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LIBRO: PRY. PROYECTO
TEMA: CAR. Carreteras
PARTE: 8. PROYECTO DE CIMENTACIONES
TÍTULO: 01. Cimentaciones Superficiales CAPÍTULO: 004. Revisión del Estado Límite de Servicio de Cimentaciones Superficiales A. CONTENIDO Esta Norma contiene los criterios generales para la revisión del estado límite de servicio de las cimentaciones superficiales, a que se refieren las Normas N·PRY·CAR·8·01·0 01 , Ejecución de Proyectos de Cimentaciones Superficiales y N·PRY·CAR·8·01·0 02 , Selección del Tipo de Cimentación Superficial y Dimensionamiento Preliminar. B. DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN El estado límite de servicio es la condición extrema en la que la cimentación con la estructura que ésta soporta se asienta más de lo tolerable y deja de cumplir satisfactoriamente con el servicio o la función para la cual fue diseñada, produciendo desniveles, fisuras o agrietamientos que transmiten una sensación de inseguridad o pérdida de bienestar en los usuarios, debido a los movimientos del material de desplante. La revisión del estado límite de servicio consiste en estimar los asentamientos de las cimentaciones superficiales en proyecto y revisar su seguridad verificando que no sean mayores que los asentamientos tolerables para cumplir satisfactoriamente con el servicio o función para la que fue diseñada la estructura. Los asentamientos se clasifican en: B.1. ASENTAMIENTOS TOTALES Los asentamientos totales del material de desplante de las cimentaciones son el resultado de acumular para cada uno de los estratos que subyacen a la cimentación los siguientes:
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2 de 8 SCT B.1.1. Asentamientos inmediatos Los asentamientos inmediatos se deben a la aplicación de la carga, como resultado de la deformación elástica del subsuelo sin cambio alguno en el contenido de agua. B.1.2. Asentamientos por consolidación del subsuelo Los asentamientos por consolidación son consecuencia principalmente de la reducción del volumen del subsuelo debido a la expulsión de una parte de su agua a través de sus poros. Estos asentamientos se presentan en dos etapas, como asentamientos primarios que ocurren durante el tiempo en que se expulsa el agua y asentamientos secundarios como consecuencia del flujo viscoso que se activa después de que toda el agua drenable ha sido expulsada. B. 2. ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES Se presentan cuando se tienen diferentes asentamientos de un punto a otro de la cimentación, debido a que el asentamiento tiene un cambio de magnitud y de distribución de esfuerzos. La diferencia de asentamientos puede ser generada por la heterogeneidad del subsuelo o por una variación importante de la carga que transmite la estructura a la cimentación, la cual puede causar riesgo de inestabilidad en la cimentación. C. REFERENCIAS Esta Norma se complementa con las siguientes: NORMAS Y MANUAL DESIGNACIÓN Ejecución de Proyectos de Cimentaciones Superficiales ……….…........................................ N·PRY·CAR·8·01· Selección del Tipo de Cimentación Superficial y Dimensionamiento Preliminar …………………… N·PRY·CAR·8·01· Revisión del Estado Límite de Servicio de Cimentaciones Superficiales ............................... M·PRY·CAR·8·01·
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4 de 8 SCT E.1. 2 .2. Asentamientos por consolidación del subsuelo a) Asentamientos primarios En arcillas o limos de baja o alta plasticidad, total o parcialmente saturados, los asentamientos por consolidación del subsuelo bajo los incrementos de esfuerzos que transmiten las cimentaciones superficiales y las cargas de las estructuras, se calcularán de acuerdo con lo indicado en el Manual M·PRY·CAR·8·01·004, Revisión del Estado Límite de Servicio de Cimentaciones Superficiales , usando los parámetros obtenidos de pruebas de consolidación unidimensional en laboratorio, realizadas en muestras inalteradas representativas. b) Asentamientos secundarios En subsuelos con alto contenido de materia orgánica y arcillas suaves, que pueden presentar asentamientos secundarios, estos se calcularán de acuerdo con lo indicado en el Manual M·PRY·CAR·8·01·004, Revisión del Estado Límite de Servicio de Cimentaciones Superficiales , empleando las curvas tiempo- deformación resultantes de las pruebas de consolidación unidimensional realizadas en muestras inalteradas representativas. E.1. 3. Asentamientos diferenciales Los asentamientos diferenciales se determinarán calculando los asentamientos totales a que se refiere el Inciso E.1.2. de esta Norma, para distintos puntos dentro y fuera del área cargada por la cimentación superficial, haciendo intervenir la rigidez de ésta y en el caso de puentes y estructuras similares, para los distintos apoyos que lo conforman incluyendo sus terraplenes de acceso. E.1. 4. Cuando sea el caso, se considerarán también otros factores que puedan incidir en los asentamientos de las cimentaciones superficiales, como sobrecargas de terraplenes, empujes laterales de tierras, hundimientos regionales y efectos dinámicos de sismos o viento.
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E.2. DETERMINACIÓN DE LOS ASENTAMIENTOS INMEDIATOS EN
ROCAS
E.2.1. Se calcularán los asentamientos inmediatos en rocas para el caso de zapatas aisladas o zapatas corridas, de acuerdo con lo indicado en el Manual M·PRY·CAR· 8 · 01 · 004 , Revisión del Estado Límite de Servicio de Cimentaciones Superficiales. E.2. 2. Para la determinación de los asentamientos inmediatos en rocas, se tomará en cuenta la alteración, fracturamiento y oquedades que afecten al macizo rocoso, para evaluar la deformación y, en su caso, limitar la magnitud de la descarga. E.3. REVISIÓN DE LA SEGURIDAD Se revisará la seguridad de la cimentación superficial evaluando las condiciones más críticas que puedan presentarse durante la construcción e inmediatamente después de que sea puesta en servicio la estructura y a lo largo de la vida útil de ésta, de acuerdo con lo siguiente: E.3.1. Las cimentaciones superficiales, de acuerdo con su tipo y la estructura que soportarán, se proyectarán para cumplir con las tolerancias de los asentamientos totales y diferenciales, que se indican en los Incisos E.3.3. y E.3.4. de esta Norma, así como soportar las cargas que les transmitirá la estructura y otros efectos externos que pudieran presentarse. E.3. 2. Una vez determinada la magnitud de los asentamientos, se verificará que se cumpla con las tolerancias, de acuerdo con la función y el tipo de estructura, su vida útil remanente y las consecuencias que tendrían asentamientos inaceptables en el comportamiento de la estructura y de obras inducidas próximas a ella. Cuando no se cumpla con las tolerancias, la cimentación superficial será revisada en sus dimensiones, rigidez y esfuerzos que transmite, para satisfacer las tolerancias y se propondrán los cambios en el diseño que sean necesarios. E.3.3. Límites máximos tolerables de la distorsión angular (´/ l ) E.3.3.1. Se calculará la distorsión angular (´/ l ), usando la siguiente expresión: Distorsión Angular (´/ l ) =
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N·PRY·CAR· 8 · 01 ·004/ SCT 7 de 8 horizontales y verticales combinados. Cuando la ocurrencia simultánea de estos dos movimientos sea posible, los movimientos horizontales serán de hasta dos coma cinco (2,5) centímetros. Cuando se prevea que los desplazamientos verticales serán pequeños, los movimientos horizontales serán de hasta tres coma ocho (3,8) centímetros. Cuando los movimientos estimados o reales excedan los límites indicados en este Párrafo, se considerarán análisis especiales y se tomarán medidas durante el diseño para limitarlos. E.3. 4. Límites máximos tolerables para asentamientos e inclinaciones E.3.4.1. En puentes y estructuras similares los asentamientos diferenciales entre la superestructura y los terraplenes de acceso, serán de hasta dos coma cinco (2,5) centímetros. E.3.4.2. Para edificaciones, los límites máximos tolerables de asentamientos e inclinaciones serán los indicados en la Tabla 2 de esta Norma. Además, se revisará que los movimientos y deformaciones no causen daños a la propia estructura, sus instalaciones, acabados y elementos no estructurales, a las construcciones y servicios públicos vecinos, así como a obras inducidas que pudieran resultar afectadas. TABLA 2 .- Límites máximos tolerables de asentamientos e inclinaciones para edificaciones Asentamiento o emersión cm Asentamiento o emersión (Valor medio en el área ocupada por la construcción) Límite cm Asentamiento Subsuelo firme Construcciones aisladas 5 Construcciones colindantes 2, Subsuelo de alta compresibilidad Construcciones aisladas 30 Construcciones colindantes 15 continúa …
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8 de 8 SCT TABLA 2.- Límites máximos tolerables de asentamientos e inclinaciones para edificaciones ( continuación ) Asentamiento o emersión cm Asentamiento o emersión (Valor medio en el área ocupada por la construcción) Límite cm Emersión Construcciones aisladas 30 Construcciones colindantes 15 Velocidad del componente diferido 1 cm/semana Inclinación media de la construcción, % 100/(100 + 3 hC ) [1] [1] hc es la altura de la construcción, (m) F. BIBLIOGRAFÍA Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Cimentaciones, Gaceta Oficial del Distrito Federal, 2017. American Association of State Highway and Transportation Officials, Inc. (AASHTO), Standard Specifications for Highway Bridges , 17th^ Edition, Section 4, (2002). American Association of State Highway and Transportation Officials, Inc. (AASHTO), LRFD Bridge Design Specifications , Customary U.S. Units , 7 th^ Edition, with 2015 Interim Revisions. Juárez Badillo E., Rico Rodríguez A., Mecánica de Suelos Tomo II , 2da Edición, Limusa, 2002. Peck R. B., Hanson W. E., Thornburn T. H., Ingeniería de Cimentaciones , 2da. Edición, Limusa, 2004. Bowles J. E., Foundation Analysis and Design , 5th^ Edition, Mc Graw-Hill Inc., 1996. Zeevaert W. L., Foundation Engineering for Difficult Subsoil Conditions , 2 nd^ Edition, Van Nostrand Reinhold, 1983. Poulos H. G. and Davis E. H., Elastic Solutions for Soil and Rock Mechanics , John Wiley and Sons, Inc., New York, N.Y., 1974. Tomlinson M. J., Foundation Design and Construction , Trillas, 2012.
