOS DE LABORATORIO 3.3.1 Los ensayos de Laboratorio aplicables a los EMS con fines de pavimentación son las indicadas en la Tabla 3 Investigar El material de Base Granular deberá cumplir además con las siguientes características físicomecánicas y químicas que a continuación se indican: MTC MVCS MVCS •Jurisdicciones de los Pavimentos en el Perú MTC MVCS Carreteras Nacionales, Regionales y Locales Provías, Gob. Regional y Vías Concesionadas Vías Urbanas en General Municipalidades Distritales y Provinciales. MVCS: Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento MTC : Ministerio de Transportes y Comunicaciones PISOS Se denomina piso al acabado final de una superficie destinada especialmente al tránsito de personas, efectuado sobre el suelo natural o la parte superior de techos y que proporciona a la vez firmeza y belleza. Los pisos son la superficie inmediata de los suelos de las habitaciones, pasillos, calles, etc. Es el acabado final de los ambientes, y dependiendo de la selección del material, pueden ser: piedra, madera (parquet, machihembrado,etc.), cerámico(mayólicas, etc.),vinílicos, etc. Para esta decisión se debe considerar principalmente los factores de clima, costo de materiales y sistemas constructivos de la zona donde se edifica. PISOS También es posible comunicar diferentes niveles con superficies escalonadas, cuyo paso o huella es un elemento que se sucede a niveles consecutivos de altura uniforme; recibe el nombre de contrapaso o contrahuellas la superficie vertical, el conjunto constituyen las escaleras. TIPOS DE PISO Los pisos de superficie curva tienen su mayor aplicación en los pavimentos de calles. • • • • • • • • Madera. Concreto. Mármol. Cerámica. Ladrillos. Piedra. Cemento (pulido,alisado). Goma. ACABADOS Y TERMINACIONES PARA PISOS El piso generalmente está compuesto por tres capas: el falso piso, el contrapiso y el piso terminado (ver fi gura 83). Cuando se trata de un segundo o tercer piso, éstos sólo constan del contrapiso y del piso terminado, que se colocan sobre la losa aligerada. Nivel de piso terminado varia de acuerdo al tipo de acabado. PISOS ACABADOS Y TERMINACIONES PARA PISOS PROPIEDADES QUE DEBEN REUNIR LOS PISOS Las propiedades que deben reunir los reunir los pisos dependen del tipo de obra y de los lugares donde se vayan a emplear; pero en términos generales, la mayoría de los pisos deben presentar las presentar las características siguientes: Ser resistentes al desgaste y a los agentes que sobre ellos actúan. Resistencia al fuego. Durabilidad (costo mínimo de mantenimiento) Facilidad de limpieza. Estética. ACABADOS Y TERMINACIONES PARA PISOS Además, en ciertas obras es necesario que los pisos cumplan las especificaciones siguientes: Ser resistentes a los ácidos (en laboratorios, industrias, etc.). . Ofrecer impermeabilidad (en baños, industrias, etc.). Ser antideslizantes (en rampas, pisos exteriores). Tener aislamiento acústico (en teatros, salas de música, estudios de radio y televisión, etc.) Poseer ligereza o poco peso (al considerarlos en grandes estructuras). Tener flexibilidad (en pisos de gimnasio, de baloncesto, etc.).
