Ntp Para Ensayos De Suelo

NTP PARA ENSAYOS DE SUELO

E 050 SUELOS Y CIMENTACIONES

I.

GENERALIDADES

1.1. OBJETIVO Establecer los requisitos para la ejecución de estudios de mecánica de suelos ya sea con fines de cimentación, de edificación y otras obras indicadas en la norma. 1.2. AMBITO DE APLICACIÓN  Es aplicable para la cimentación de edificaciones y otras obras.  Comprende todo el territorio nacional.  No toma en cuenta los efectos de geodinámica externa.  Las exigencias de esta norma son mínimas.

1.3. OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS Casos donde existe obligatoriedad a) Edificaciones en general, que alojen gran cantidad de personas, equipos costosos o peligrosos. b) Cualquier edificación que ocupe, individualmente o conjuntamente, más de 500m2 de área techada. c) Cualquier edificación de cuatro o más pisos de altura, cualquiera sea su área. d) Edificaciones industriales. e) Edificaciones especiales. f) Cualquier edificación que requiera el uso de pilotes, pilares o plateas de fundación. g) Cualquier edificación adyacente a taludes o suelos que puedan poner en peligro su estabilidad. Casos donde no existe obligatoriedad Solo en casos de lugares con condiciones de cimentación conocida, sin problemas especiales de cimentación, con área techada menor a 500m2, de hasta tres pisos y sin sótano. El PR podrá asumir los valores de la Presión Admisible del Suelo, profundidad de cimentación y cualquier otra consideración concerniente a la Mecánica de Suelos, basándose en no menos de tres puntos de investigación hasta una profundidad mínima.

1.4. ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS (EMS) Son aquellos que cumplen con todos los requisitos de la presente Norma. Su objetivo es estudiar los diferentes comportamientos de los suelos y sus respuestas ante las solicitaciones estáticas y dinámicas de las diferentes edificaciones.

1.5. ALCANCE DEL EMS La información del EMS es válida solamente para el área y tipo de obra indicadas en el informe firmado por el PR. Los resultados e investigaciones de campo y laboratorio, así como el análisis, conclusiones y recomendaciones del EMS, sólo se aplicarán al terreno y edificaciones comprendidas en el mismo. No podrán emplearse en otros terrenos, para otras edificaciones, o para otro tipo de obra.

1.6. RESPONSABILIDAD PROFESIONAL POR EL EMS Todo EMS deberá ser firmado por el PR que, por lo mismo, asume la responsabilidad del contenido y de las conclusiones del informe. El PR no podrá delegar a terceros dicha responsabilidad.

1.7. RESPONSABILIDAD POR APLICACIÓN DE LA NORMA Las entidades encargadas de otorgar la ejecución de las obras y la Licencia de Edificación son las responsables de hacer cumplir esta Norma. Dichas entidades no autorizarán la ejecución de las obras, si el proyecto no cuenta con un EMS.

1.8. INTERPRETACIÓN DE LA NORMA La interpretación de la presente Norma sólo podrá ser realizada por un Ingeniero Civil, registrado y habilitado por el Colegio de Ingenieros del Perú.

1.9. RESPONSABILIDAD DEL SOLICITANTE Proporcionar información indicada y garantizar el libre acceso al terreno para efectuar la investigación del campo.

II. ESTUDIOS

2.1. INFORMACION PREVIA 2.1.1. DEL TERRENO A INVESTIGAR a) Plano de ubicación y accesos. b) Plano topográfico con curvas de nivel. c) La situación legal del terreno. 2.1.2. DE LA OBRA A CIMENTAR a) Características Generales. b) Los movimientos de tierras ejecutados y los previstos en el proyecto.

2.1.3. DATOS GENERALES DE LA ZONA  Usos anteriores del terreno.  Construcciones antiguas que puedan afectar al EMS. 2.1.4. DE LOS TERRENOS COLINDANTES  Datos disponibles sobre EMS efectuados. 2.1.5. DE LAS EDIFICACIONES ADYACENTES  Número de pisos incluido sótanos, tipo y estado de las estructuras. 2.1.6. OTRA INFORMACION  Cuando el PR lo considere necesario, deberá incluir cualquier otra información de carácter técnico, relacionada con el EMS, que pueda afectar la capacidad portante, deformabilidad y/o la estabilidad del terreno.

2.2. TECNICAS DE INVESTIGACION 2.2.1. TECNICAS DE INVESTIGACION DE CAMPO

2.2.2.

APLICACIÓN DE LAS TECNICAS DE INVESTIGACION

La investigación de campo se realizará de acuerdo a lo indicado en el presente Capítulo, respetando las cantidades, valores mínimos y limitaciones que se indican en esta Norma y adicionalmente, en todo aquello que no se contradiga, se aplicará lo indicado en la NTP 339.162:2001.

2.2.3. SUELOS

CORELACION ENTRE ENSALLOS Y PROPIEDAD DE LOS

En base a los parámetros obtenidos en los ensayos “in situ” y mediante correlaciones debidamente comprobadas, el PR puede obtener valores de resistencia al corte no drenado, ángulo de fricción interna, relación de pre consolidación, relación entre asentamientos y carga, coeficiente de balasto, módulo de elasticidad, entre otros.

2.2.4.

TIPOS DE MUESTRA

2.2.5.

ENSAYOS DE LABORATORIO

2.2.6.

COMPATIBILIZACION DE PERFILES ESTRATIGRAFICOS

En el laboratorio se seleccionarán muestras típicas para ejecutar con ellas ensayos de clasificación. Como resultado de estos ensayos, las muestras se clasificarán, en todos los casos, de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos – SUCSNTP 339.134:1999 y los resultados de esta clasificación serán comparados con la descripción visual – manual NTP 339.150:2001 obtenida para el perfil estratigráfico de campo, procediéndose a compatibilizar las diferencias existentes a fin de obtener el perfil estratigráfico definitivo, que se incluirá en el informe final.

2.3. PROGRAMA DE INVERSION 2.3.1. GENERALIDADES Un programa de investigación de campo y laboratorio se define mediante: a) b) c) d) e) f)

Condiciones de frontera. Números de puntos a investigar. Profundidad a alcanzar en cada punto. Distribución de los puntos en el terreno. Número y tipo de muestra a extraer. Ensayos a realizar, In situ y en el laboratorio.

2.3.2. PROGRAMA DE INVESTIGACION MINIMO – PIM a) Condiciones de frontera Tienen como objetivo la comprobación de las características del suelo, supuestamente iguales a las de los terrenos colindantes ya edificados. Serán de aplicación cuando se cumplan simultáneamente las siguientes condiciones: a-1) No existen en los terrenos colindantes grandes irregularidades como afloramientos rocosos, fallas, ruinas arqueológicas, estratos erráticos, rellenos o cavidades. a-2) No existen edificaciones situadas a menos de 100 metros del terreno a edificar que presenten anomalías como grietas o desplomes originados por el terreno de cimentación. a-3) El tipo de edificación a cimentar es de la misma o de menor exigencia que las edificaciones situadas a menos de 100 metros.

a-4) El número de plantas del edificio a cimentar (incluidos los sótanos), la modulación media entre apoyos y las cargas en éstos son iguales o inferiores que las correspondientes a las edificaciones situadas a menos de 100 metros. a-5) Las cimentaciones de los edificios situados a menos de 100 metros y la prevista para el edificio a cimentar son de tipo superficial. a-6) La cimentación prevista para el edificio en estudio no profundiza respecto de las contiguas más de 1,5 metros.

b) Número de puntos de investigación

c) Profundidad mínima a alcanzar en cada punto de la investigación c-1) Cimentación superficial

Dónde:

Df = En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno o desde el nivel del piso terminado, hasta el fondo de la cimentación, la que resulte menor. En edificaciones con sótano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y el fondo de la cimentación, excepto en el caso de cimentación con plateas o subsolados. h= Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y la superficie del terreno natural. z= 1,5 B; siendo Bel ancho de la cimentación prevista de mayor área.

c-2) Cimentación profunda

Dónde: Df = En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el extremo de la cimentación profunda (pilote, pilares, etc.). En edificaciones con sótano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y el extremo de la cimentación profunda. h= Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y la superficie del terreno natural. z= 6,00 metros, en el 80 % de los sondeos y 1,5 B, en el 20 % de los sondeos, siendo Bel ancho de la cimentación, delimitada por los puntos de todos los pilotes o las bases de todos los pilares.

d) Distribución de los puntos de investigación Se distribuirán adecuadamente, teniendo en cuenta las características y dimensiones del terreno así como la ubicación de las estructuras previstas cuando éstas estén definidas.

e) Número y tipos de muestras a extraer

Cuando el plano de apoyo de la cimentación prevista no sea roca, se tomará en cada sondaje una muestra tipo Mab por estrato, o al menos una cada 2 metros de profundidad hasta el plano de apoyo de la cimentación prevista Df y a partir de éste una muestra tipo Mib o Mit cada metro, hasta alcanzar la profundidad p, tomándose la primera muestra en el propio plano de la cimentación. Cuando no sea posible obtener una muestra tipo Mib o Mit, ésta se sustituirá por un ensayo “in situ” y una muestra tipo Mab.

f)

Ensayos a realizar, In situ y en el laboratorio

Se realizarán, sobre los estratos típicos y/o sobre las muestras extraídas según las normas aplicables indicadas en las Tablas 3 y 5. Las determinaciones a realizar, así como el número de muestras a ensayar será determinado por el PR.

2.4. INFORME DEL EMS El informe del EMS comprenderá: 2.4.1. MEMORIA DESCRIPTIVA a) Resumen de las condiciones de cimentación. b) Información previa. c) Exploración de campo. d) Ensayos de laboratorio. e) Perfil del suelo. f) Nivel de Napa Freática. g) Análisis de cimentación. h) Efecto del sismo. i) Parámetros para el diseño y construcción de obras de sostenimiento. j) Análisis adicionales. 2.4.2. PLANOS YPERFILES DE SUELOS  Plano de ubicación del programa de exploración.  Perfil estratigráfico por punto investigado. 2.4.3. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

III. IV. V. VI.

ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION. CIMENTECIONES SUPERFICIALES. CIMENTACIONES PROFUNDAS. PROBLEMAS ESPECIALES DE CIMENTACION.

ANEXO I ANEXO II ANEXO III

ENSAYOS “IN SITU” Los ensayos "in situ" son literalmente los que se realizan en el mismo lugar donde se encuentra el objeto de análisis. En geotecnia, se aplica el término a los ensayos que se realizan sobre un terreno para determinar sus características. En construcción suele emplearse para definir los ensayos de materiales a pie de obra, sobre todo en los elementos de cimentación. También se realizan ensayos in situ en otros campos, tales como medio ambiente (mediciones de ruido y contaminación principalmente), agricultura, etc.

Hay una gran variedad de ensayos "in situ", que pueden agruparse atendiendo a diversos criterios: 

Ensayos cuyo objetivo es determinar algún tipo de índice que permita una clasificación cualitativa o semicuantitativa del tipo de terreno y su consistencia. Los ensayos o pruebas de penetración, entran dentro de este grupo. Existen intentos de interpretación más refinada, que permitan obtener los parámetros mecánicos del suelo, pero ello no puede considerarse alcanzado para todos los tipos de suelo. 

Ensayos en los que, gracias a un mejor control de las condiciones de carga y contorno, es posible una interpretación cuantitativa, aunque sea preciso hacer alguna hipótesis simplificativa. No se trata necesariamente de ensayos caros o complicados. 

Por último, cabe considerar como ensayos "in situ" los que corresponden a ensayar, a escala natural o algo reducida, elementos reales. La interpretación entonces, puede consistir en una extrapolación directa de los resultados al comportamiento real de la obra. Por otra parte, los ensayos "in situ" difieren también entre sí en cuanto a su finalidad, que va desde el reconocimiento general para identificación de tipos de suelos, a ensayos complejos y costosos sobre elementos de cimentación que requieren grandes medios para su ejecución. Se podrían considerar englobados dentro del grupo de los ensayos "in situ" a los métodos geofísicos y a las pruebas de penetración. No obstante, tienen características particulares, y constituyen por sí mismos elementos importantes en el reconocimiento del terreno.

Los principales tipos de ensayos "in situ" en terrenos, son:

ENSAYO PRESIOMÉTRICO El ensayo presiométrico es uno de los ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar un reconocimiento geotécnico. Consiste en la aplicación a las paredes de un sondeo, de una presión radial creciente, llegando o no hasta la condición límite de rotura del terreno. Para ello se introduce en el sondeo, previamente perforado, el elemento de ensayo. Éste consiste en una célula cilíndrica, de pared lateral flexible, a cuyo interior, una vez colocada a la profundidad deseada, se aplica una presión mediante inyección de un fluido, midiéndose la expansión radial de la pared en función de la presión aplicada. En algunos aparatos, pensados para el ensayo de rocas o suelos duros, la célula presiométrica lleva incorporados unos sensores palpadores para medir directamente las deformaciones, que son pequeñas. En este caso, el fluido inyectado para medir la presión puede ser un gas. A los presiómetros para rocas se les suele llamar "dilatómetros", si bien existe una cierta confusión respecto al empleo de ambos vocablos, que en lo demás son equivalentes. La utilidad de este ensayo radica en gran parte en el hecho de que existen soluciones analíticas sencillas, tanto en rango elástico como en rotura, que permiten interpretar adecuadamente el ensayo, sobre todo en suelos arcillosos (carga sin drenaje).

ENSAYO DE MOLINETE

El ensayo de molinete (o ensayo de veleta de campo) es uno de los ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar un reconocimiento geotécnico. Se utiliza para la medida de la resistencia al corte sin drenaje de arcillas en profundidad. Se trata de un ensayo de aplicación relativamente poco frecuente. Consiste en introducir a partir del fondo de un sondeo, una varilla que lleva en su extremo un molinete con cuatro aspas. Al llegar a la profundidad deseada, se hace girar el molinete hasta producir la rotura del suelo. Las condiciones de carga no permiten la determinación de la deformabilidad del suelo. Únicamente se puede obtener la resistencia al corte sin drenaje suponiendo que la rotura se produce según una superficie cilíndrica que envuelve las aspas.

ENSAYO DE PLACA DE CARGA

El ensayo de placa de carga es uno de los ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar un reconocimiento geotécnico. Consiste en aplicar una carga sobre una placa (generalmente rígida), colocada sobre la superficie del terreno, y medir los asientos producidos. Puede llegarse a la condición límite de rotura de la muestra, es decir donde termina el ensayo, de no fallar, se toma los valores máximos a los cuales se asignan a los suelos no friccionantes. Las normativas utilizadas actualmente para la realización de estos ensayos son las UNE 103808:2006, UNE 103807:2008 y ASTM E2835-11. Previamente a estas normativas se utilizó la NLT 357, y antes de esta, solo existían normas en Alemania (DIN 18134) y Suiza (SNV-40317 y STB-59). En rellenos compactados se suele emplear este ensayo como elemento de control de la capacidad portante de la explanada. Con este fin, se utilizan placas de diámetros de 30, 45 ó 60 centímetros, y se aplican tensiones reducidas, sin llegar a rotura, determinando únicamente la deformabilidad del terreno. En suelos naturales este ensayo puede realizarse en superficie, o en el interior de una cata realizada previamente. La interpretación del ensayo es inmediata, tanto en deformabilidad como en resistencia, aplicándose las soluciones clásicas de Elasticidad y Plasticidad, para la obtención de los parámetros correspondientes. En ocasiones, se emplea este ensayo para determinar la deformabilidad del terreno para la cimentación de grandes obras en macizos rocosos (como presas, o túneles a presión). Suele entonces acudirse a placas de mayor tamaño, de hasta 1 metro de diámetro o lado, o incluso más. También se miden los asientos de la placa de puntos situados a diversas profundidades. Las grandes cargas que hay que aplicar requieren disponer un elemento de reacción muy importante, que a menudo es el aspecto más complicado del ensayo. El problema se simplifica si el ensayo se realiza en el interior de una galería: se hacen entonces dos ensayos, sobre las dos paredes opuestas. Esta situación es relativamente frecuente, dado que en general se desea conocer la deformabilidad del macizo a una cierta profundidad, eliminado la zona más meteorizada.

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

El ensayo de corte directo "in situ" es uno de los ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar el reconocimiento geotécnico de un terreno. Los ensayos de corte "in situ" obedecen a los mismos principios y metodologías que los de laboratorio. Su empleo más típico es la determinación de la resistencia al corte de diaclasas o planos de debilidad de macizos rocosos. Para ello, se talla un bloque de roca de las dimensiones requeridas, de forma que el plano que se desea ensayar se sitúe en la base del bloque. El tallado se hace a mano, de la forma más cuidadosa posible. A continuación, se rodea el bloque con un marco metálico, y se rellena el hueco entre el bloque y el marco con mortero (construcción). Una vez endurecido, se aplica la carga normal mediante gatos hidráulicos. Posteriormente se aplica la carga tangencial, también mediante gatos. Esta carga suele tener una cierta inclinación para evitar momentos sobre la base del bloque que impliquen distribuciones de tensiones no uniformes a lo largo del plano de rotura. Son usuales bloques de dimensiones de 50 cm x 50 cm, si bien se han realizado ensayos sobre áreas mayores. Al igual que en los ensayos de placa de carga, es frecuente recurrir a la ubicación en galerías. La interpretación del ensayo es directa. Se miden desplazamientos en dirección horizontal y vertical. Se obtienen resultados sobre la deformabilidad de la diaclasa ensayada (módulos normal, transversal y de dilatación), así como su resistencia al corte. La razón de ensayar bloques de gran tamaño suele ser el análisis de la influencia de rugosidades de gran escala en la resistencia. En el caso de suelos o rocas blandas, puede ocurrir que la carga vertical esté relativamente próxima al valor límite de hundimiento. En estas circunstancias, la rotura no se produce por deslizamiento a lo largo del plano de la base, sino por fallo en la zona inferior, como una zapata con carga inclinada, y como tal debe interpretarse.

ENSAYO DE PERMEABILIDAD El ensayo de permeabilidad es uno de los ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar un geotécnico. Existen diferentes formas de ensayo que pueden agruparse en tres: ensayos de permeabilidad en calicatas, en sondeos y en pozos. En cualquier caso, se obtiene la permeabilidad media de la zona afectada por el ensayo, que varía entre unos decímetros a centenares de metro. Siempre existe la incertidumbre sobre la razón de anisotropía en permeabilidad del terreno y, en terrenos formados por varios materiales, sobre las relaciones entre las permeabilidades de cada uno. Con determinadas disposiciones de ensayo, es posible obtener datos que permitan la estimación de estas razones, pero en general es un factor desconocido en la interpretación del ensayo.

 ENSAYOS EN CALICATAS: En calicatas, es posible la realización de ensayos de permeabilidad mediante llenado de agua hasta una cota superior al nivel freático circundante, y luego midiendo el descenso del nivel de agua en la cata con el tiempo, o bien achicando el agua del interior y dejando posteriormente recuperar el nivel. En cualquier caso, el ensayo permite, mediante la aplicación de la formulación correspondiente, estimar el coeficiente de permeabilidad midiendo el tiempo de recuperación.

 ENSAYOS EN SONDEOS: Las mismas variantes de ensayo son posibles en sondeo (ensayos Lefranc). Para el ensayo, se levanta algo la entubación, dejando una porción de sondeo en el fondo sin entubación lateral. A continuación se realiza el ensayo, en cualquiera de sus modalidades (carga fija o variable, alimentación o achique de agua). En el caso de ensayos de carga constante, se mantiene el nivel de agua en el sondeo mediante la adición de un determinado caudal. El caudal que se filtra, depende de la permeabilidad, de la forma:

Siendo H la diferencia de niveles de agua entre el interior del sondeo y el nivel freático, y k el coeficiente de permeabilidad del suelo. El factor de proporcionalidad, n, depende de las condiciones de control de cada caso (diámetro del sondeo, longitud de la zona sin entubación, proximidad de estratos impermeables, etc.)

Para

Para En el caso de ensayos de carga variable, se mide lo que desciende el nivel de agua en un tiempo determinado. La expresión correspondiente es:

Siendo y los valores de H en los tiempos y respectivamente, el diámetro de la entubación en la zona de oscilación del nivel de agua. Los valores de n varían según las características de la entubación y del terreno en que se realiza. Los resultados de los ensayos son muy sensibles a algunos factores de la ejecución como la limpieza del fondo del sondeo, la posibilidad de filtraciones por el contacto de la tubería y el terreno, etc. Otros ensayos en sondeo son los denominados ensayos Lugeon, consistentes en inyectar agua a presiones crecientes, en un tramo limitado por dos obturadores. Se define la unidad Lugeon como la permeabilidad que permite la admisión de 1 litro de agua por minuto y por metro lineal de sondeo, a una presión de 1 MP a (10 kp/cm²). Este ensayo se emplea en macizos rocosos, para definir la inyectabilidad de cimientos de presas de fábrica.  ENSAYOS EN POZOS:

Cuando la permeabilidad del terreno es un factor crítico, como ocurre en grandes excavaciones bajo el nivel freático, el método más fiable es la ejecución de ensayos de bombeo en pozo, en régimen transitorio o permanente. Se trata de ensayos costosos, pues implican la excavación del pozo de bombeo, y de los sondeos para alojamiento de los piezómetros que permitan medir la evolución de la superficie libre del agua a distintas distancias del pozo. La interpretación de los resultados del ensayo depende de las condiciones de contorno en cada caso particular. Tanto el diseño del ensayo como la supervisión de su ejecución y su interpretación, requieren la intervención de técnicos especialistas en el tema.

ENSAYOS SOBRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Los ensayos sobre elementos estructurales son un tipo de ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar un reconocimiento geotécnico. En líneas generales, la interpretación de cada ensayo se realiza mediante análisis inverso (back-analysis) del elemento correspondiente. Con carácter general, estos ensayos pueden ser de dos tipos:  Ensayos sobre elementos reales, que forman parte de la estructura geotécnica (generalmente cimentación), a una carga no superior a la de proyecto.  Ensayos sobre elementos adicionales, construidos especialmente para su ensayo, y que pueden, por tanto, ser cargados hasta rotura. En cualquier caso, se deben medir las deformaciones. Como resultados del ensayo se obtienen la admisibilidad de estas deformaciones, es decir, el cumplimiento de las condiciones de proyecto, y los parámetros de deformabilidad del terreno. En el segundo caso, se obtienen además la comprobación del coeficiente de seguridad frente a rotura, y los parámetros de resistencia del terreno. Dentro de estos ensayos cabe considerar:      

Control de hinca de pilotes. Pruebas de carga (horizontal o vertical) de pilotes. Ensayos de integridad en pilotes y pantallas. Control de asientos en: Cimentaciones. Terraplenes experimentales o reales para análisis de consolidación.

También se podrían citar los análisis realizados "a posteriori" (back-analysis) a partir de los datos obtenidos de la observación de una rotura accidental de una estructura geotécnica.