CALZADURAS Y SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONES, UNA MIRADA BAJO LA NTE E.050

LIMA, 19 DE OCTUBRE DEL 2011

Manuel A. Olcese Franzero [email protected] Laboratorio de Mecánica de Suelos

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VARIABILIDAD NATURAL DEL SUELO EN TRES OBRAS CERCANAS

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Miraflores 12 de junio 2007 Chorrillos 13 de junio del 2007

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La victoria, 12 diciembre 2007 (7 fallecidos)

Calle Porta, profundidad 15 m, enero 1996

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Las Casuarinas – Santiago de Surco, 28 de octubre del 2008

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ARTÍCULO 33.1 NORMA E.050

“Las excavaciones verticales de más de 2,00 m de profundidad requeridas para alcanzar los niveles de los sótanos y sus cimentaciones, no deben permanecer sin sostenimiento, salvo que el estudio realizado por el PR determine que no es necesario efectuar obras de sostenimiento.

La necesidad de construir obras de sostenimiento, su diseño y construcción son responsabilidad del contratista de la obra”. Laboratorio de Mecánica de Suelos

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SOLUCIONES PARA UNA EXCAVACIÓ EXCAVACIÓN SEGURA

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ARTÍCULO 33.3 NORMA E.050

“El informe del EMS deberá incluir los parámetros de suelos requeridos para el diseño de las obras de sostenimiento de las edificaciones, muros perimetrales, pistas y terrenos vecinos, considerando que estos puedan ser desestabilizados como consecuencia directa de las excavaciones que se ejecuten para la construcción de los sótanos.”

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EJEMPLO DE LOS DATOS EXIGIDOS POR LA NORMA E.050 Y REQUERIDOS PARA EL DISEÑO DE LAS OBRAS DE SOSTENIMIENTO Nombre

Símbolo

Profundidad

Valor

Valor

0.00 a 6.00 m

6.00 a 12.00 m

Peso unitario



2.20 ton/m3

2.20 ton/m3

Cohesión

c

kg/cm2

0.20 kg/cm2

Angulo de fricción



30°

35°

Coeficiente Activo Estático

Ka

0.32

0.27

Coeficiente en Reposo Estático

Ko

0.50

0.43

Coeficiente Pasivo Estático

Kp

6.65

10.43

Factor de Reducción del Empuje Pasivo para /=0

0.00

R

0.47

0.37

Coeficiente Activo Dinámico

Kas

0.51

0.46

Coeficiente en Reposo Dinámico

Kos

0.70

0.62

Coeficiente Pasivo Dinámico

Kps

5.65

8.87

tan δ

0.55

0.55

Coeficiente de fricción bajo la cimentación.

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ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS (EMS) NORMA E.050

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Publicado el 9 de junio del 2006

NORMA E.050

Nueva actualización 2009 Laboratorio de Mecánica de Suelos

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Norma actual 2006

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OBJETIVO DE LA NORMA E-050

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CLASIFICACIÓN DE LAS OBRAS, NÚMERO "n" DE PUNTOS A INVESTIGAR Y PROFUNDIDAD

z = 1,5 B; siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área.

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z = 6,00 metros, en el 80 % de los sondeos y 1,5 B, en el 20 % de los sondeos, siendo B el ancho de la cimentación, delimitada por los puntos de todos los pilotes o las bases de todos los pilares.

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POZOS O CALICATAS, BARRENO

Las calicatas y trincheras serán realizadas según la NTP 339.162 (ASTM D 420). El PR deberá tomar las precauciones necesarias a fin de evitar accidentes.

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EXPLORACION EN ARENABarreno manual con SPT SPT CONO TIPO PECK DPSH

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Densidad de campo: cono de arena, balón o nuclear NO PERMITIDO PARA DISEÑO

Artículo 10.1

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Contenido del Informe del Estudio de Mecánica de Suelos

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CONTENIDO DEL INFORME DEL ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

• • • • • • • • •

Resumen de las Condiciones de Cimentación Información Previa Exploración de Campo Ensayos de Laboratorio Perfil del Suelo Nivel de la Napa Freática Análisis de la Cimentación Plano de ubicación Perfiles del suelo Laboratorio de Mecánica de Suelos

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RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN

En los casos en que es obligatorio efectuar un EMS, de acuerdo a lo indicado en esta Sección, el informe del EMS correspondiente deberá ser firmado por un Profesional Responsable (PR) (Ingeniero Civil registrado en el Colegio de Ingenieros del Perú y hábil). En estos mismos casos deberá incluirse en los planos de cimentación una trascripción literal del “Resumen de las Condiciones de Cimentación” del EMS (Ver Sección 2.4.1.a). Laboratorio de Mecánica de Suelos

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ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN En esta sección se incluirá una memoria de cálculo que contendrá como mínimo: • • • • • •

Tipo de cimentación y otras soluciones si las hubiera. Profundidad de cimentación (Df ). Determinación de la carga de rotura al corte y factor de seguridad (FS). Estimación de los asentamientos que sufriría la estructura con la carga aplicada (diferenciales y/o totales). Presión admisible del terreno. Indicación de las precauciones especiales que deberá tomar el diseñador o el constructor de la obra, como consecuencia de las características particulares del terreno investigado (efecto de la Napa Freática, contenido de sales agresivas al concreto, etc.)

•

Parámetros para el diseño de muros de contención y/o calzadura.

•

Otros parámetros que se requieran para el diseño o construcción de las estructuras y cuyo valor dependa directamente del suelo. Laboratorio de Mecánica de Suelos

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Rellenos Artificiales o Rellenos no controlados

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RELLENOS NO CONTROLADOS

Los rellenos no controlados son aquellos que no cumplen con la Sección 4.4.1. Las cimentaciones superficiales no se podrán construir sobre estos rellenos ni sobre tierra de cultivo, suelos orgánicos, turba, o mezclas de ellos, los cuales deberán ser removidos en su totalidad y reemplazados por suelos seleccionados, antes de iniciar la construcción de la cimentación.

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Artículo 19 Profundidad de cimentación “No debe cimentarse sobre turba, suelo orgánico, tierra vegetal, relleno de desmonte o rellenos sanitario o industrial, ni rellenos No Controlados. Estos materiales inadecuados deberá deberán ser removidos en su totalidad, antes de construir la edificació edificación y ser reemplazados con materiales que cumplan con lo indicado en la Artí Artículo 21 (21.1)” (21.1)”

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Empuje de suelos en reposo.

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Tensiones en reposo

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Tensiones en reposo

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Tensiones en reposo

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Tensiones al excavar

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Tensiones al excavar => inestabilidad

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Tensiones al excavar => inestabilidad

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Tensiones al excavar => inestabilidad => colapso

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Colapso de una excavación

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Causas de inestabilidad

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Causas de inestabilidad: aumento de la profundidad

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Causas de inestabilidad: saturación del suelo

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Causas de inestabilidad: elevación del Nivel Freático, filtraciones etc.

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Causas de inestabilidad: colocación de cargas cerca al corte

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Causas de inestabilidad: cercanía de vehículos o maquinaria

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Causas de inestabilidad: presencia de vibraciones

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Causas de inestabilidad: efecto de las heladas

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ESTADOS DE EQUILIBRIO PLASTICO



La relación entre los estados activo y pasivos pueden mostrarse gráficamente empleando los círculos de Mohr c tan 

h min

v

h max

Estado activo Estado elástico inicial Laboratorio de Mecánica de Suelos



Estado pasivo

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EMPUJES Y MOVIMIENTO DEL MURO

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Ko para suelos granulares

K 0  1  sen ' Ko para suelos cohesivos

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Entibaciones

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PRESIONES GENERADAS POR LAS ENTIBACIONES

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PRESIONES GENERADAS POR LAS ENTIBACIONES

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PRESIONES GENERADAS POR LAS ENTIBACIONES

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Si el ancho de la excavación es menor de 3.60 m se considera como zanja

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La excavación de zanjas genera inestabilidad

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Zona probable de falla si

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Si la profundidad es mayor de 1.20 m, según la OSHA (Ocuppational & Safety and Health Administration, USA) debe entibarse si los operarios trabajaran dentro de la zanja, según la NTE E.050 si es mayor a 2.00 m y así así lo indica el PR como resultado del EMS.

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Excavaciones con paredes inclinadas.

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Excavación Mixta

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Requiere entibación

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La entibación de diseña para la profundidad total de la excavación.

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ENTIBACIONES

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ENTIBACIONES

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ENTIBACIONES

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Si la excavación si el ancho es mayor de 3.60 m la excavación se considera masiva

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Entibaciones en excavaciones masivas

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Calzaduras

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CALZADURA CONVENCIONAL

Transmiten bien las cargas verticales. No soportan adecuadamente los empujes horizontales

Varillas corrugadas

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CALZADURA CONVENCIONAL

Carga

Varillas corrugadas

Empuje Tan  =

¿?

0.55 % #200