RESUMEN
TITULO H.
NORMAS NSR-10
ESTUDIOS
GEOTÉCNICOS.
CAPITULO H.1
INTRODUCCIÓN
El titulo H
de las Normas de Sismo Resistencia, tiene como objetivo establecer criterios
básicos para realizar estudios geotécnicos de edificaciones, basados en el
estudio del subsuelo y las características arquitectónicas y estructurales de las construcciones,
creando a partir de estos estudios, recomendaciones para la construcción,
excavaciones y demás, con el fin de soportar y disminuir los efectos sísmicos y
amenazas geotécnicas desfavorables.
Es de suma
importancia los estudios geotécnicos para todas las edificaciones urbanas y
suburbanas.
Los estudios
deben estar firmados por el ingeniero director del estudio en cuanto al diseño
y la construcción.
Se debe ser responsable con el cumplimiento de la norma para la ejecución de estudios geotécnicos, investigaciones y análisis para identificar amenazas geotécnicas.
Se debe ser responsable con el cumplimiento de la norma para la ejecución de estudios geotécnicos, investigaciones y análisis para identificar amenazas geotécnicas.
Es de suma
importancia tener conocimiento de la nomenclatura para la correcta ejecución de
las normas de estudio geotécnico.
CAPITULO H.2
TIPOS DE ESTUDIOS: Existen cuatro tipos de estudio:
estudio geotécnico, estudio geotécnico definitivo, asesoría geotécnica en las
etapas de diseño y construcción, y estudio de estabilidad de laderas y taludes.
H Estudio
geotécnico preliminar: conjunto de actividades necesarias para evaluar las
características geotécnicas de un terreno.
H Estudio
geotécnico definitivo: trabajo en que el ingeniero geotecnista debe precisar
todo lo relativo a las condiciones fisio-mecánicas del subsuelo, en particular
para el diseño y la construcción de todas las obras. Este debe contener como
mínimo: datos del proyecto como su nombre, planos de localización, entre otros.
Del subsuelo debe haber un resumen del reconocimiento del campo y de las
investigaciones adelantadas en el sitio de la obra. De los análisis geotécnicos
debe contener los análisis y
justificación de los criterios geotécnicos basados en el título H y en el
numeral A.2.4. De las recomendaciones para el diseño debe tener los parámetros
geotécnicos para el diseño estructural del proyecto. De las recomendaciones
para la protección de edificaciones y predios vecinos, el ingeniero deberá
garantizar la estabilidad las edificaciones o predios vecinos. Debe contener
además las recomendaciones para construcción, que es un documento
complementario al estudio geotécnico definitivo de elaboración obligatoria por
parte del ingeniero geotecnista responsable. Y como anexos, se deben incluir
planos de localización regional y local, entre otros.
H Asesoría
geotécnica en las etapas de diseño y construcción: Para proyectos clasificados
como categoría media, alta o especial se debe realizar la asesoría en la etapa
del diseño como una etapa posterior al estudio geotécnico por parte de un
ingeniero civil especialista en geotecnia.
AGUA
SUBTERRÁNEA: es uno de los problemas más frecuentes en el proceso de excavación
y construcción.
FACTORES DE
SEGURIDAD: el ingeniero civil debe velar por el factor seguridad para la
excavación y construcción sin ningún problema a presentar.
Los valores
del factor de seguridad se deben justificar teniendo en cuenta, la magnitud de
la obra las consecuencias de una posible falla en la edificación o sus
cimentaciones y la calidad de la información disponible en materia de suelos.
Los suelos
se clasifican en dos suelos no cohesivos o granulares y suelos cohesivos.
NORMAS
TECNICAS: El presente título y en general la NRS-10 estás conformada por normas
NTC del ICONTEC y normas de la ASTM.
CAPÍTULO H.3
CARACTERIZACIÓN
GEOTÉCNICA DEL SUBSUELO
En este capítulo se habla de la caracterización
geotécnica del subsuelo, estableciendo el número mínimo y la profundidad mínima
de los sondeos de exploración del subsuelo. Tiendo en cuenta por tanto las
unidad de construcción y su clasificación por categorías. Igualmente se hace
una investigación de suelos con información previa donde el ingeniero
geotecnista es responsable del proyecto para recopilar características del
sitio, la geología, sismicidad, clima y vegetación.
La
exploración del campo consiste en la ejecución de apiques, trincheras, entre
otros, con el fin de conocer el perfil del subsuelo.
Los sondeos se caracterizan y distribuyen de la
siguiente manera: sondeos con recuperación, sondeos con muestreo; sondeos
preliminares; el número de sondeos para cada proyecto; en los registros de
perforaciones en ríos o en el mar, debe tenerse en cuenta el nivel de la marea
y el nivel del mar.
Los sondeos
deben alcanzar la profundidad establecida en la tabla H.3.2-1, de este
capítulo, y en la misma tabla se establece la cantidad de sondeos dependiendo
las categorías de la unidad de construcción, es decir: baja, media, alta y
especial.
Las muestras obtenidas de la exploración del campo son analizadas en laboratorio con cuidados que garanticen su conservación.
Los tipos y números de ensayos dependen de las características propias de los suelos o materiales rocosos por investigar, para esto debe tener en cuenta el criterio del ingeniero. Es importante tener en cuenta las propiedades básicas para la caracterización de suelos como peso, humedad y clasificación concreta para cada uno de los estratos; y para la clasificación de las rocas se tiene en cuenta el peso, compresión simple y alterabilidad y durabilidad del material.
Para la caracterización geomecánica detallada, se toman propiedades mecánicas e hidráulicas de subsuelo, tales como resistencia al corte, comprensibilidad, expansión, permeabilidad y otras que resulten de originen natural.
En la
ejecución de ensayos de campo, el ingeniero es responsable para llevar pruebas
de campo para la determinación de propiedades geomecánicas.
CAPÍTULO H.4
CIMENTACIONES
En este capítulo
se relacionan de todas las especificaciones que deben tener las cimentaciones,
para fines de diseño, construcción y funcionamiento de la obra. Se debe
considerar para el efecto las fallas, el suelo de soporte y los elementos
estructurales de la cimentación, entre otros.
Los
parámetros de diseño deben justificarse plenamente, con base en los resultados
de los ensayos y de laboratorio.
Existen
diferentes tipos de cimentaciones: Cimentaciones superficiales-zapatas y losas,
cimentaciones compensadas, cimentaciones con pilotes y cimentaciones en roca.
La
profundidad de las cimentaciones debe ser tal que se elimine la posibilidad de
erosión o meteorización del suelo. Y en el caso de los suelos arcillosos la
profundidad se debe llevar a un nivel que no haya cambios de humedad. Las
cimentaciones superficiales se construyen con el fin de evitar efectos de
raíces de los arboles próximos a la edificación.
Para las
cimentaciones se recomienda tener en cuenta factores de seguridad indirectos,
tales como capacidad portante de cimientos superficiales y capacidad portante
de punta de cimentaciones profundas; capacidad portante por fricción de
cimentaciones profundas y, capacidad portante por pruebas de carga y factores
de seguridad.
Asentamientos:
la evaluación de los asentamientos se debe realizar mediante modelos de
aceptación generalizada empleado
parámetros de deformación obtenidos a partir de ensayos de laboratorio o
por relaciones de campo suficientemente apoyadas en la experiencia.
Los asentamientos
se clasifican en inmediatos, por consolidación, secundarios, totales y asentamientos en macizos rocosos
Los efectos
de los asentamientos son máximo, diferencial y giro; se deben tener en cuenta
los límites de asentamientos totales, diferenciales y de giro.
Diseño
estructural de la cimentación. Es de importancia calcular las excentricidades
que haya entre el punto de aplicación de la carga y resultantes y el centroide
geométrico de la cimentación. Se debe tener el cálculo de la capacidad ante falla,
capacidad admisible y asentamientos
totales, diferenciales y giros.
La losa de
cimentación debe diseñarse de tal manera que la resultante de las cargas
estáticas aplicadas coincida con el centroide geométrico de la losa.
Los pilotes
y sus conexiones se diseñaran para poder soportar los esfuerzos resultantes de
las cargas verticales y horizontales consideras en el diseño de la cimentación;
los pilotes deberán ser capaces de soportar estructuralmente la carga que
corresponde a su estado límite de falla. Estos pilotes los hay en concreto,
acedo y madera, los cuales deberán cumplir con los requisitos estipulados por
la norma, al diseño y construcción de estructuras en ese tipo de materiales.
CAPÍTULO H.5
EXCAVACIONES
Y ESTABILIDAD DE TALUDES
Es el peso unitario
y total del suelo entre el fondo de la excavación y el estrato permeable, con resistencia
no drenada del material bajo el fondo de las excavaciones.
La capacidad
de carga depende del a geografía de la excavaciones y puede ser afectado por el
proceso constructivo.Cuando las paredes de la excavación generan fallas de los cimientos de las construcciones adyacentes y falla de fondo de la excavación por corte o por sub presión en estratos subyacentes, y colapso del techo de cavernas o galerías de servicio.
Cuando el estado
de límite de falla la seguridad incluye la revisión de la estabilidad de los taludes
o paredes de la excavación con o sin entibado y del fondo de la misma.
La estabilidad de taludes de excavación para edificaciones debe ser muy segura ya que si no tienen un soporte adecuado en la influencia de las condiciones de presión del agua en el subsuelo así como la profundidad de excavación, la inclinación de los taludes, el riesgo de agrietamiento en la proximidad de la corona y la presencia de grietas u otras discontinuidades.
La estabilidad de taludes de excavación para edificaciones debe ser muy segura ya que si no tienen un soporte adecuado en la influencia de las condiciones de presión del agua en el subsuelo así como la profundidad de excavación, la inclinación de los taludes, el riesgo de agrietamiento en la proximidad de la corona y la presencia de grietas u otras discontinuidades.
Las Falla
de fondo cuando se realizan las excavaciones en los suelos que no tienen cohesión
se analiza la estabilidad del fondo de la excavación mirando el flujo del agua o
su erosión interna y así evitar fallas en el agua freática esta se controla con
la extracción del líquido por medio de la evacuación por bombeo como cárcamos, pozos
punta o pozos de alivio con nivel dinámico sustancialmente inferior al fondo de
la excavación.
Las excavaciones de la estabilidad de estructuras vecinas
adyacentes deberán reforzarse con un soporte requerido del tipo de suelo y de la
magnitud y localización de las cargas con respecto a la excavación.
Si se llegaran
a utilizar anclajes temporales para el soporte de entibados deberá demostrarse que
estas no afectaran la estabilidad ni inducirán deformaciones significativas en las
cimentaciones vecinas y servicios públicos.
ESTABILIDAD DE TALUDES EN LADERAS NATURALES O INTERVENIDAS
La investigación
de una ladera, talud o deslizamiento consiste en obtener toda la información posible
sobre las características topográficas geológicas geotécnicas y ambientales que permitan realizar
un diagnóstico de los problemas lo más preciso posible y un diseño efectivo de su
solución o remediación.
El primer elemento
consiste en definir en tres dimensiones las características de la masa inestable
con referencia particular a las superficies de cortante y los planos falla.
Como segundo
elemento deben analizarse las propiedades y características de los materiales y
los elementos activadores tales como el régimen hidrogeológico y los eventos sísmicos
Finalmente es
de gran importancia detectar los movimientos dentro de la masa inestable o monitorearlos.
Las consideraciones
generales son las que determinan las causas y mecanismo de la falla para poder cuantificar el diseño de obras de estabilización, se recomienda
realizar un estudio que incluye las siguientes etapas, reconocimiento e identificación
del sitio, análisis de la información existente, estudio de las características
superficiales del sitio que permitan la caracterización topográfica y geotécnica
, investigación de campo que incluya sondeos, toma de muestras y ensayos para cuantificar
los parámetros del suelo.
Estabilidad de los taludes.
Estabilidad de los taludes.
CAPÍTULO H.6
ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN
Las estructuras de contención proporcionan soporte lateral, temporal o permanente, a taludes verticales del suelo, enrocado o macizos rocosos muy fracturados o con discontinuidades desfavorables. Las estructuras de contención pueden ser muros de gravedad (en mampostería, concreto ciclópeo, tierra reforzada, gaviones, o cribas), muros en voladizo (con o sin contrafuertes), tablestacas, pantallas atirantadas y estructuras entibadas.
Cuando el ingeniero diseña muros de retención debe suponer algunas de las
dimensiones, lo que se llama proporciona-miento
que permita al ingeniero revisar las secciones de prueba por estabilidad.
Las fallas de un muro que se deben considerares la rotura estructural, las deformaciones de la estructura, el volteo, la falla por capacidad de carga y la pérdida de apoyo.
También se debe tener en cuenta la presión que la tierra ejercen sobre las
estructuras
que las contiene mantiene una estrecha interacción entre una y otro.
Si el desplazamiento del muro es vertical o implica un giro sobre la base
su distribución debe ser lineal o similar a la hidrostática; si el giro se efectúa
alrededor del extremo superior del muro la distribución debe adoptar una forma curvilínea.
En esta estructura existen el activo,
pasivo muros atirantados o apuntalados, en el activo el desplazamiento menor del
muro se realiza en sentido contrario al del banco de la tierra, en el pasivo la retención vertical del muro sin
fricción el relleno granular es muy similar
al del activo y los muros atirantados la presión de tierras aparente adoptan una
distribución de tipo trapezoidal.
Entonces se deben proponer diagramas donde se muestre la presión de la tierra,
y estas se observan en los muros o las cargas individuales de los elementos de soporte.
CAPÍTULO H.7
EVALUACIÓN GEOTÉCNICA DE EFECTOS SÍSMICOS
En el capítulo H.7 se habla de varios efectos como: variación de la rigidez, amortiguamiento, aceleraciones máximas del terreno, efecto de la litología y tipos del suelo efecto de tipo de solicitación, efecto de topografía y de tipo de ondas en la respuesta, análisis de respuesta dinámica, análisis de estabilidad, la licuación y los fenómenos relacionados entre otros.
Al realizar la evaluación geotécnica de efectos sísmicos
son considerados en el diseño de estructuras haciendo parte de los aspectos básicos
que están relacionados con la modificación del movimiento del terreno (efectos inerciales)
y los cinemáticos. Adicionalmente, los aspectos básicos contribuyen a cuantificar
de una manera acertada las incertidumbres relacionadas con la respuesta dinámica
del terreno, las condiciones de estabilidad de los materiales, y los efectos del
potencial de licuación o movilidad cíclica en los suelos granulares y en suelos
de grano fino de baja plasticidad.
SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CIMENTACIONES, EXCAVACIONES Y
MUROS DE CONTENCIÓN
Es sistema constructivo de cimentaciones se constituye
de:
Diámetro del pilote
Módulo de elasticidad del pilote
Momento de inercia del pilote
Coeficiente de reacción horizontal del suelo
Longitud del pilote
Número entero, determinado por tanteo, que genere el menor valor de Pc.
El sistema geotécnico constructivos es el que define
la clase de excavaciones, cimentaciones y muros de contención debe tener la construcción
y este debe de ser relacionando en un documento de dichos estudios este debe incluir
el escenario más probable del proceso constructivo, considerando aspectos como secuencia
de excavación, métodos de perforación, tratamientos estabilizadores previos, aplicación
de pre-cargas.
Los cambios en las trayectorias de drenaje u otros que puedan alterar o modificar
en forma importante el comportamiento de los geomateriales que conforman el suelo
de fundación, procedimientos constructivos de la cimentación y planes de contingencia.
Estos se componen de:
Escenario antes de la construcción
Escenario antes de la construcción
Escenario durante la construcción
Escenario después de la construcción.
EXCAVACIONES: La excavación es el movimiento de tierras realizado a cielo abierto y por medios manuales, utilizando pico y palas, o en forma mecánica con excavadoras, y cuyo objeto consiste en alcanzar el plano de arranque de la edificación, es decir las cimentaciones.
También se debe tener en cuenta, control de flujo de agua, muros fundidos
en el sitio, secuencia de excavación, protección de taludes permanentes, entre otros.
ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN
Es una estructura de confección al
resistir las fuerzas ejercidas por la tierra.
PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS PARA CIMENTACIONES
CIMENTACIONES SUPERFICIALES: La cimentación se
hará a la profundidad señalada en el estudio geotécnico. En su instalación se
debe estar atentos con cualquier modificación que altere la estabilidad del
suelo y tomas las medidas necesarias para evitarlo.
CIMENTACIONES CON PILOTES O PILAS: Se debe
ajustar al proyecto presentado, haciendo la verificación de la profundidad,
cantidad y espaciamiento, según los planos estructurales. Para su instalación
se debe garantizar la integridad de los elementos y que no se ocasione daños a
la estructuras.
CIMENTACIONES COMBINADAS: Se refiere al
sistema placa-pilote. Para implementarlo se requiere de mayor análisis de su
implicación en el proceso constructivo.
CIMENTACIONES ESPECIALES: Son cimentaciones que deben utilizarse en condiciones especiales del suelo de fundación y que requieren de un tratamiento especial como estabilizar el suelo de apoyo.
CAPÍTULO H.9
CONDICIONES GEOTÉCNICAS
ESPECIALES
Se encargan del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulica e ingeniería
de los materiales provenientes de medio geológico.
Se utilizan nomenclaturas extensas tales como:
p = presión
total en el suelo
Pex = presión
de expansión probable en el campo (kgf/cm2)
pF = succión,
expresada como el logaritmo de la altura negativa de presión de poros
S = grado
de saturación
s = succión,
en términos de presión
So = grado
de saturación inicial…..entre otras.
SUELOS EXPANSIVOS: lo componen las arcillas, las cuales tiene la
propiedad de contraerse o expandirse según la pérdida o ganancia de humedad.
Las construcciones sobre este tipo de materiales suelen sufrir agrietamientos,
fisuramientos y giros de los muros y elementos estructurales a causa de movimientos
en sus cimientos.
SUELOS DISPERSIVOS O ERODABLES: Se identifican como estos suelos, las arenas muy finas o los limos no cohesivos que exhiben vulnerabilidad a la presencia de agua.
SUELOS COLAPSABLES: Se identifican como suelos colapsables aquellos depósitos
formados por arenas y limos, en algunos casos cementados por arcillas y sales, que
si bien resisten cargas considerables en su estado seco, sufren pérdidas de su conformación
estructural, acompañadas de severas reducciones en el volumen exterior cuando se
aumenta su humedad o se saturan.
EFECTOS DE LA VEGETACIÓN:
Las raíces propias de la vegetación tienen la capacidad de extraer agua del suelo
para garantizar su supervivencia.
Si no existieran raíces la humedad natural del mismo suelo se alteraría.
CAPÍTULO H.10
REHABILITACIÓN SÍSMICA DE EDIFICIOS:
AMENAZAS DE ORIGEN SISMO GEOTÉCNICO Y REFORZAMIENTO
DE CIMENTACIONES
En este Capítulo se presentan las medidas para la rehabilitación de cimentaciones
de edificios para acondicionarlas para que puedan hacer frente a las amenazas potenciales
de origen sismo-geotécnico, tales como licuación, compactación diferencial, deslizamientos,
caída de rocas y avalanchas, así como los requisitos geotécnicos mínimos respecto
a sus cimentaciones.
CARACTERIZACIÓN DEL SITIO: Se requiere que la caracterización geotécnica del sitio
sea consistente con el método seleccionado de rehabilitación sísmica. Teniendo en
cuenta el estudio del suelo y subsuelo donde va a reposar la carga.
MITIGACIÓN DE LAS AMENAZAS SÍSMICAS DEL SITIO: Existen metodologías para mejorar el comportamiento sísmico bajo la influencia de algunas amenazas, a costo razonable; sin embargo, algunas amenazas pueden ser tan severas que son económicamente inviables para tomar medidas de reducción del riesgo.
REFORZAMIENTO Y RIGIDEZ DE LA CIMENTACIÓN: se supone que los suelos no son susceptibles a pérdida significativa de resistencia debido a la carga sísmica.
El ingeniero estructural escogerá el tipo de procedimiento de análisis apropiado
(estático lineal o dinámico, o estático no lineal o dinámico).
REHABILITACIÓN DEL SUELO Y CIMIENTOS: Este nos
guía con el mejoramiento de del
comportamiento sísmico anticipado y contiene las guías para modificar los
cimientos.
Cimientos superficiales (zapatas y losas)
Cuando existe potencial para el desplazamiento diferencial lateral de las cimentaciones del edificio, se debe suministrar interconexión adecuada con vigas de equilibrio, o una losa de cimentación bien reforzada puede proporcionar buena mitigación de estos efectos.
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Es importante acompañar las imágenes con la dirección de la pagina de donde se obtuvieron
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