Código de cimentaciones de Costa Rica

Índice de cuadros.................................................................................................12

Índice de figuras...................................................................................................14

Simbología...........................................................................................................16

Prefacio (2da. edición)...........................................................................................23

Prefacio (1a. edición)............................................................................................25

1. El medio soportante y problemas asociados....................................................27

1.1. Introducción................................................................................................................ 27

1.2. Tipos de suelo............................................................................................................. 27

1.2.1. Arcillas de alta expansividad........................................................................ 28

1.2.2. Limos de baja resistencia............................................................................. 29

1.2.3. Rellenos artificiales...................................................................................... 29

1.2.4. Suelos granulares finos de baja densidad..................................................... 31

1.2.5. Suelos tixotrópicos....................................................................................... 31

1.3. Caracterización geotécnica de los suelos.................................................................... 32

1.4. Problemas asociados al medio soportante.................................................................. 33

2. Requisitos mínimos para la ejecución de estudios de suelos...........................35

2.1. Generalidades............................................................................................................. 35

2.2. Naturaleza del proyecto.............................................................................................. 35

2.2.1. Estudios preliminares................................................................................... 36

2.2.2. Estudios para el diseño y construcción........................................................ 36

2.2.3. Estudios de comprobación........................................................................... 36

2.2.4. Estudios de seguimiento............................................................................... 36

2.3. Modelo geotécnico..................................................................................................... 37

2.4. Pruebas de laboratorio................................................................................................ 38

3. Aspectos de seguridad y acciones de diseño.........................................41

3.1. Generalidades............................................................................................................. 41

3.2. Aspectos te.ricos........................................................................................................ 41

3.3. Acciones de dise.o..................................................................................................... 44

3.4. Estado l.mite de falla.................................................................................................. 45

3.4.1. Capacidad de soporte................................................................................... 45

3.4.1.1. M.todo de dise.o por resistencia................................................... 45

3.4.1.2. M.todo de dise.o por esfuerzos de trabajo.................................... 46

3.4.2. Factores de reducci.n y seguridad para otros aspectos................................ 47

3.5. Estado l.mite de servicio............................................................................................ 47

8 C.digo de Cimentaciones de Costa Rica

4. Cimentaciones superficiales.............................................................................51

4.1. Generalidades............................................................................................................. 51

4.1.1. Tipos de cimentaciones superficiales........................................................... 51

4.1.2. Nivel de desplante........................................................................................ 52

4.1.3. Efecto de la rigidez....................................................................................... 53

4.2. Capacidad soportante.................................................................................................. 54

4.2.1. Estimaci.n de la capacidad de soporte......................................................... 54

4.2.2. Cimientos rectangulares o circulares............................................................ 56

4.2.3. Cargas exc.ntricas........................................................................................ 57

4.2.4. Cargas inclinadas.......................................................................................... 59

4.2.5. Suelos estratificados..................................................................................... 59

4.2.6. Cimientos sobre taludes o laderas – base del cimiento inclinada................ 60

4.2.6.1. M.todo de dise.o por resistencia................................................... 60

4.2.6.2. M.todo de esfuerzos de trabajo..................................................... 61

4.2.7. Cimentaciones en roca................................................................................. 61

4.2.7.1. Consideraciones generales............................................................. 61

4.2.7.2. Requisitos de la cimentaci.n en roca............................................. 62

4.2.7.3. Capacidad de soporte..................................................................... 62

4.2.7.4. Estabilidad de la masa rocosa........................................................ 74

4.2.8. Nivel fre.tico............................................................................................... 74

4.2.9. Estructuras vecinas....................................................................................... 75

4.3. Consideraciones de dise.o.......................................................................................... 77

4.3.1. Placas individuales o corridas...................................................................... 77

4.3.2. Cimientos combinados................................................................................. 78

4.3.3. Rellenos de sustituci.n................................................................................. 78

4.3.4. Losas de fundaci.n....................................................................................... 80

4.3.5. Cimentaci.n con pozos................................................................................ 81

4.3.6. Cimentaci.n con bloque r.gido.................................................................... 82

4.4. Recomendaciones sobre suelos especiales................................................................. 84

4.4.1. Cimientos sobre arcillas de alta expansividad.............................................. 84

4.4.2. Cimientos sobre limos de baja resistencia .................................................. 85

4.4.3. Cimientos sobre suelos granulares finos de baja densidad........................... 86

4.4.4. Cimentaciones sometidas a vibraci.n.......................................................... 87

5. Cimentaciones profundas.................................................................................89

5.1. Uso y definiciones...................................................................................................... 89

5.2. Tipos de cimentaciones profundas.............................................................................. 89

5.2.1. Micropilotes................................................................................................. 89

5.2.2. Pilotes........................................................................................................... 90

5.2.3. Pilas o pilares............................................................................................... 90

5.2.4. Cilindros de fundaci.n................................................................................. 91

5.3. Cargas......................................................................................................................... 91

5.3.1. Cargas estructurales...................................................................................... 91

5.3.2. Fricci.n negativa.......................................................................................... 91

5.3.3. Empujes laterales del terreno....................................................................... 92

5.4. Capacidad de carga axial .ltima de los pilotes........................................................... 93

5.4.1. C.lculo est.tico............................................................................................ 93

5.4.2. Capacidad de carga en suelos granulares..................................................... 94

C.digo de Cimentaciones de Costa Rica 9

5.4.2.1. Capacidad de carga en suelos cohesivos

(condici.n no drenada)............................................................................... 96

5.4.3. Correlaciones emp.ricas............................................................................... 98

5.4.4. Pruebas de carga........................................................................................... 98

5.4.5. M.todos basados en la hinca de pilotes....................................................... 98

5.5. Efectos de hinca........................................................................................................ 103

5.6. Pilotes sobre rocas.................................................................................................... 103

5.6.1. Capacidad de carga por punta en roca........................................................ 104

5.6.2. Capacidad de carga por fricci.n entre concreto y roca.............................. 104

5.7. Pilotes sometidos a fuerzas de extracci.n................................................................ 104

5.8. Pilotes con carga lateral............................................................................................ 105

5.8.1. Pilotes cortos.............................................................................................. 105

5.8.2. Pilotes largos.............................................................................................. 106

5.8.3. M.todos alternativos de an.lisis................................................................. 107

5.9. Pilotes en grupo sometidos a momento.................................................................... 108

5.10. Efecto de pilotes en grupo...................................................................................... 109

5.11. Otros aspectos......................................................................................................... 110

5.11.1. P.rdida o aumento de la capacidad de carga del pilote........................... 110

5.11.2. Efectos s.smicos...................................................................................... 111

5.11.3. Flexi.n de pilotes esbeltos en dep.sitos suaves...................................... 111

5.11.4. Da.os a otros pilotes o estructuras durante la hinca............................... 111

5.11.5. Reducci.n de la fricci.n negativa............................................................ 111

5.11.6. Pilotes para viviendas.............................................................................. 111

6. Obras de retenci.n y excavaciones................................................................113

6.1. Generalidades........................................................................................................... 113

6.2. Empuje de tierras...................................................................................................... 113

6.2.1. Condici.n de empuje.................................................................................. 113

6.2.2. Teor.as para el c.lculo de empuje.............................................................. 119

6.2.2.1. Teor.a de Rankine........................................................................ 119

6.2.2.2. Teor.a de Coulomb....................................................................... 121

6.2.3. Coeficientes de empuje.............................................................................. 124

6.2.4. Empuje din.mico....................................................................................... 127

6.3. Consideraciones de dise.o........................................................................................ 129

6.3.1. Capacidad soportante................................................................................. 129

6.3.2. Estabilidad contra el deslizamiento............................................................ 130

6.3.3. Estabilidad contra el volcamiento.............................................................. 131

6.3.4. Estabilidad global....................................................................................... 131

6.3.5. Estabilidad interna...................................................................................... 131

6.3.6. Deformaciones........................................................................................... 132

6.4. Casos especiales....................................................................................................... 132

6.4.1. Arcillas expansivas..................................................................................... 132

6.4.2. Suelos parcialmente saturados................................................................... 133

6.4.3. Presiones hidrost.ticas............................................................................... 133

6.5. Aspectos constructivos.............................................................................................. 134

6.5.1. Estabilidad durante la construcci.n........................................................... 134

6.5.2. Filtros y drenajes........................................................................................ 134

6.5.3. Material de relleno..................................................................................... 136

10 C.digo de Cimentaciones de Costa Rica

6.6. Excavaciones............................................................................................................ 137

6.6.1. Estabilidad de las paredes.......................................................................... 137

6.6.2. Falla por capacidad soportante en el fondo................................................ 138

6.6.3. Sifonamiento o falla del fondo por subpresiones....................................... 139

6.6.4. Da.os en estructuras vecinas por deformaciones....................................... 140

7. Deformaciones y asentamientos....................................................................141

7.1. Generalidades........................................................................................................... 141

7.1.1. Introducci.n al problema........................................................................... 141

7.1.2. Definiciones................................................................................................ 142

7.2. Determinaci.n de las propiedades de deformabilidad del medio soportante........... 143

7.2.1. Comportamiento de los diferentes tipos de suelo...................................... 143

7.2.2. Propiedades del suelo para el c.lculo de asentamientos............................ 143

7.3. C.lculos de esfuerzos en la masa del suelo debidos a la presi.n de fundaci.n....... 144

7.3.1. M.todos de c.lculos de esfuerzos.............................................................. 144

7.3.2. M.todos num.ricos para el c.lculo de esfuerzos....................................... 145

7.3.3. Distribuci.n de esfuerzos en la masa de suelo........................................... 145

7.3.3.1. Cimentaciones superficiales......................................................... 145

7.3.3.2. Grupos de pilotes......................................................................... 145

7.4. C.lculo de asentamientos......................................................................................... 145

7.4.1. Componentes del asentamiento total de la cimentaci.n superficial........... 146

7.4.2. C.lculo del asentamiento inmediato (el.stico).......................................... 146

7.4.3. C.lculo del asentamiento por consolidaci.n.............................................. 146

7.4.4. C.lculo del asentamiento por consolidaci.n secundaria............................ 147

7.4.5. C.lculo del asentamiento del grupo de pilotes........................................... 147

7.4.5.1. Definici.n..................................................................................... 147

7.4.5.2. Asentamientos por consolidaci.n para grupos

de pilotes en suelos cohesivos............................................................. 148

7.4.5.3. Asentamientos el.sticos para grupos

de pilotes en suelos no cohesivos........................................................ 148

7.5. Consideraciones especiales....................................................................................... 148

7.5.1. Confiabilidad de los c.lculos de asentamientos......................................... 148

7.5.2. Asentamientos debidos a sismos................................................................ 149

7.5.3. Evaluaci.n de asentamientos en cimentaciones compensadas.................. 149

7.5.4. Esfuerzos y asentamientos en suelos estratificados o anisotr.picos.......... 150

7.5.5. Estructuras sobre rellenos.......................................................................... 150

8. Temas especiales............................................................................................151

8.1. Efectos de los sismos en los suelos.......................................................................... 151

8.1.1. El fen.meno de la licuaci.n....................................................................... 151

8.1.2. Tipos de falla del terreno............................................................................ 151

8.1.2.1. Desplazamiento o corrimiento lateral.......................................... 152

8.1.2.2. Oscilaci.n del terreno.................................................................. 152

8.1.2.3. Flujo............................................................................................. 152

8.1.2.4. P.rdida de la capacidad de soporte.............................................. 152

8.1.2.5. Factores que inciden en la ocurrencia y

desarrollo de la licuaci.n.................................................................... 154

8.1.3. Evaluaci.n de susceptibilidad.................................................................... 154

8.1.3.1. Criterios hist.ricos....................................................................... 154

C.digo de Cimentaciones de Costa Rica 11

8.1.3.2. Criterios geol.gicos..................................................................... 154

8.1.3.3. Criterios de composici.n............................................................. 155

8.1.3.4. Criterios de estado inicial del suelo............................................. 155

8.1.4. Metodolog.as de an.lisis............................................................................ 156

8.1.4.1. M.todos de grado 1...................................................................... 156

8.1.4.2. M.todos de grado 2...................................................................... 157

8.1.4.3. M.todos de grado 3...................................................................... 158

8.1.5. Evaluaci.n de los efectos de la licuaci.n de suelos................................... 161

8.1.6. Potencial de licuaci.n en Costa Rica......................................................... 161

8.1.7. Medidas correctivas para disminuir el potencial de licuaci.n................... 162

8.2. Mejoramiento de suelos............................................................................................ 162

8.3. Aspectos ambientales................................................................................................ 165

8.3.1. Generalidades............................................................................................. 165

8.3.2. .mbito de aplicaci.n................................................................................. 166

8.3.3. Recomendaciones espec.ficas.................................................................... 167

8.3.3.1. Rellenos sanitarios....................................................................... 167

8.3.3.2. Botaderos..................................................................................... 167

8.3.3.3. Laderas y cortes........................................................................... 168

8.3.3.4. Tajos y canteras............................................................................ 168

9. Instrumentaci.n e inspecci.n.........................................................................169

9.1. Instrumentaci.n........................................................................................................ 169

9.2. Inspecci.n................................................................................................................. 171

Referencias.........................................................................................................173