TALLER PRÁCTICO SOBRE LOS CAMBIOS EN LAS NORMAS TÉCNICAS

COMPLEMENTARIAS DEL REGLAMENTO DEL DF

CimentacionesJunio

2005

G. Auvinet

UN REGLAMENTO ¿ PARA QUÉ ?

SEGURIDAD

RESPONSABILIDAD LEGAL

INCENTIVO PARA LA REALIZACIÓN DE ESTUDIOS

PEDADOGIA (“Check-list”)

ESTADO DEL ARTE

QUE TIPO DE REGLAMENTO ?

CONCISO/DETALLADO ?

LOCAL/NACIONAL ?

RECOMENDACIONES/NORMAS ?

IMPLEMENTACIÓN PRIVADA/OFICIAL ?

REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERALGaceta Oficial del Distrito Federal, 29 de enero de 2004.

NORMAS TÉCNICAS PARA DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACIONESGaceta Oficial del Distrito Federal, Décima Cuarta Época, 6 de Octubre de 2004, Tomo I, No 103 bis.

REGLAMENTO-NTCDCC

Normatividad vigente

Título Primero: Disposiciones generalesTítulo Segundo: Vía pública y otros bienes de uso comúnTítulo Tercero: Directores responsables de obra y corresponsablesTítulo Cuarto : Licencias y autorizacionesTítulo Quinto : Proyectos arquitectónicosTítulo Sexto: Seguridad estructural de las edificacionesTítulo Séptimo: ConstrucciónTítulo Octavo: Uso, operación y mantenimientoTítulo Noveno: Ampliaciones de obrasTítulo Décimo: Demoliciones.Título Undécimo: Visitas de verificación, sanciones y recursos

Reglamento

Notación1. Consideraciones generales2. Investigación del subsuelo3. Verificación de la seguridad de las cimentaciones4. Diseño estructural de la cimentación5. Análisis y diseño de excavaciones6. Muros de contención7. Procedimiento constructivo8. Observación del comportamiento de la cimentación9. Cimentaciones abandonadas10. Cimentaciones sobre rellenos controlados11. Recimentaciones12. Memoria de diseño

Normas Cimentaciones

1. Notación

Se presenta la notación adoptada, en el inciso 1.2.

NTCDCC 2004

17 cambios principales

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)

NTCDCC 2004

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.

NTCDCC 2004

SondeosBase 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 OI 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

PROL. DIV. DEL NO

RTE

XOCHIMILCO - TULYEHUALCO

A V. T L A H U A C

DIS

TRIT

O F

EDER

AL

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 . MÉX . - T

E X .

P E

R I F

É R

I C

O

ESTA

DO

DE

MÉX

ICO

TLAH

UAC

- TU

LYEH

UAL

CO

" 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 KmEscala gráfica

TLAHUAC - CHALCO

C. X I C O

Zonificación geotécnica (NTC, 1995)

Zonificación geotécnica (NTC, 2004)

Depósitos profundos

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.

NTCDCC 2004

Cono eléctrico

Penetrómetro dinámico

Veleta

Presiómetro

Dilatómetro

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.

NTCDCC 2004

Determinación de propiedades dinámicasdel suelo

Cono sísmico

Sonda suspendida

Velocidad de onda de corte

Triaxial cíclico

TriaxialCíclica

Columna Resonante

Columna resonante

tornilloanclado

Contratrabe losa

ZAPATAS LOSA DE CIMENTACIÓN

PILOTES DE PUNTA

PILOTES DE PUNTA PENETRANTE

PILOTES DE CONTROL PILOTES ENTRELAZADOS

muro delcajón

P.B.

losa decimentación

cajón

FormaciónArcillosaSuperior

capa duracapa dura

columnas

cajón

FormaciónArcillosaSuperior

capa dura capa dura

losa decimentación

celda dedeformación 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.

NTCDCC 2004

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

Acciones

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 colindancias2.5cm en presencia de colindancias

NTCDCC 2004

9. Revisión de los criterios para tomar en cuenta lafricción 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.

NTCDCC 2004

Esfuerzo efectivo inducido por la consolidación regional

σ Fricción negativa

Fricción negativa

CIRCULARPILE

MAT

HARD LAYER

CLAY30m

R

Simulación de lafricción negativa

0

5

10

15

20

25

30

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00τXY/SU

Dep

th, 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 1.00τXY/SU

Dep

th, 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 1000Drag force, kN

Dep

th, 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.

NTCDCC 2004

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.

NTCDCC 2004

Superficie de falla

PILA

[ ] [ ] ( ) 21212 ,)( dXdXXXXVVarVVar V∫ ∫Ω Ω

Ω Ω= ρ

Efecto 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 2004

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.

Cimentación abandonada

NTCDCC 2003

16. Recimentaciones (Cap. 11)

Se incluyen lineamientos generales a seguir para la realización de operaciones de recimentación.

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 (primeracombinación 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).

Ejemplo

F.2 Investigación del subsuelo F.2.1 Investigación de las estructuras colindantes, reconocimiento y sondeos Construcciones colindantes: El edificio por cimentar no tiene estructurascolindantes. 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 ( =fD 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 muestrastanto 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 depared delgada tipo Shelby; y un sondeo de cono eléctrico (SCE) a 35 m de profundidad. El número de sondeos propuesto cumple con los requisitos mínimospara 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 alteradasobtenidas con el penetrómetro estándar, se determina el contenido de aguanatural por lo menos cada metro, y en materiales típicos, el límite liquido y el límiteplástico. Asimismo, mediante las muestras “inalteradas” obtenidas con el muestreador de pared delgada, se realizan pruebas de consolidaciónunidimensional 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 deagua 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 plasticidadde consistencia muy blanda a blanda, con contenidos de aguaque 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 consistenciamuy 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 dehasta 1.5 m de espesor.

De 43.5 a 45m: Depósitos profundos, formados por arenas limosas muycompactas 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

23.7

5m

NTCDCC 2004F.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):

< +∑ cu c R v

Q Fc N F p

A

Tabla F.2 Resumen de resultados de la revisión de los estados límite de falla

TIPO DE REVISIÓN ∑ cQ F, kPa

A +u c R vc N F p , kPa

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 ** Segundo tipo de combinación

Estado límite de servicioSin pilotes

NTCDCC 2004

Costra Superficial 1

Costra Superficial 2

Arcilla 1

Arcilla 2

Arcilla 3

Arcilla 5

Capa Dura

Arcilla 4

Losa de Cimentación

Pilote

2m

2m

6m

5m

5m

5m

4m

5m

21m

Radio de influencia

Estado límite de serviciocon pilotes

NTCDCC 2004

NTCDCC 2004

-0.40

-0.30

-0.20

-0.10

0.00

0.10

0.20

0.30

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Número de pilotes

Des

plaz

amie

nto

vert

ical

, m

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Número de pilotes

Ase

ntam

ient

o, m

Asentamiento

Emersiónaparente

a) ETAPA 1

b) ETAPA 2

Selección del número de pilotes

NTCDCC 2004

Muchas gracias