Diseño de Cimentaciones: Apuntes de Ingeniería Civil, Esquemas y mapas conceptuales de Diseño

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Tomo 7. Diseño de Cimentaciones

4. Seguridad Estructural

7. Diseño de Cimentaciones

Revisión junio de 2023

Tomo 7. Diseño de Cimentaciones

Tomo 7. Diseño de Cimentaciones

DISEÑO DE CIMENTACIONES

El presente Tomo se basa en los criterios establecidos en normas o reglamentos nacionales, extranjeras e internacionales vigentes, en especial lo indicado en las NTC- Cimentaciones de la CDMX (2017). Asimismo, incluye referencias a fin de orientar y facilitar el diseño de acuerdo con la práctica actual de la ingeniería de cimentaciones.

1 OBJETIVO

El objetivo principal de este capítulo es fijar criterios y métodos de diseño y construcción de cimentaciones que permitan cumplir los requisitos mínimos de seguridad y funcionalidad de una edificación para la infraestructura educativa. Los aspectos no cubiertos en este apartado quedan bajo la responsabilidad del Director Responsable de Obra y en su caso, del Corresponsable en Seguridad Estructural.

2 INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO

La investigación del subsuelo en el sitio donde se construirá o valorará una edificación se apoyará en el conocimiento geológico general y de detalle, así como en la información geotécnica existente, y se llevará a cabo mediante una campaña exploración detallada considerando sondeos directos e indirectos, así como pruebas de campo y laboratorio, en cantidad suficiente para definir confiablemente la distribución en planta y perfil de la unidades geotécnicas en el subsuelo, las anomalías existentes en el subsuelo, los parámetros de diseño de la cimentación para cada unidad de acuerdo con las ecuaciones constitutivas que se emplearán en los análisis, las condiciones del agua subterránea, las fuerzas incidentes (sismo, subsidencia, fracturamiento, etc.) y los procedimientos de edificación, control de obra e instrumentación del subsuelo y cimentación. Además, debe ser tal que permita definir si existen materiales sueltos superficiales, terrenos con problemas geotécnicos particulares (i.e., materiales licuables, expansibles, colapsables, tubificables, contaminados, carbonatados, kársticidad, etc.), grietas, fallas, zonas con desplazamiento diferido (creep), oquedades naturales, túneles o galerías artificiales, estructuras o cimentaciones enterradas, asentamiento regional, la historia de las variaciones del nivel de aguas freáticas y presiones de poro en el subsuelo, y en caso afirmativo su apropiado tratamiento.

En zonas con antecedentes históricos, la investigación del subsuelo debe ser conducida con precaución a fin de observar la existencia de restos arqueológicos, cimentaciones antiguas, grietas o variaciones fuertes de estratigrafía. Se deberá considerar la historia de cargas a las que haya estado sometido el predio o cualquier otro factor que pueda originar asentamientos diferenciales de importancia, de modo que todo ello pueda tomarse en cuenta en el diseño.

2.1 Tipos de suelos y macizos rocosos

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Para los fines de este documento se consideran las condiciones geotécnicas indicadas en la Tabla 1, que ilustran casos generales donde se ignora la heterogeneidad en el subsuelo, por lo que la o las condiciones geotécnicas observadas en un proyecto se definirán de acuerdo con el o los perfiles estratigráficos obtenidos de la campaña de exploración geotécnica.

Tabla 1 - Condiciones geotécnicas

Material Depósito unidad^ o^ Heterogeneid ad^ Espaciamiento de la Exploración^ Tipo de terreno FR Referencias

Suelo

Residual Media Media B 0.

Tamez (2001), Bujang et al (2012), Laurence (2010) Aluvial (llanura, terraza, delta y torrencial)

Alta Intensa C 0.

Tamez (2001), Badillo y Rico (2010), Gerrard (1987)

Lacustre Baja Baja A 0.65 Tamez (2001), Badillo y Rico (2010)

De Talud (coluviales) Alta^ Intensa^ C^ 0.

Tamez (2001), González y Ferrer (2011) Eólico Alta Intensa C 0.

Tamez (2001), Badillo y Rico (2010)

Glacial Alta Intensa C 0. Marino (playa, terraza, talud, llanura)

Alta Intensa C 0.

Volcánico Media Media B 0.5 (^) Laurence (2010)Tamez (2001),

Macizo rocoso

GSI < 25 -- Media C 0. Hoek (2007), González 25< GSI <50 -- Media B 0.5 y Ferrer (2011) GSI >50 -- Baja A 0.

Transición

Entre suelos Alta Intensa C 0. Tamez (2001), Badillo y Rico (2010), Hoek (2007), González y Ferrer (2011)

Entre macizos rocosos

Alta Intensa C 0.

Entre suelos y rocas Alta^ Intensa^ C^ 0. Notas: GSI es el índice de resistencia geológica (Geological Strength Index, Hoek, 2007). Para el caso de cimentaciones profundas, el factor de reducción FR puede variar dependiendo del tipo de material que se encuentre en la punta o fuste del elemento de la cimentación.

Dadas las dimensiones de un proyecto en particular y las condiciones del subsuelo determinadas durante la campaña de exploración, podrán existir diferentes condiciones

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realizar una campaña de exploración preliminar enfocada a dicha determinación.

Tabla 2 - Condiciones especiales en suelos Condiciones Comentarios Referencias

Suelos carbonatados

Emplear técnicas de exploración y ensayes de campo y laboratorio que consideren la presencia de los carbonatos. Determinar la ubicación del nivel de aguas freáticas y las condiciones de flujo de agua.

Tirant y Nauroy (1994), FHWA (2002)

Suelos licuables

Determinar el nivel de aguas freáticas y las condiciones piezométricas a corto y largo plazo, las variaciones del NAF, las características de cada una de las fuentes sísmicas, el potencial de licuación y los efectos de sitio. La exploración no deberá limitarse a los primeros 30m de profundidad, sino deberá extenderse hasta donde se presente el basamento sísmico abarcando todos los depósitos potencialmente licuables. Asimismo, deberá de definirse, en su caso, la técnica y características del mejoramiento a aplicar, así como la técnica de verificación del mejoramiento.

Towhata (2008), Day (2012), Robertson y Wride (1998), Department of defense (1997), CFE (2017)

Amplificación sísmica

Determinar el nivel de aguas freáticas y las condiciones piezométricas a corto y largo plazo, las propiedades dinámicas del subsuelo, las características de cada una de las fuentes sísmicas y los efectos de sitio mediante estudios geosísmicos. La exploración no deberá limitarse a los primeros 30m de profundidad, sino deberá extenderse hasta donde se presente el basamento sísmico.

Kramer (1996), Department of defense (1997)

Suelos colapsables

Determinar el nivel de aguas freáticas y las condiciones piezométricas a corto y largo plazo. Llevar a cabo estudios de flujo de agua, así como los estudios respectivos para cada tipo de suelo a fin de definir el grado de problemática encontrada y el tipo y características del mejoramiento del subsuelo a aplicar.

Bujang et al (2012), González y Ferrer (2011), FHWA (2002), CFE (2017)

Suelos expansibles

Al-Rawas y Goosen (2006), Nelson y Miller (1992), Chen (1975), FHWA (2002), CFE (2017) Suelos erosionables

González y Ferrer (2011) Suelos residuales

Bujang et al (2012), FHWA (2002) Suelos tubificables Tamez (2001) Suelos dispersivos

Muni Budhu (2012), FHWA (2002)

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Condiciones Comentarios Referencias

Suelos en proceso de consolidación

Definir las condiciones piezométricas, las variaciones del nivel de aguas freática a corto y largo plazo. Evaluar la velocidad del asentamiento regional en el sitio de proyecto. Llevar a cabo estudios de permeabilidad y la definición de los parámetros mecánicos del suelo encaminados al estudio del comportamiento de la cimentación a corto y largo plazo. En caso dado, se realizarán estudios encaminados a determinar el tipo y características del mejoramiento del subsuelo (sobrecarga, drenes verticales, etc.).

Kempfert y Gebreselassie (2006), Auvinet y Juárez (2009), Tamez (2001)

Agrietamiento

Llevar a cabo el mapeo, el historial y la caracterización de las grietas (tipo, geometría, velocidad de movimiento, etc). Asimismo, monitorear los desplazamientos del terreno y su velocidad del movimiento, llevar a cabo estudios de geología regional y condiciones del agua subterránea. Definir la génesis del agrietamiento con el fin de evaluar las soluciones geotécnicas.

Muni Budhu (2012), FHWA (2002)

Congelamiento Definir las condiciones del agua subterránea. Suelos orgánicos Suelos contaminados Condición del agua subterránea, estudios de permeabilidad. Monitoreo del desplazamiento del suelo.

BSI (2001)

Zona con desplazamient os del terreno (creep)

González y Ferrer (2011)

Suelos artificiales

Evaluación del grado de compactación, estudios de granulometría. Tamez (2001)

Tabla 3 - Condiciones especiales en macizos rocosos Condiciones Referencias Rocas expansibles

González y Ferrer (2011), Hoek (2007), Feng y Hudson (2011)

Kársticidad Cavernas en rocas ígneas Zona de falla Zona con desplazamientos del terreno (Creep) Macizos rocosos contaminados o con gases tóxicos

La investigación del subsuelo iniciará con un reconocimiento detallado del lugar y la revisión de la literatura geológica y geotécnica existente en la zona de proyecto, incluyendo aspectos como la topografía del lugar, geología regional y superficial, geomorfología, geología estructural, tectonismo, zonificación sísmica, geotécnica y

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2.3 Investigación de colindancias

Deben investigarse el tipo, las condiciones y el comportamiento de las edificaciones colindantes y su cimentación, con relación a la estabilidad general y local, la presencia de hundimientos, emersiones, desplomes y agrietamientos.

Se investigará también la localización y las características de las obras subterráneas cercanas, tales como la red de transporte colectivo, túneles carreteros, canales enterrados, pozos de agua en servicio o abandonados, lumbreras, drenajes, conductos de agua potable, líneas de transmisión y otros servicios públicos. Asimismo, se deberá localizar, caracterizar y estudiar la estabilidad de los cortes o taludes naturales y/o artificiales que se encuentren colindantes o cercanos al proyecto y diseñar el soporte requerido para asegurar su estabilidad en caso dado. Adicionalmente, se estudiará la posible afectación de los cuerpos de agua (río, laguna, manglar, etc.) que se encuentren cercanos al proyecto (inundación, socavación, etc.).

Los resultados de las investigaciones realizadas a las edificaciones colindantes, a las obras subterráneas, al subsuelo adyacente, a los cortes o taludes naturales o artificiales y a los cuerpos de agua deberán tomarse en cuenta en el diseño y construcción de la cimentación en proyecto y asegurar la estabilidad de dichas colindancias a corto y largo plazo.

2.4 Campaña de exploración geológica-geotécnica

El objetivo de la campaña de investigación geológica-geotécnica es proporcionar información suficiente respecto a las condiciones del subsuelo, incluyendo las condiciones del agua subterránea, a fin de identificar las condiciones de riesgo en el terreno y llevar a cabo el diseño de la cimentación considerando las etapas constructivas y los comportamientos a corto y largo plazo. Los alcances de dicha campaña serán:

1. Identificar y clasificar los suelos y/o macizos rocosos realizando la exploración con sondeos directos e indirectos, así como la presencia de anomalías (cavernas, grietas, etc).

2. Definir las condiciones estratigráficas para cada una de las zonas geotécnicas definidas a lo largo y ancho del predio.

3. Definir las condiciones del agua subterránea (NAF, presiones de poro, flujos de agua, etc.), así como la posible acumulación o flujo de agua superficial.

4. Identificar y caracterizar las condiciones de riesgo (geológico, geotécnico, ambiental, sísmico, inundación, inestabilidad de laderas, anomalías estratigráficas, subsidencia, problemas de erosión, fallas, agrietamientos, expansiones, presencia de cimentaciones antiguas, rellenos no controlados, terreno contaminado, etc.).

5. Determinar las propiedades físicas y mecánicas de los suelos y macizos rocosos

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de cada una de las condiciones estratigráficas observadas en el predio.

6. Reunir información relevante adicional con respecto al sitio de proyecto.

Determinar parámetros del subsuelo y de las fuentes sismicas para el estudio del comportamiento sísmico, particularmente si se presentan efectos de sitio. A fin de cumplir los objetivos anteriores la campaña de investigación geológica-geotécnica deberán de llevarse a cabo estudios de gabinete, de campo y de laboratorio (Tabla 4):

a) Estudios de gabinete: Revisión y análisis de la información técnica disponible como son los planos topográficos, mapas geológicos, de minería ambientales, de sismicidad, geohidrológicos, de construcciones existentes, de uso de suelo, fotografías aéreas e imágenes de percepción remota, así como de los mapas existentes de zonificación geotécnica y de riesgo; consulta de la información geotécnica disponible en las sociedades técnicas como en entidades gubernamentales. b) Sondeos directos e indirectos para identificar el tipo de unidades geotécnicas y su distribución espacial. c) Una vez determinada la distribución en planta y en perfil de las diferentes unidades geotécnicas-geológicas, se realizará el muestreo de dichas unidades a fin de identificarlas y determinar sus propiedades mecánicas. Solamente se podrán realizar pruebas mecánicas en muestras inalteradas. d) Observación de afloramientos de roca. Detectar los afloramientos de la roca para determinar las características físicas y propiedades mecánicas de los macizos rocosos. e) Pruebas de campo (como las de mediciones de los niveles freáticos, presiones de poro y calidad del agua, identificación de flujos de agua, medición de la conductividad hidráulica, pruebas de bombeo, pruebas con penetrómetro, presiómetros, ficómetros, pruebas de veleta, ensayes geosísmicos, geoboroscopios, etc.) y de laboratorio (curva granulométrica, ensayes de corte directo y triaxiales estáticos y dinámicos, consolidación, permeabilidad, prueba brasileña, etc.) a fin de definir los parámetros físicos y mecánicos de cada unidad geotécnica. f) La caracterización de anomalías o discontinuidades en el subsuelo (grietas, fallas, oquedades, cavernas, terrenos contaminados, etc.) se realizará mediante exploración directa.

Espaciamiento de la investigación geotécnica.

La cantidad mínima de investigación del sitio dependerá de la zona geotécnica donde se localice el proyecto (tipo de terreno A, B o C, de acuerdo con la Tabla 1 y lo indicado en la Tabla 57. Esta investigación mínima debe entenderse como la propuesta inicial de exploración a fin de alcanzar los objetivos de la exploración. No obstante, la observancia del número y tipo de investigaciones mencionados en dichas tablas no liberan al Director Responsable de Obra de la obligación de realizar todos los estudios adicionales necesarios para definir adecuadamente las condiciones del subsuelo, las propiedades mecánicas de las unidades geotécnicas y las condiciones del agua subterránea y las

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Investigación Estudios Referencias

Cono eléctrico y piezocono (medición de la resistencia de punta, fricción y presión de poro) o sísmico

ASTM D 5778-95 (2000),

Santoyo et. Al. (1989), ISO (2006), EC7-2 (2007), FHWA (2002), ASTM D 3341, D

Dilatómetro convencional o sísmico

ASTM D6635-01 (2007),

Marchetti et al (2001) y Santoyo (2010), FHWA (2002) Pruebas de permeabilidad (^) Cashman y Preene (2013), González y Ferrer (2011), FHWA (2002)

(Leugeon, Lefranc, USBR, prueba de bombeo) Medición del NAF y presiones de poro (piezómetros) Pruebas de bombeo Cashman y Preene (2013) Pruebas de carga y de integridad en pilas y pilotes SMMS (1989 y 2001) Medición de los desplazamientos del terreno (hundimiento y desplazamientos laterales) mediante bancos de nivel superficiales y/o profundos, inclinómetros, extensómetros.

Clayton et al (1995), Santoyo (2010), FHWA (2002)

Determinación del RQD en barrenos y afloramientos (^) Ferrer (2011), ISRM (1981)Hoek (2007), González y Determinación de la calidad del macizo rocoso mediante los índices GSI, RMR y Q

Hoek (2007), González y Ferrer (2011) Geoboroscopios - Fracturamiento hidráulico en rocas y suelos González y Ferrer (2011) Estimación del estado de esfuerzos geoestáticos (dilatómetros, presiómetros, etc.)

Hoek (2007) y González y Ferrer (2011)

Pruebas de laboratorio

Triaxial UU, CU y CD

BSI (2002), EC7-2 (2007),

Juárez y Rico (2010), ISRM (1981), Hoek (2007), González y Ferrer (2011), FHWA (2002), CFE (2017)

Compresión simple, ensaye puntual y prueba brasileña Consolidación unidimensional Corte directo Análisis granulométrico, humedad natural, límites de consistencia, densidad de sólidos, peso volumétrico natural y seco Columna resonante Pruebas de permeabilidad

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Tabla 5 - Requisitos mínimos para la investigación del subsuelo

a) Construcciones ligeras o medianas de poca extensión y con excavaciones someras

Característi cas de la edificación

Tipo de terreno Requisitos mínimos

w ≤40kPa (≤4t/m^2 )

Df ≤ 2.5 m

C heterogeneidad alta

Un sondeo por cada 7 0m o fracción del perímetro de la edificación.

· Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos sueltos y discontinuidades tales como grietas, fallas, etc. · Detección por procedimientos directos, eventualmente apoyados en métodos indirectos, de rellenos controlados o no, oquedades, galerías de minas, grietas, fracturas, fallas, terreno contaminado y otras irregularidades. · Los sondeos someros (pozos a cielo abierto, posteadoras, barrenos, etc) se realizarán para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas de los materiales y definir la profundidad de desplante. · Los sondeos deberán realizarse en número suficiente para verificar si el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones dentro del área estudiada.

B heterogeneidad media

Un sondeo por cada 90 m o fracción del perímetro de la edificación.

A heterogeneidad baja

Un sondeo por cada 12 0m o fracción del perímetro de la edificación. b) Construcciones pesadas, extensas o con excavaciones profundas

w >40kPa (>4t/m^2 )

Df > 2.5 m

C heterogeneidad alta

Un sondeo por cada 70 m o fracción del perímetro de la edificación.

· Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos sueltos y discontinuidades tales como grietas, fallas, etc. · Realizar un estudio de geología superficial que involucre el área de proyecto. · Detección por procedimientos directos, eventualmente apoyados en métodos indirectos, de rellenos controlados o no, oquedades, galerías de minas, grietas, fracturas, fallas, terreno contaminado y otras discontinuidades o irregularidades. · Sondeos someros y profundos se realizarán para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. La profundidad de la exploración con respecto al nivel de desplante será al menos igual al ancho en planta del elemento de cimentación, pero deberá abarcar todos los estratos sueltos, compresibles o con condiciones especiales que puedan afectar al comportamiento de la cimentación del edificio. · Los sondeos deberán realizarse en número suficiente para verificar si el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones dentro del área estudiada. · En caso de cimentaciones profundas, deberá realizarse una investigación sobre la tendencia de los movimientos del subsuelo debidos a consolidación regional y a la determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo incluyendo detección de mantos acuíferos colgados. · Para edificios especiales deberán de realizarse entre 2 y 6 sondeos por cimentación.

B heterogeneidad media

Un sondeo por cada 90 m o fracción del perímetro de la edificación.

A heterogeneidad baja

Un sondeo por cada 120 m o fracción del perímetro de la edificación.

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incremento de esfuerzo debido a la edificación sea menor del 10% de su valor en el contacto terreno-cimentación. Alternativamente, la profundidad de exploración mínima puede determinarse con la expresión siguiente:

La profundidad de la exploración determinada con lo comentado previamente podrá reducirse si se presenta superficialmente un estrato rocoso o depósito de suelo de buena calidad en al menos 5m de espesor, al menos que se anticipe una carga excepcionalmente alta o que geológicamente se sospeche que existe un estrato débil por debajo del estrato rocoso o suelo de buena calidad. Los sondeos que se realicen con el propósito de explorar el espesor de los materiales compresibles, como arcillas, limos y/o suelos orgánicos, deberán penetrar al menos 3m en el estrato incompresible y en su caso, en las capas compresibles subyacentes si se pretende apoyar pilotes o pilas en dicho estrato. En zonas donde se presuman que existen capas de suelos comprensibles no muy profundas, y que se consideré puedan afectar el comportamiento de las estructuras, las exploraciones deberán llevarse hasta dichos extractos y de ser posible, hasta encontrar suelos más resistentes. Para depósitos que produzcan efectos de sitio ante cargas dinámicas (amplificación dinámica y licuación), no se limitará la exploración a 30m de profundidad, sino que se explorará y caracterizará los materiales hasta encontrar el basamento sísmico. De igual manera en el caso de terrenos con condiciones especiales (Tablas 54 y

55. y/o con presencia de heterogeneidades o anomalías (grietas, fallas, facturas, oquedades, rellenos controlados o no, suelos contaminados, etc), deberá programarse la exploración para definir el espesor, tipo y características de los estratos y subestratos, así como geometría y características de las anomalías en toda la zona de proyecto.

d) Los procedimientos para localizar rellenos artificiales, galerías de minas y otras oquedades y/o discontinuidades deberán ser directos; es decir, basados en observaciones y mediciones en las cavidades o en sondeos. Los métodos indirectos solamente se emplearán como apoyo de las investigaciones directas.

e) Los sondeos a realizar, en forma continua o selectiva, podrán ser de los tipos indicados a continuación (Tabla 4).

1. Pozos a cielo abierto ademados y con ventanillas para observar el terreno, de preferencias circulares.
2. Sondeos con recuperación continúa de muestras alteradas mediante la herramienta de penetración estándar. No es aceptable realizar pruebas mecánicas en muestras alteradas.
3. Sondeos mixtos con recuperación alternada de muestras inalteradas y alteradas.
4. Sondeo con realización de prueba de campo, con o sin recuperación. La prueba podrá consistir en medir.

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 El número de golpes requeridos para lograr, mediante impactos, cierta penetración de un muestreador estándar (prueba SPT) o de un dispositivo mecánico cónico (prueba dinámica de cono) o con forma de paleta (dilatómetro).  La resistencia a la penetración, punta y fuste, de un cono mecánico o eléctrico u otro dispositivo similar (prueba estática de cono o prueba penetrométrica). Se recomienda que la velocidad de penetración del cono se encuentre dentro del intervalo de 2cm/s, que es lo establecido en normas internacionales.  La respuesta esfuerzo-deformación de suelo o macizo rocoso, el esfuerzo geoestático horizontal y la presión límite registradas al provocar en el sondeo la expansión de una cavidad cilíndrica (prueba presiométrica).  La resistencia al cortante del suelo (prueba de veleta o similar).  La velocidad de programación de ondas en el suelo (sonda suspendida, etc.).  Determinación de la presión de poro mediante piezómetros (abiertos, cerrados, etc.), durante el hincado de la herramienta o en ensayes de disipación.  Determinación de la condición geoestática de esfuerzos (presiómetro, dilatómetro, etc.)  Determinación de la permeabilidad del terreno.  Determinación de la presión de fracturamiento hidráulico.  Observación directa del subsuelo empleando geoboroscopios  Sondeos con equipo rotatorio y muestreadores de barril.

5. Sondeos de percusión o de avance con equipo ticónico o sondeos con variables de perforación controladas. g) En caso de encontrar un talud natural o artificial o edificaciones sensibles a los movimientos del terreno cercanas al proyecto, deberá estudiarse su estabilidad, y en caso necesario llevar a cabo el diseño del sistema de soporte temporal y definitivo.

h) Si se localiza un cuerpo de agua cercano al sitio de proyecto deberá llevarse un estudio geohidrológico de detalle a fin de definir su influencia, y en dado caso llevar a cabo las medidas pertinentes de no afectación.

2.5 Determinación de las propiedades en el laboratorio

Las propiedades índices y mecánicas (resistencia, deformabilidad y conductividad hidráulica) de los diferentes estratos del subsuelo se determinarán siguiendo procedimientos aceptados en la ingeniería geotécnica (reglamentos, normas nacionales e internacionales, manuales, etc.) y empleando equipos calibrados. Para el caso particular de las propiedades mecánicas deberá verificarse el grado de alteración inducido en las muestras durante su muestreo, transporte y preparación, a fin de asegurar que son inalteradas. El número de ensayes realizados deberán ser suficientes para poder clasificar con precisión el suelo o macizo rocoso de cada unidad geotécnica y definir sus propiedades mecánicas. En materiales arcillosos, se harán por lo menos dos

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antes de emplearla para diseño mediante pruebas de laboratorio o análisis inversos realizados en pruebas de carga.

2.6 Investigación del hundimiento regional

En las zonas con suelos finos se tomará en cuenta la información disponible respecto a los posibles procesos de hundimiento regional que afecten a estos materiales y se preverán sus efectos a corto y largo plazo sobre el comportamiento de las cimentaciones. Si bien, este tipo de fenómeno es frecuente en suelos finos, ello no libera al DRO de tomar en cuenta este efecto en las zonas con suelos granulares o heterogéneos donde pudieran existir estratos comprensibles a cierta profundidad.

El hundimiento regional ocasionado por la consolidación de depósitos de suelos finos y/o fenómenos de subsidencia en otros tipos de suelos deberá investigarse mediante la observación directa de las presiones de poro, tanto en los estratos finos como granulares y con bancos de nivel superficiales y profundos, con suficiente anticipación al inicio de la obra y alejados de edificaciones y excavaciones que pudieran alterar el proceso de consolidación natural o subsidencia del subsuelo. En el caso de los bancos de nivel profundos, se deberá garantizar que los efectos de la fricción negativa actuando sobre ellos no afectarán las observaciones.

3 DISEÑO GEOTÉCNICO DE LA CIMENTACIÓN

Las edificaciones no podrán en ningún caso desplantarse sobre tierra vegetal, suelos orgánicos, terrenos contaminados, suelos o rellenos sueltos o desechos. Sólo será aceptable cimentar sobre terreno natural firme o rellenos artificiales que no incluyan materiales degradables y hayan sido adecuadamente compactados.

En el diseño de toda cimentación se deben considerar la revisión de los estados límite de falla y de servicio, como se indica a continuación:

3.1 De falla

Deberán estudiarse los siguientes mecanismos de falla:

 Flotación;  Flujo plástico local o general del suelo o macizo rocoso donde se apoya la cimentación;  Falla estructural de las zapatas, losas, cajones, pilotes, pilas u otros elementos de la cimentación; y  Pérdida de contacto.

La revisión de la seguridad de una cimentación ante estado límite de falla consiste en comparar para cada elemento de la cimentación, y para ésta en su conjunto, la

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capacidad de carga del sistema cimentación-terreno con las acciones de diseño, afectando a las propiedades del suelo o macizo rocoso que controlan la resistencia al esfuerzo cortante por un factor de resistencia igual o menor que la unidad ( FR ≤ 1) y las acciones de diseño con sus respectivos factores de carga mayores que la unidad ( FC ≥ 1).

La capacidad de carga del sistema cimentación-terreno se calcula por lo menos utilizando dos de los siguientes métodos: analíticos, numéricos, empíricos (suficientemente apoyados en evidencias experimentales locales), pruebas de carga y de campo.

Para el caso de emplear métodos analíticos la capacidad de carga puede definirse a partir de la resistencia media del suelo o macizo rocoso a lo largo de la superficie potencial de falla correspondiente al mecanismo más crítico. En el cálculo se debe tomar en cuenta la interacción entre las diferentes partes de la cimentación y entre ésta y las cimentaciones vecinas, en caso de existir.

Se presentará atención en la revisión de capacidad de carga para mecanismos de falla diferentes a los indicados previamente en el caso de presentarse condiciones del subsuelo especiales como las indicadas en la Tabla 2 y Tabla 3.

Cuando en el subsuelo donde se ubica el proyecto de edificaciones o en su vecindad existan rellenos sueltos, galerías, grietas u otras oquedades, o el subsuelo presente condiciones especiales de inestabilidad tales como las listadas en la Tabla 2 y Tabla 3, éstos deberán tratarse apropiadamente mediante el mejoramiento del terreno o bien considerarse en el análisis de estabilidad de la cimentación.

3.2 De servicio.

Se evaluarán los siguientes estados de servicio:

 Movimiento vertical medio, asentamiento o emersión de la cimentación, con respecto al nivel del terreno circundante;  Inclinación media de la construcción, y  Deformación diferencial de la propia estructura y sus vecinas en caso de existir.

Para determinar dichos desplazamientos se debe considerar el componente inmediato bajo carga estática, el accidental, principalmente por sismo o viento, y en su caso el diferido, por consolidación, por ejemplo, y la combinación de los tres. Asimismo, deberá garantizarse que los desplazamientos determinados previamente no causen daños intolerables a la propia cimentación, a la superestructura y sus instalaciones, a los elementos no estructurales y acabados, y a los servicios públicos.