TALLER PRÁCTICO SOBRE LOS CAMBIOS EN
LAS NORMAS TÉCNICAS
COMPLEMENTARIAS DEL REGLAMENTO DEL
DF
Cimentaciones
Junio
2005
UN REGLAMENTO ¿ PARA QUÉ ? SEGURIDAD
RESPONSABILIDAD LEGAL
INCENTIVO PARA LA REALIZACIÓN DE ESTUDIOS PEDADOGIA (“Check-list”)
QUE TIPO DE REGLAMENTO ?
CONCISO/DETALLADO ? LOCAL/NACIONAL ?
RECOMENDACIONES/NORMAS ?
REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL
Gaceta Oficial del Distrito Federal, 29 de enero de 2004.
NORMAS TÉCNICAS PARA DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACIONES
Gaceta Oficial del Distrito Federal, Décima Cuarta Época, 6 de Octubre de 2004, Tomo I, No 103 bis.
REGLAMENTO-NTCDCC
Título Primero: Disposiciones generales
Título Segundo: Vía pública y otros bienes de uso
común
Título Tercero: Directores responsables de obra y
corresponsables
Título Cuarto : Licencias y autorizaciones Título Quinto : Proyectos arquitectónicos
Título Sexto: Seguridad estructural de las edificaciones Título Séptimo: Construcción
Título Octavo: Uso, operación y mantenimiento Título Noveno: Ampliaciones de obras
Título Décimo: Demoliciones.
Título Undécimo: Visitas de verificación, sanciones y
recursos
Notación
1. Consideraciones generales
2. Investigación del subsuelo
3. Verificación de la seguridad de las cimentaciones
4. Diseño estructural de la cimentación
5. Análisis y diseño de excavaciones
6. Muros de contención
7. Procedimiento constructivo
8. Observación del comportamiento de la cimentación
9. Cimentaciones abandonadas
10. Cimentaciones sobre rellenos controlados
11. Recimentaciones
12. Memoria de diseño
1. Notación
Se presenta la notación adoptada, en el inciso 1.2.
NTCDCC 2004
2. Unidades (inciso 1.2)
Las ecuaciones y desigualdades se dejan sin unidades. Se introduce la recomendación de que se use un sistema coherente de unidades, preferentemente el SI.
Aceptable la tonelada métrica.
10kPa (1t/m2)
3. Actualización de la zonificación geotécnica del Distrito Federal y áreas aledañas (inciso 2.2)
Se presenta una nueva zonificación que sustituye a la de las normas anteriores.
Sondeos
Base de datos
Zonificación Geotécnica del Distrito Federal
N P E R I F É R I C O R E F O R M A I N S U R G E N T E S C I R C U I T O I N T E R I O R V I A D U C T O A E R O P U E R T O P E R I F É R I C O T L A L P A N P R O L . D IV . D E L N O R T E XOCHIMILCO - TULYEHUA LCO A V. T L A H U A C DIS T RIT O FE DE RA L Z A R A G O Z A R E Y E S - T E X C O C O A U T O P . M ÉX . - T E X . P E R I F É R I C O ES TA D O D E M ÉX IC O TL AH UA C TU LY EH UA LC O " C A R A C O L " T E X C O C O 19.60 19.55 19.50 19.45 19.40 19.35 19.30 19.25 -99.25 -99.20 -99.15 -99.10 -99.05 -99.00 -98.95 -98.90 -98.85 19.20 L O N G I T U D L A T I T U D Zona I Zona II Zona III 19.15 -99.30 0 1 2.5 5 10 15 20 Km Escala gráfica TLAHUAC - CHA LCO C. X I C O Zonificación geotécnica (NTC, 1995) Zonificación geotécnica (NTC, 2004)4. Actualización de las normas relativas a técnicas de reconocimiento (inciso 2.3)
Mayor énfasis en las pruebas de campo (cono, veleta, presiómetro, dilatómetro) que se están usando cada vez más en la práctica profesional, como complemento o alternativa rápida y económica al tradicional muestreo de campo seguido de pruebas de laboratorio.
Penetrómetro
dinámico
5. Introducción de normas respecto a pruebas de campo y laboratorio para el estudio de las propiedades dinámicas de los suelos (inciso 2.4)
Se incluyeron en las Normas algunas orientaciones y especificaciones respecto al uso de estas pruebas que tienen cada vez mayor aceptación, en particular para la realización de estudios de interacción dinámica suelo-estructura. Entre estas pruebas se incluyen las mediciones de velocidad de onda de cortante y los ensayes de laboratorio como la prueba de columna resonante, el ensaye de corte simple cíclico y el ensaye triaxial cíclico.
Determinación
de propiedades dinámicas del suelo
Triaxial cíclico
Triaxial
Cíclica
Columna Resonante
Columna
resonante
tornillo anclado
Contratrabe losa
ZAPATAS LOSA DE CIMENTACIÓN
PILOTES DE PUNTA
PILOTES DE PUNTA PENETRANTE
PILOTES DE CONTROL PILOTES ENTRELAZADOS
muro del cajón P.B. losa de cimentación cajón Formación Arcillosa Superior capa dura capa dura columnas cajón Formación Arcillosa Superior
capa dura capa dura
losa de cimentación celda de deformación cajón Contratrabe puente A B CIMENTACIÓN COMPENSADA PILOTES DE FRICCIÓN
Tipos de cimentaciones
Tipos de cimentaciones
6. Revisión de criterios para estimar la capacidad de carga de cimentaciones superficiales y profundas
Las Normas reconocen las limitaciones de los enfoques analíticos para estimar la capacidad de carga, especialmente para cimentaciones en suelos friccionantes. Esta capacidad se estima cada vez con mayor frecuencia a partir de los resultados de pruebas de campo. Se deja abierta con mayor claridad esta posibilidad.
Se introduce un cambio en el criterio para tomar en cuenta la compacidad relativa de los materiales friccionantes que elimina la discontinuidad de Terzaghi.
7. Acciones
Referencias a las nuevas Normas Técnicas
Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de Edificaciones
CARGAS A NIVEL DE DESPLANTE PARA LA REVISIÓN DE LOS ESTADOS LÍMITE DE FALLA Y DE SERVICIO
(SIN FACTORIZAR)
Estado límite de falla Peso de
la
estructura Estática Sísmicas
100% en X+30% en Y 100% en Y+30% en X Estado límite de servicio Wmue Wvmáx. Wvins. MX VX 0.3MY 0.3VY MY VY 0.3MX 0.3VX Wvmed.
Wmue. = carga muerta, incluyendo el peso del cajón de cimentación, t
Wvmáx. = carga viva máxima, t
Wvins. = carga viva instantánea, t
MX = momento de volteo alrededor del eje X, t-m
MY = momento de volteo alrededor del eje Y, t-m
VX = cortante basal en dirección X, t
VY = cortante basal en dirección Y, t
Wvmed. = carga viva media, t
8. Estados límites de servicio en Zona I
Se modifica la Tabla II, restringiendo los asentamientos totales permisibles en la zona I.
5cm en ausencia de colindancias 2.5cm en presencia de colindancias
9. Revisión de los criterios para tomar en cuenta la fricción negativa (inciso 3.1)
Investigaciones recientes han arrojado mucha luz sobre el fenómeno de la fricción negativa, especialmente en el caso de grupos de pilotes. Se ha demostrado que esta fricción es generalmente muy inferior a la estimada suponiendo que se desarrolla la adherencia máxima en el contacto pilote-suelo. Se ha mostrado asimismo que no existe la supuesta pérdida de capacidad de carga por punta por reducción de confinamiento del estrato de
apoyo. Se incluyeron lineamientos generales al respecto.
Esfuerzo efectivo inducido por la consolidación regional σ Fricción negativa
Fricción negativa
CIRCULAR PILE MAT HARD LAYER CLAY 30m R
Simulación
de la
fricción negativa
0 5 10 15 20 25 30 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 τXY/SU Depth, m U = 20% U = 40% U = 60% U = 80% U = 100% 0 5 10 15 20 25 30 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 τXY/SU Depth, m U = 20% U = 40% U = 60% U = 80% U = 100% S = 3.0m S = 6.0m S Pilote Losa Arcilla Capa dura
0 5 10 15 20 25 30 0 200 400 600 800 1000 Drag force, kN Depth, m U = 20% U = 40% U = 60% U = 80% U = 100% Pile spacing = 6m
Esfuerzo efectivo inducido por la consolidación regional σ Fricción negativa
Fricción negativa
10. Revisión de los criterios para el diseño de cimentaciones sobre pilotes de fricción (inciso 3.5).
Respecto a la revisión de cimentaciones con pilotes de fricción se procuró presentar los criterios adoptados con mayor claridad pero sin modificar su sustancia. Sin
embargo, se eliminó el factor “s”, definido como la
relación entre los máximos de la solicitación sísmica y la solicitación total que actúan sobre un pilote. El cálculo de este factor, cuya influencia es mínima, complica inútilmente la verificación de cimentaciones sobre pilotes de fricción. Es posible mostrar además que este factor no tiene realmente justificación.
11. Revisión de los criterios para tomar en cuenta el efecto de escala en pilas (inciso 3.6)
Los factores propuestos para tomar en cuenta el efecto de escala en pilas fueron revisados para tomar en cuenta el efecto de escala geométrico.
Superficie de falla PILA
[ ]
V Var[
V2(X )]
(
X1, X2)
dX1dX2 Var∫∫
V Ω Ω Ω = Ω ρEfecto de escala
12. Protección de taludes y cortes permanentes en la Zona I
Se fijaron lineamientos respecto a la estabilización y protección de estos cortes, y en particular respecto al uso de concreto lanzado, drenes y anclas.
13. Ampliación de las normas relacionadas con nuevas técnicas de construcción (Uso de anclas, inciso 7.2.5)
Se introdujeron Normas para el uso de anclas en la estabilización de cortes o taludes.
NTCDCC 2003
14. Cimentaciones sobre rellenos controlados (Cap. 10)
Se incluyen lineamientos para la cimentación de estructuras sobre rellenos compactados o estabilizados con cemento.
Se dedica un párrafo a los terraplenes de suelo-cemento, con énfasis en el control de calidad de los materiales usados en este tipo de estructuras.
NTCDCC 2003
15. Cimentaciones abandonadas (Cap. 9)
Se dedicó un párrafo al problema de los daños que ocasionan las cimentaciones abandonadas.
NTCDCC 2003
16. Recimentaciones (Cap. 11)
Se incluyen lineamientos generales a seguir para la realización de operaciones de recimentación.
NTCDCC 2004
17. Memoria de diseño (Cap. 12)
Debe contener la información necesaria para poder ser revisada.
CASO F. CIMENTACIÓN A BASE DE LOSA SUPERFICIAL CON PILOTES DE FRICCIÓN (DISEÑO EN TÉRMINOS DE DEFORMACIONES)
F.1 Planteamiento
Tipo de construcción: Edificio de departamentos.
Número de pisos: 4 niveles más planta baja.
Dimensiones en planta: superficie cuadrada de 23.75 m de lado.
Estructura: constituida por columnas, trabes y losas de concreto armado.
Peso unitario medio: 39 kPa (3.9 t/m2) al nivel de desplante (primera
combinación con cargas variables con intensidad media).
Localización: Zona III (Art. 170 del Reglamento).
La construcción se clasifica dentro del Subgrupo B2 (Art. 139 del Reglamento).
F.2 Investigación del subsuelo
F.2.1 Investigación de las estructuras colindantes, reconocimiento y sondeos
Construcciones colindantes: El edificio por cimentar no tiene estructuras colindantes.
Reconocimiento y exploración: Para fines de aplicación del Reglamento y de las Normas, el predio se localiza en la Zona III (Art. 170 del Reglamento). La
construcción se considera mediana de poca extensión, ya que, su peso unitario medio w (39 kPa), su perímetro (P=95 m) y su profundidad de desplante (Df =0 ), son menores que los valores señalados en la Tabla 2.1 de las Normas (<40 kPa, <120 m en la Zona III y <2.5 m, respectivamente).
Con la finalidad de definir a detalle la estratigrafía de la zona y obtener muestras tanto alteradas como “inalteradas” de los estratos más representativos, se opta por realizar dos sondeos: un sondeo mixto selectivo (SMS) a 45 m de profundidad, en el cual se combina la técnica de penetración estándar y el muestreo con tubo de pared delgada tipo Shelby; y un sondeo de cono eléctrico (SCE) a 35 m de profundidad. El número de sondeos propuesto cumple con los requisitos mínimos para la investigación del subsuelo de la Zona III (Tabla 2.1 de las Normas).
F.2.2 Pruebas de laboratorio
Propiedades índice y mecánicas: Utilizando las muestras representativas alteradas
obtenidas con el penetrómetro estándar, se determina el contenido de agua natural por lo menos cada metro, y en materiales típicos, el límite liquido y el límite plástico. Asimismo, mediante las muestras “inalteradas” obtenidas con el muestreador de pared delgada, se realizan pruebas de consolidación unidimensional y se calcula la resistencia al corte no consolidada-no drenada.
Las pruebas se llevan a cabo siguiendo los procedimientos detallados en el Manual de mecánica de suelos, CNA, 5 Edición (Ref. 6).
Los suelos se clasifican según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) a partir de las propiedades índice.
La estratigrafía obtenida en la región de análisis es típica de la Zona III:
De 0 a 4m: Costra superficial, formada por arcillas y limos arenosos de alta plasticidad de consistencia media a firme, con contenidos de agua que varían de 50 a 150% y resistencia no drenada media (cu) de 55 kPa (5.5 t/m2).
De 4 a 29m: Serie arcillosa superior, constituida por arcillas de alta plasticidad de consistencia muy blanda a blanda, con contenidos de agua que varían de 200 a 400% y resistencia no drenada media (cu) de 20 kPa (2 t/m2).
De 29 a 31m: Primera capa dura, formada por limos arenosos de consistencia muy rígida y contenido de agua medio de 50%.
De 31 a 43.5m: Serie arcillosa inferior, formada por arcillas de alta plasticidad de consistencia media a firme y contenido de agua medio de 150%. Intercalada con estratos de arenas limosas muy compactas de hasta 1.5 m de espesor.
De 43.5 a 45m: Depósitos profundos, formados por arenas limosas muy compactas y contenidos de agua menores al 50%.
F.4 Revisión de la seguridad F.4.1 Acciones
En la revisión de la seguridad, se consideran las acciones que se indican en la Tabla F.1.
Tabla F.1 Acciones a considerar en la revisión de la seguridad
Estado límite de falla
Peso de la estructura
Estático Sísmico o dinámico
100% en X+30% en Y 100% en Y+30% en X Estado límite de servicio Wmue Wvmáx. Wvins. MX VX 0.3MY 0.3VY MY VY 0.3MX 0.3VX Wvmed. 17555 4682 2560 17267 1935 5187 581 17267 1935 5187 581 1803 Wmue. = carga muerta, kN
Wvmáx. = carga viva máxima, kN
Wvins. = carga viva instantánea, kN
MX = momento de volteo alrededor del eje X, kN-m
MY = momento de volteo alrededor del eje Y, kN-m
VX = cortante basal en dirección X, kN
VY = cortante basal en dirección Y, kN
Wvmed. = carga viva media, kN
23.75m
23
.75
NTCDCC 2004
F.4.2 Estados límite de falla
Se revisa la capacidad de carga del sistema suelo-losa despreciando el efecto de los pilotes, mediante la desigualdad (3.1) del inciso 3.3 de las Normas (aplicable a cimentaciones someras y desplantadas en suelos cohesivos):
< +
∑
c u c R v Q F c N F p ATabla F.2 Resumen de resultados de la revisión de los estados límite de falla
TIPO DE REVISIÓN ∑Q Fc , kPa
A c N Fu c R +p , kPav
Estático* 61.9 89.9 Dinámico (100% en X y 30% en Y)** 48.5 74.1
Dinámico (30% en X y 100% en Y)** 48.5 74.1 * Primer tipo de combinación
