3La Gua de cimentaciones en obras de carretera ha sido elaborada por la Direccin Tcnicade la Direccin General de Carreteras con la colaboracin del Laboratorio de Geotecnia del CE-DEX y de un grupo numeroso de expertos nacionales de geotecnia y estructuras y constituye undocumento tcnico ms, integrado en el esfuerzo de divulgacin de ideas, armonizacin de con-ceptos y normalizacin tecnolgica que la Direccin General de Carreteras viene realizando en losltimos aos.

Como paso previo, se suscribi un Convenio de colaboracin tcnica con el CEDEX, que se hizocargo de preparar un borrador. Como continuacin, la redaccin de la propuesta inicial y su pre-sentacin como ponencia fue encargada por el CEDEX al catedrtico de la Universidad Politcnicade Madrid, D. Antonio Soriano Pea. La Direccin de los trabajos de esta fase correspondi a D. Je-ss Santamara Arias, por parte de la Direccin General de Carreteras, y a D. Claudio Olalla Mara-n, por parte del Laboratorio de Geotecnia del CEDEX.

La supervisin y perfeccionamiento de dicha propuesta inicial fueron realizados por una co-misin tcnica, formada especficamente para dicha labor, procurando que quedasen representadosdistintos mbitos y puntos de vista geotcnicos afectos al tema objeto del documento. Dicha comi-sin la integraron: D. Germn Burbano Juana, D. Luis del Caizo Perate, D. Jos Manuel GutirrezManjn, D. Luis Fort Lpez-Tello, D. Manuel Llorens Alcn, D. Jos Manuel Martnez Santamara,D. Jos Ramn Paramio Fernndez y D. Davor Simic Sureda, todos ellos ingenieros de caminos, ca-nales y puertos, reconocidos especialistas en geotecnia a los que, desde aqu, se agradece el enor-me esfuerzo y dedicacin que han realizado, de forma desinteresada, transmitiendo sus conoci-mientos tericos y su experiencia prctica y cuya sntesis fue la propuesta de documento presentadaen febrero de 2001.

Posteriormente en la Direccin General de Carreteras se ha procedido a la revisin final deltexto, desde los puntos de vista geotcnico y estructural, coordinada por D. lvaro Parrilla Al-caide, con la participacin de nuevo del profesor D. Antonio Soriano Pea, junto con D.a MaraDolores Cancela Rey y D.a Pilar Crespo Rodrguez, todos ellos ingenieros de caminos, canales ypuertos de dicha Direccin General, as como de D. Hugo Corres Peiretti y D. Juan Luis AlcalSnchez como expertos en estructuras externos. En esta ltima revisin se han perfeccionado yaadido algunos aspectos geotcnicos y adems se ha hecho hincapi en asegurar la coheren-cia de esta Gua con los documentos normativos relativos al clculo estructural, como la Ins-truccin sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras IAP, Euro-cdigos, etc.

Se considera importante indicar que este documento describe una serie de conceptos tcnicosy reglas de buena prctica que conviene tener en cuenta en el diseo, construccin, y conservacinde cimentaciones en obras de carretera. Aun cuando lo especificado en la presente publicacin nosea de obligado cumplimiento, se recomienda su uso en obras de la Direccin General de Carrete-ras, sin perjuicio de la adopcin de otras medidas que circunstancias particulares de la obra o pro-yecto pudiesen aconsejar en cada caso.

PRESENTACIN

La experiencia derivada de la aplicacin prctica de esta Gua debe permitir perfeccionar, ac-tualizar y completar constantemente su contenido. Por ello, se invita al anlisis crtico de esta pu-blicacin y al envo de cuantas sugerencias o comentarios se estimen oportunos al Servicio deGeotecnia de la Direccin General de Carreteras.

Madrid, 30 de septiembre de 2002

EL DIRECTOR GENERAL DE CARRETERAS,

FDO.: ANTONIO J. ALONSO BURGOS

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51. General ............................................................................................................................................................ 13

1.1. Introduccin ........................................................................................................................................ 131.2. Definiciones ........................................................................................................................................ 141.3. Sistema de unidades ......................................................................................................................... 171.4. Referencias bibliogrficas ................................................................................................................. 17

2. Criterios bsicos ............................................................................................................................................ 19

2.1. Introduccin ........................................................................................................................................ 192.2. Mtodo de los estados lmite ........................................................................................................... 20

2.2.1. Estados lmite ltimos .......................................................................................................... 202.2.2. Estados lmite de servicio .................................................................................................... 20

2.3. Situaciones de proyecto .................................................................................................................... 202.4. Configuracin geomtrica ................................................................................................................. 212.5. Acciones .............................................................................................................................................. 21

2.5.1. Clasificacin de las acciones ............................................................................................... 222.5.2. Valor caracterstico ............................................................................................................... 222.5.3. Otros valores representativos ............................................................................................. 232.5.4. Valor de clculo .................................................................................................................... 23

2.6. Combinacin de acciones ................................................................................................................. 242.7. Caractersticas del terreno ................................................................................................................ 252.8. Clasificacin de las situaciones de proyecto .................................................................................. 26

2.8.1. Situaciones persistentes ...................................................................................................... 262.8.2. Situaciones transitorias y de corto plazo ........................................................................... 262.8.3. Situaciones accidentales ...................................................................................................... 26

2.9. Mtodos de clculo ........................................................................................................................... 272.10. Coeficiente de seguridad .................................................................................................................. 27

3. Reconocimiento del terreno ......................................................................................................................... 31

3.1. Alcance de la investigacin y sus fases .......................................................................................... 313.1.1. Estudio informativo y/o previo ............................................................................................ 313.1.2. Anteproyecto ......................................................................................................................... 323.1.3. Proyecto de construccin ..................................................................................................... 323.1.4. Estudios durante la construccin ........................................................................................ 333.1.5. Estudios durante la explotacin .......................................................................................... 33

3.2. Reconocimientos geotcnicos de proyecto .................................................................................... 333.2.1. Informacin geolgica previa .............................................................................................. 343.2.2. Informacin geotcnica previa ............................................................................................ 343.2.3. Otras informaciones previas ................................................................................................ 353.2.4. Presentacin de la informacin previa ............................................................................... 353.2.5. Programacin de los reconocimientos ............................................................................... 41

3.3. Mtodos de prospeccin ................................................................................................................... 413.3.1. Cartografa geolgica ........................................................................................................... 413.3.2. Procedimientos geofsicos ................................................................................................... 42

3.3.2.1. Ssmica de refraccin ........................................................................................... 423.3.2.2. Propagacin de ondas en sondeos y tomografa ssmica ............................... 423.3.2.3. Geofsica elctrica ................................................................................................. 423.3.2.4. Otras tcnicas ........................................................................................................ 423.3.2.5. Precauciones recomendables .............................................................................. 43

NDICE

3.3.3. Calicatas y zanjas .................................................................................................................... 433.3.4. Sondeos mecnicos ............................................................................................................... 443.3.5. Testificacin de sondeos (diagrafas) ................................................................................... 45

3.4. Ensayos in situ y toma de muestras ............................................................................................. 453.4.1. Ensayos de penetracin ......................................................................................................... 45

3.4.1.1. Ensayo de penetracin estndar SPT ................................................................... 463.4.1.2. Ensayos de penetracin esttica ........................................................................... 473.4.1.3. Penetrmetros dinmicos continuos .................................................................... 48

3.4.2. Ensayos de molinete .............................................................................................................. 493.4.3. Presimetros y dilatmetros ................................................................................................. 493.4.4. Otros ensayos in situ ......................................................................................................... 50

3.4.4.1. Ensayos de placa de carga .................................................................................... 503.4.4.2. Ensayos de permeabilidad .................................................................................... 503.4.4.3. Pruebas de campo, construcciones experimentales, ensayos de cimenta-

ciones ....................................................................................................................... 503.4.4.4. Ensayos in situ diversos .................................................................................... 51

3.4.5. Toma de muestras .................................................................................................................. 513.5. Ensayos de laboratorio ....................................................................................................................... 52

3.5.1. Identificacin, clasificacin y estado .................................................................................... 533.5.2. Resistencia al corte de suelos ............................................................................................... 53

3.5.2.1. Ensayo de compresin simple .............................................................................. 533.5.2.2. Ensayo de corte directo ......................................................................................... 543.5.2.3. Ensayo triaxial ......................................................................................................... 553.5.2.4. Otros ensayos de resistencia ................................................................................ 56

3.5.3. Deformabilidad, ensayo edomtrico .................................................................................... 563.5.4. Ensayos de compactacin ..................................................................................................... 573.5.5. Ensayos de rocas .................................................................................................................... 573.5.6. Otros ensayos de laboratorio ................................................................................................ 58

3.5.6.1. Permeabilidad ......................................................................................................... 583.5.6.2. Ensayos dinmicos ................................................................................................. 583.5.6.3. Ensayos diversos .................................................................................................... 59

3.6. Amplitud e intensidad de los reconocimientos ................................................................................ 593.6.1. Calificacin del terreno para determinar la intensidad del reconocimiento .................... 59

3.6.1.1. Variabilidad del terreno ......................................................................................... 603.6.1.2. Condiciones de cimentacin ................................................................................. 60

3.6.2. Clases de reconocimientos del terreno ................................................................................ 603.6.3. Nmero de puntos de reconocimiento en campaas de intensidad normal ................... 613.6.4. Reconocimientos intensos ..................................................................................................... 633.6.5. Reconocimientos especiales .................................................................................................. 643.6.6. Reconocimientos reducidos .................................................................................................. 643.6.7. Reconocimientos espordicos ............................................................................................... 653.6.8. Profundidad de las prospecciones ........................................................................................ 65

3.6.8.1. Cimentaciones de terraplenes ............................................................................... 653.6.8.2. Cimentaciones de estructuras ............................................................................... 66

3.6.9. Nmero de muestras y ensayos ........................................................................................... 673.7. El informe geotcnico ......................................................................................................................... 68

3.7.1. Introduccin y estructura ....................................................................................................... 683.7.2. Contenido de la memoria ...................................................................................................... 693.7.3. Contenido de los anejos ........................................................................................................ 70

3.7.3.1. Anejo de trabajos de campo ................................................................................. 703.7.3.2. Anejo de ensayos de laboratorio .......................................................................... 71

3.7.4. Consideraciones generales .................................................................................................... 71

4. Cimentaciones superficiales ......................................................................................................................... 73

4.1. Definicin .............................................................................................................................................. 734.2. Comprobaciones a realizar ................................................................................................................. 76

4.2.1. Estados lmite ltimos ............................................................................................................ 764.2.1.1. Estabilidad global ................................................................................................... 764.2.1.2. Hundimiento ............................................................................................................ 764.2.1.3. Deslizamiento .......................................................................................................... 764.2.1.4. Vuelco ...................................................................................................................... 774.2.1.5. Rotura del elemento estructural de cimentacin ................................................ 77

4.2.2. Estados lmite de servicio (o utilizacin) .............................................................................. 774.2.3. Otros problemas de las cimentaciones superficiales ......................................................... 77

6

4.3. Definicin de las situaciones de proyecto ........................................................................................ 784.3.1. Configuracin geomtrica ..................................................................................................... 784.3.2. Caractersticas geotcnicas .................................................................................................... 79

4.3.2.1. Resistencia ............................................................................................................... 794.3.2.2. Deformabilidad ....................................................................................................... 794.3.2.3. Permeabilidad ......................................................................................................... 804.3.2.4. Otros parmetros .................................................................................................... 80

4.3.3. Acciones .................................................................................................................................. 804.3.4. Clasificacin de las situaciones de proyecto ....................................................................... 81

4.3.4.1. Situaciones de corto plazo ................................................................................ 814.3.5. Cimentacin rectangular equivalente ................................................................................... 824.3.6. Presiones verticales ................................................................................................................ 834.3.7. Presin de servicio ................................................................................................................. 84

4.4. Estabilidad global ................................................................................................................................ 844.5. Seguridad frente al hundimiento ....................................................................................................... 86

4.5.1. Comprobacin del hundimiento segn la experiencia local ............................................. 874.5.2. Presin admisible en arenas ................................................................................................. 88

4.5.2.1. Valor del ndice N60 del ensayo SPT a utilizar en el clculo .............................. 884.5.2.2. Correccin por efecto del posible movimiento del agua ................................... 904.5.2.3. Correccin para cimentaciones en arenas no saturadas ................................... 904.5.2.4. Limitaciones del procedimiento ............................................................................ 90

4.5.3. Cimentaciones superficiales sobre roca ............................................................................... 914.5.3.1. Influencia del tipo de roca ..................................................................................... 924.5.3.2. Influencia del grado de meteorizacin ................................................................. 924.5.3.3. Influencia del espaciamiento entre litoclasas ...................................................... 934.5.3.4. Determinacin de la resistencia a compresin simple de la roca sana ........... 934.5.3.5. Limitaciones del procedimiento ............................................................................ 93

4.5.4. Carga de hundimiento en funcin de otros ensayos de campo ....................................... 944.5.4.1. Ensayos presiomtricos ......................................................................................... 944.5.4.2. Ensayos de penetracin esttica ........................................................................... 964.5.4.3. Otros ensayos de penetracin .............................................................................. 974.5.4.4. Ensayos de carga .................................................................................................... 97

4.5.5. Clculo analtico de la carga de hundimiento ..................................................................... 974.5.5.1. Factores de capacidad de carga (Factores N) ...................................................... 1004.5.5.2. Consideracin de la resistencia al corte del terreno sobre el plano de apoyo

(Factores d) .............................................................................................................. 1004.5.5.3. Consideracin de la inclinacin de las cargas (Factores i) ................................ 1014.5.5.4. Consideracin de la forma de la cimentacin (Factores s) ............................... 1024.5.5.5. Efecto de la proximidad de la cimentacin a un talud (Factores t) .................. 1024.5.5.6. Efecto de la inclinacin del plano de apoyo (Factores r) ................................... 1034.5.5.7. Cimentaciones superficiales sobre terreno heterogneo ................................... 1044.5.5.8. El coeficiente de seguridad frente al hundimiento ............................................. 105

4.6. Seguridad frente al deslizamiento ..................................................................................................... 1064.7. Seguridad frente al vuelco .................................................................................................................. 108

4.7.1. Retranqueo del eje de giro .................................................................................................... 1084.7.2. Coeficientes de seguridad recomendables .......................................................................... 110

4.8. Estimacin de movimientos ............................................................................................................... 1114.8.1. Clculos con el modelo elstico ........................................................................................... 1114.8.2. Clculos con el modelo edomtrico (suelos arcillosos) ..................................................... 115

4.8.2.1. Asiento a largo plazo ............................................................................................. 1154.8.2.2. Asientos a corto plazo ............................................................................................ 1164.8.2.3. Tiempo de consolidacin ....................................................................................... 117

4.8.3. Clculos con ambos modelos ............................................................................................... 1184.8.4. Clculo basado en ensayos de campo (terrenos granulares) ............................................ 1194.8.5. Movimientos admisibles ........................................................................................................ 120

4.8.5.1. Precisin del clculo de los asientos .................................................................... 1204.9. Esfuerzos de los elementos de cimentacin ..................................................................................... 121

5. Cimentaciones profundas ............................................................................................................................. 123

5.1. Tipos de cimentacin profunda ......................................................................................................... 1235.1.1. Tipos de pilote ........................................................................................................................ 124

5.1.1.1. Segn el mtodo constructivo .............................................................................. 1255.1.1.2. Segn el material del pilote .................................................................................. 1255.1.1.3. Segn la forma de la seccin transversal ............................................................ 125

5.1.2. Procedimientos de ejecucin ................................................................................................ 126

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NDICE

5.2. Comprobaciones a realizar ............................................................................................................... 1275.2.1. Estados lmite ltimos ........................................................................................................ 1275.2.2. Estados lmite de servicio (o utilizacin) .......................................................................... 1285.2.3. Otras comprobaciones ....................................................................................................... 128

5.3. Situaciones de proyecto .................................................................................................................... 1285.4. Configuracin geomtrica ................................................................................................................. 1295.5. Parmetros del terreno ..................................................................................................................... 1305.6. Acciones .............................................................................................................................................. 131

5.6.1. Acciones de la estructura ................................................................................................... 1315.6.2. Rozamiento negativo .......................................................................................................... 131

5.6.2.1. Identificacin del problema ............................................................................. 1315.6.2.2. Compresin inducida por el rozamiento negativo ........................................ 132

5.6.3. Empujes horizontales causados por sobrecargas ........................................................... 1345.6.4. Empujes horizontales sobre pilotes prximos a taludes de relleno ............................. 1365.6.5. Efecto barrera en grupos de pilotes ................................................................................. 137

5.7. Combinaciones de acciones y distribucin de cargas ................................................................... 1385.8. Clasificacin de las situaciones de proyecto .................................................................................. 1405.9. Carga vertical representativa, o carga de servicio ......................................................................... 1405.10. Clculo de la carga de hundimiento ................................................................................................ 140

5.10.1. Pilotes empotrados en roca ............................................................................................... 1415.10.2. Pilotes perforados en rocas alteradas o en suelos ......................................................... 142

5.10.2.1. Mtodo basado en el SPT ................................................................................ 1435.10.2.2. Mtodo basado en ensayos de penetracin dinmica continuos ............... 1445.10.2.3. Mtodo basado en ensayos de penetracin esttica .................................... 1445.10.2.4. Mtodo basado en ensayos presiomtricos .................................................. 1455.10.2.5. Mtodo basado en los parmetros resistentes del modelo de Mohr-Coulomb .. 146

5.10.3. Pilotes hincados .................................................................................................................. 1475.10.3.1. Carga de hundimiento de pilotes hincados ................................................... 1485.10.3.2. Estudio de la hinca ........................................................................................... 1505.10.3.3. Control de la hinca ........................................................................................... 156

5.10.4. Efecto grupo ........................................................................................................................ 1605.11. Clculo de la resistencia al arranque ............................................................................................... 1605.12. Clculo de la resistencia horizontal ................................................................................................. 1615.13. Deformabilidad de cimentaciones profundas ................................................................................. 164

5.13.1. Deformabilidad del pilote individual ................................................................................. 1645.13.1.1. Rigidez vertical .................................................................................................. 1645.13.1.2. Rigidez transversal ............................................................................................ 165

5.13.2. Soluciones semianalticas .................................................................................................. 1665.13.3. Deformabilidad de grupos de pilotes ............................................................................... 168

5.13.3.1. Deformabilidad vertical del grupo .................................................................. 1695.13.3.2. Deformabilidad horizontal del grupo .............................................................. 171

5.13.4. Reparto de cargas entre pilotes de un grupo .................................................................. 1725.14. Pruebas de carga ............................................................................................................................... 1725.15. Requisitos de seguridad .................................................................................................................... 173

5.15.1. Tope estructural .................................................................................................................. 1735.15.2. Coeficiente de seguridad frente al hundimiento ............................................................. 1745.15.3. Coeficiente de seguridad frente al arranque .................................................................... 1755.15.4. Coeficiente de seguridad frente a la rotura del terreno por empujes horizontales ...... 1755.15.5. Seguridad estructural ......................................................................................................... 176

5.15.5.1. Consideracin del pandeo ............................................................................... 1765.15.5.2. Otras comprobaciones estructurales .............................................................. 177

6. Disposiciones especficas para obras de carretera .................................................................................... 179

6.1. Recomendaciones generales ............................................................................................................ 1796.2. Pilas de puente a media ladera ........................................................................................................ 180

6.2.1. Reconocimiento del terreno ............................................................................................... 1806.2.2. Estabilidad de la ladera ...................................................................................................... 1806.2.3. Tipologa de la cimentacin ............................................................................................... 1816.2.4. Cimentaciones superficiales .............................................................................................. 181

6.2.4.1. Excavaciones ..................................................................................................... 1826.2.4.2. Aceptacin del cimiento ................................................................................... 1836.2.4.3. Zapata de cimentacin ..................................................................................... 183

6.2.5. Cimentaciones profundas .................................................................................................. 1856.2.5.1. Excavaciones ..................................................................................................... 1856.2.5.2. Plataforma de trabajo ....................................................................................... 1856.2.5.3. Ejecucin de los pilotes ................................................................................... 186

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6.2.6. Proteccin de la cimentacin y sus accesos .................................................................... 1876.2.7. Inspeccin, auscultacin y conservacin ......................................................................... 188

6.3. Estribos de puentes ........................................................................................................................... 1886.3.1. Reconocimiento del terreno ............................................................................................... 1886.3.2. Tipos de estribo .................................................................................................................. 1896.3.3. Estribos cerrados ................................................................................................................ 1906.3.4. Estribos abiertos ................................................................................................................. 191

6.3.4.1. Proceso constructivo ........................................................................................ 1926.3.5. Durmientes (sillas-cargadero) ............................................................................................ 192

6.3.5.1. Comprobaciones a realizar .............................................................................. 1946.3.5.2. Proceso constructivo ........................................................................................ 195

6.3.6. Estribos de suelo reforzado ............................................................................................... 1956.3.7. Drenaje de los estribos ....................................................................................................... 1966.3.8. Cuas de transicin en trasdoses de estribos ................................................................. 1966.3.9. Proteccin del paramento externo .................................................................................... 1996.3.10. Inspeccin, auscultacin y conservacin ......................................................................... 199

6.4. Muros de contencin y sostenimiento ............................................................................................ 2006.4.1. Tipos de muros de contencin y sostenimiento ............................................................. 2006.4.2. Reconocimiento del terreno ............................................................................................... 2006.4.3. El empuje del trasds ......................................................................................................... 2016.4.4. Coeficientes de seguridad .................................................................................................. 2026.4.5. Definicin de la excavacin y del drenaje ........................................................................ 2036.4.6. Comprobacin de las condiciones de apoyo ................................................................... 2036.4.7. Proteccin del cimiento ...................................................................................................... 2046.4.8. Inspeccin, auscultacin y conservacin ......................................................................... 204

6.5. Muros de suelo reforzado ................................................................................................................. 2046.5.1. Precauciones para asegurar la estabilidad ....................................................................... 2056.5.2. Precauciones para evitar el agrietamiento del firme ...................................................... 2076.5.3. Inspeccin auscultacin y conservacin .......................................................................... 209

6.6. Pasos inferiores .................................................................................................................................. 2096.6.1. Cargas sobre la estructura ................................................................................................. 2096.6.2. Tipo de cimentacin ........................................................................................................... 2136.6.3. Esfuerzos en la cimentacin (interaccin) ........................................................................ 2146.6.4. Cuas de transicin ............................................................................................................ 2146.6.5. Drenaje ................................................................................................................................. 2166.6.6. Ejecucin .............................................................................................................................. 216

6.6.6.1. Homogeneidad del terreno de apoyo en las cimentaciones directas ......... 2166.6.6.2. Limpieza de la zona de apoyo ......................................................................... 2166.6.6.3. Auscultacin de asientos y convergencias .................................................... 216

6.6.7. Inspeccin y conservacin ................................................................................................. 2186.7. Caos y conductos transversales ..................................................................................................... 218

6.7.1. Reconocimiento del terreno ............................................................................................... 2186.7.2. Disposicin en planta y alzado .......................................................................................... 2186.7.3. Dimensiones mnimas ........................................................................................................ 2206.7.4. Principales aspectos de proyecto ...................................................................................... 2206.7.5. Inspeccin, auscultacin y conservacin ......................................................................... 223

6.8. Terraplenes, pedraplenes y rellenos todo-uno ............................................................................... 2236.8.1. Reconocimiento del terreno ............................................................................................... 2236.8.2. Evaluacin de la estabilidad .............................................................................................. 2256.8.3. Evaluacin de asientos ....................................................................................................... 2256.8.4. Planos de excavacin y drenaje ........................................................................................ 2266.8.5. Detalles constructivos ......................................................................................................... 2266.8.6. Auscultacin ........................................................................................................................ 2276.8.7. Inspeccin y conservacin ................................................................................................. 227

6.9. Micropilotes y anclajes como elementos de cimentacin ............................................................ 2286.9.1. Micropilotes ......................................................................................................................... 2296.9.2. Anclajes ................................................................................................................................ 229

7. Tratamientos de mejora del terreno ........................................................................................................... 231

7.1. Necesidad de mejorar el terreno ..................................................................................................... 2317.1.1. Identificacin de los terrenos a tratar ............................................................................... 2317.1.2. Caracterizacin geotcnica ................................................................................................. 2327.1.3. Evaluacin previa del problema ........................................................................................ 2327.1.4. Eleccin del tipo de tratamiento ....................................................................................... 233

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NDICE

7.2. Principales caractersticas de las tcnicas de mejora del terreno ................................................ 2347.2.1. Precargas ............................................................................................................................. 2347.2.2. Mechas drenantes ............................................................................................................... 2357.2.3. Vibracin profunda ............................................................................................................. 2367.2.4. Compactacin dinmica ..................................................................................................... 2377.2.5. Inyecciones .......................................................................................................................... 2397.2.6. Inyecciones de alta presin (jet-grouting) ........................................................................ 2397.2.7. Columnas de grava ............................................................................................................. 241

7.2.7.1. Reduccin de asientos ..................................................................................... 2417.2.7.2. Mejora de la resistencia ................................................................................... 242

7.2.8. Columnas de suelo-cemento ............................................................................................. 2447.2.9. Bulones (claveteado del terreno) ...................................................................................... 2447.2.10. Geosintticos ....................................................................................................................... 2447.2.11. Otros procedimientos ......................................................................................................... 244

7.2.11.1 Compactacin con explosivos ............................................................................. 2447.2.11.2 Tratamientos trmicos ......................................................................................... 2457.2.11.3 Congelacin del terreno ....................................................................................... 2457.2.11.4 Electrosmosis ...................................................................................................... 245

7.3. Proyecto, ejecucin y control ........................................................................................................... 2467.3.1. Reconocimiento previo del terreno ................................................................................... 2467.3.2. Definicin del tratamiento .................................................................................................. 2467.3.3. Control de ejecucin ........................................................................................................... 2477.3.4. Aceptacin del tratamiento ................................................................................................ 249

7.4. Documentacin tcnica de las mejoras ........................................................................................... 2497.4.1. Necesidad de la documentacin ....................................................................................... 2497.4.2. Informe del tratamiento de mejora ................................................................................... 249

8. Auscultacin y patologas ............................................................................................................................ 251

8.1 Auscultacin de cimentaciones ........................................................................................................ 2518.1.1. Principales aspectos cuya auscultacin resulta conveniente ......................................... 251

8.1.1.1. Pilas de puente .................................................................................................. 2518.1.1.2. Estribos de puente ............................................................................................ 2528.1.1.3. Muros de fbrica ............................................................................................... 2528.1.1.4. Muros flexibles .................................................................................................. 2548.1.1.5. Pasos inferiores ................................................................................................. 2548.1.1.6. Cimientos de terraplenes ................................................................................. 2548.1.1.7. Micropilotes y anclajes ..................................................................................... 256

8.1.2. Equipos y sistemas de auscultacin ................................................................................. 2568.1.2.1. Control de la nivelacin ................................................................................... 2568.1.2.2. Control de la colimacin .................................................................................. 2578.1.2.3. Medidores de convergencia ............................................................................ 2598.1.2.4. Clinmetros ....................................................................................................... 2598.1.2.5. Piezmetros ....................................................................................................... 2598.1.2.6. Extensmetros .................................................................................................. 2598.1.2.7. Placas de asiento .............................................................................................. 2608.1.2.8. Clulas hidrulicas de asiento ......................................................................... 2618.1.2.9. Inclinmetros y otros tubos de control .......................................................... 2628.1.2.10. Clulas de presin total ................................................................................... 2628.1.2.11. Ternas de bases de elongmetro .................................................................... 263

8.1.3. Plan de auscultacin ........................................................................................................... 2638.1.3.1. Proyecto e instalacin del sistema de auscultacin ...................................... 2638.1.3.2. Programa de auscultacin ............................................................................... 264

8.2. Solucin de patologas ...................................................................................................................... 2648.2.1. Recomendaciones comunes .............................................................................................. 265

8.2.1.1. Determinacin de casos patolgicos .............................................................. 2658.2.1.2. Investigacin de patologas ............................................................................. 2658.2.1.3. Estudio de soluciones ...................................................................................... 2658.2.1.4. Proyecto de la solucin .................................................................................... 2668.2.1.5. Observacin del comportamiento ................................................................... 266

8.2.2. Deslizamiento de terraplenes por fallo del cimiento ...................................................... 2668.2.2.1. Investigacin previa .......................................................................................... 2668.2.2.2. Estudio previo del movimiento ....................................................................... 2678.2.2.3. Investigacin de detalle y auscultacin .......................................................... 2678.2.2.4. Proyecto de solucin ........................................................................................ 268

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8.2.3. Fallos del cimiento en muros de contencin ...................................................................... 2708.2.3.1. Investigacin previa ............................................................................................... 2708.2.3.2. Estudio previo de las causas de fallo ................................................................... 2708.2.3.3. Investigacin de detalle ......................................................................................... 2708.2.3.4. Proyecto de solucin .............................................................................................. 270

8.2.4. Movimiento de pilas ............................................................................................................... 2718.2.5. Movimientos excesivos en los estribos de puentes ........................................................... 272

8.2.5.1. Reconocimientos y estudios necesarios .............................................................. 2748.2.5.2. Posibles soluciones ................................................................................................ 2748.2.5.3. Proyecto de la solucin .......................................................................................... 275

8.2.6. Socavacin de cimientos ....................................................................................................... 2758.2.7. Rotura de obras de fbrica enterradas ................................................................................. 276

Apndice 1. Mtodo de los coeficientes de seguridad parciales. Eurocdigos .......................................... 279

A-1.1. Introduccin .................................................................................................................................... 279A-1.2. Situaciones de proyecto ................................................................................................................ 279A-1.3. Definicin geomtrica .................................................................................................................... 280A-1.4. Caractersticas del terreno ............................................................................................................. 280A-1.5. Acciones .......................................................................................................................................... 281A-1.6. Combinacin de acciones ............................................................................................................. 282

A-1.6.1. Estados lmite ltimos .................................................................................................. 282A-1.6.2. Estados lmite de servicio ............................................................................................. 282A-1.6.3. Consideraciones acerca de los mtodos de coeficientes globales y parciales ........ 283

A-1.7. Otros coeficientes de seguridad parciales ................................................................................... 283A-1.8. Tipos de clculo ............................................................................................................................. 285A-1.9. Coeficientes de seguridad parciales en el clculo geotcnico. Opcin 1 ................................ 285A-1.10. Opciones 2 y 3. Comentarios generales a la aplicacin del mtodo de los coeficientes

parciales ........................................................................................................................................... 286

Apndice 2. Consideraciones acerca de los coeficientes de seguridad en el proyecto geotcnico ......... 289

A-2.1. Introduccin .................................................................................................................................... 289A-2.2. Definiciones .................................................................................................................................... 289A-2.3. Las probabilidades, las limitaciones de informacin y la confianza ........................................ 290A-2.4. Eleccin del valor representativo .................................................................................................. 291A-2.5. Clculo exacto de la probabilidad de fallo .................................................................................. 292A-2.6. Clculo del ndice de confianza .................................................................................................... 294A-2.7. Los coeficientes de seguridad parciales ...................................................................................... 297A-2.8. Los coeficientes de seguridad parciales de los Eurocdigos .................................................... 298A-2.9. La seguridad en el proyecto geotcnico ...................................................................................... 300

A-2.9.1. Consideracin de la resistencia ................................................................................... 300A-2.9.2. Consideracin de las acciones ..................................................................................... 301A-2.9.3. Consideracin de la frmula de clculo ..................................................................... 301A-2.9.4. ndice de confianza ........................................................................................................ 303A-2.9.5. Coeficiente de seguridad a utilizar .............................................................................. 303

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NDICE

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1.1. INTRODUCCIN

Esta Gua pretende describir las reglas de buena prctica que han de aplicarse en los proyec-tos, en la construccin y en la conservacin de las obras de cimentacin en carreteras.

En el contexto de esta Gua, se define como obra de cimentacin aquella parte de una es-tructura (y en lo que sigue por extensin tambin de un relleno de tierras), cuya misin fundamen-tal es la de transmisin al terreno de su peso propio y de las cargas soportadas por la misma.

Las indicaciones que se formulan intentan ayudar al proyectista en las fases de investigacindel terreno, estudio de alternativas y proyecto de la carretera. Tambin tratan de servir de gua paralos constructores y para los equipos de conservacin de carreteras, en los aspectos relacionados conlas cimentaciones.

La Gua excluye los temas relacionados con los tneles, desmontes y rellenos (a excepcin deciertas consideraciones sobre la cimentacin de estos ltimos). Tampoco es objeto de esta Gua elanlisis estructural de los elementos de cimentacin, salvo en la determinacin de los esfuerzosque han de soportar. El estudio de la capacidad estructural (armado y otros aspectos) de los ele-mentos de cimentacin debe realizarse segn los criterios de la Instruccin de Hormign Estructu-ral, EHE, o normativa que en su caso la sustituya.

Esta Gua se estructura en las siguientes ocho Partes y dos Apndices:

Esta Parte general contiene una serie de definiciones y referencias, que pueden ser de utilidadpara aclarar algunos aspectos puntuales recogidos en el cuerpo de la Gua.

Los criterios bsicos que se formulan en la Parte 2 deben entenderse como una serie de ideasprevias que han de estar permanentemente en la mente del usuario de esta Gua. Estos criterios serefieren a actividades que conduzcan a la toma de decisiones en lo relativo a los cimientos. En esesentido, las ideas que se dan deben considerarse tanto para proyectar como para construir y con-servar las cimentaciones.

La Parte 3 se dedica al reconocimiento del terreno. Esta actividad se suele desarrollar en dis-tintas pocas de la vida til de la carretera, fundamentalmente en la fase de proyecto pero tambindurante la construccin y en la explotacin, particularmente si se observa algn comportamientoanmalo. Esta parte de la Gua recoge los criterios que deben regir la planificacin y ejecucin delos reconocimientos geotcnicos.

Las Partes 4 y 5 desarrollan los diversos procedimientos de anlisis usuales para la compro-bacin de la seguridad de las cimentaciones superficiales y profundas. Se han querido incluir enesta Gua al objeto de conseguir cierta homogeneidad de criterios, en los estudios que se desarro-llen para las obras de cimentacin en carreteras.

En la Parte 6, dedicada a disposiciones especficas, se incluyen algunas ideas aplicables a si-tuaciones concretas que suelen plantearse en las carreteras.

La Parte 7 incluye una serie de conceptos relativos al tratamiento del terreno. Aunque existeuna amplia bibliografa, muy viva y cambiante, acerca de estos temas, que debe ser consultada porquienes pretendan mejorar el terreno, se ha querido contribuir con algunos datos que pueden re-sultar de utilidad al lector.

1GENERAL

Finalmente, la Parte 8 se dedica a los criterios que deben seguirse para la auscultacin de lascimentaciones, y para tratar de dar solucin a ciertos casos patolgicos ms o menos frecuentes.

Asimismo se incluyen dos Apndices sobre otras tantas cuestiones de inters que han queri-do desarrollarse independientemente de las Partes recin descritas.

El cuerpo de esta Gua recoge la prctica, habitual hasta la fecha en geotecnia, de adoptar coe-ficientes de seguridad globales. El Apndice 1, no obstante, desarrolla aspectos relativos a la intro-duccin de coeficientes parciales, prestando especial atencin a la metodologa de los Eurocdigos.

El Apndice 2 presenta una serie de consideraciones diversas acerca de los coeficientes de se-guridad en el proyecto geotcnico y la fiabilidad de las cimentaciones, abordadas desde un puntode vista matemtico, incluyendo ejemplos prcticos que ayuden a su mejor comprensin.

1.2. DEFINICIONES

La mayor parte de los trminos utilizados en esta Gua deben entenderse con la acepcin usualque suele drseles en los textos y publicaciones de geotecnia. Algunos trminos que pudieran im-plicar cierta ambigedad se definen en lo que sigue.

ACCIN. Toda causa capaz de originar una solicitacin o efecto en la estructura o ensus elementos. En el mbito de esta Gua, representan el esfuerzo que la estructura trans-mite al terreno a travs del elemento de cimentacin.

ARCILLA. Fraccin de suelo cuyas partculas tienen un tamao aparente menor de0,002 mm en los ensayos granulomtricos por sedimentacin.

ARENA. Fraccin de suelo cuyas partculas tienen un tamao comprendido entre0,08 mm y 2 mm. Fina hasta 0,2 mm; media hasta 0,6 mm; gruesa por encima de 0,6 mm.

CALICATA. Excavacin de pequea profundidad realizada manualmente o con maqui-naria.

COEFICIENTE DE MAYORACIN DE CARGAS. Factor por el que se multiplican los valo-res representativos de las acciones para obtener los valores a utilizar en el clculo.

COEFICIENTE DE MINORACIN DE LAS PROPIEDADES DEL TERRENO. Coeficiente porel que se divide el valor estimado para una determinada propiedad resistente del terrenopara obtener el valor a utilizar en los clculos.

COEFICIENTE DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO. Relacin entre la resistencia del te-rreno a lo largo de una superficie y la resistencia mnima necesaria para el equilibrio es-tricto segn dicha superficie.

COEFICIENTE DE SEGURIDAD AL HUNDIMIENTO. Relacin entre el valor de la carga queproduce el hundimiento y el valor de la carga actuante.

COEFICIENTE DE SEGURIDAD AL VUELCO. Relacin entre los momentos estabilizadoresy volcadores alrededor de un punto o eje de giro, en el anlisis de un movimiento de girocinemticamente posible.

COLAPSO. Reduccin sbita de volumen que experimentan algunos suelos (suelos co-lapsables) al aumentar su humedad.

CONSOLIDACIN. Proceso de reduccin de volumen de los suelos saturados debido ala expulsin de agua. En sentido general tambin se aplica a cualquier proceso de densi-ficacin de los suelos o de aumento de su resistencia.

CORTO PLAZO. Los suelos saturados (o casi saturados) y poco permeables (k < 104 cm/scomo referencia aproximada) experimentan un crecimiento de las presiones intersticialesal cargarlos. Se entiende que una situacin es de corto plazo cuando el suelo, previa-mente cargado, no ha disipado las presiones intersticiales generadas por las cargas.(Vase largo plazo).

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EMPOTRAMIENTO. Zona de la estructura que queda por debajo de la superficie del te-rreno.

ESTADO LMITE. Situacin de proyecto virtual en la que la cimentacin (en general laobra) deja de cumplir alguna condicin previamente especificada.

ESTADO LMITE DE SERVICIO (ELS). Es aquel estado lmite tal que, si se sobrepasa, la ci-mentacin deja de cumplir el cometido para el que fue proyectada ya sea por razones defuncionalidad, de durabilidad o estticas, sin que ello suponga el colapso de la estructura.

ESTADO LMITE LTIMO (ELU). Es aquel estado lmite tal que, si se sobrepasa, produ-cir el agotamiento o colapso de la estructura o de una parte de ella.

FINOS. Partculas de tamao inferior a 0,08 mm. En escolleras, suele aplicarse a los frag-mentos inferiores a 25 mm.

FLUENCIA. Deformaciones diferidas del suelo, sin que se produzca modificacin de suestado tensional.

GRADIENTE HIDRULICO. Cociente de la diferencia del nivel piezomtrico entre dospuntos dividida por la distancia entre ambos, medida segn el recorrido del fluido encuestin.

GRADO DE CONSOLIDACIN. Porcentaje disipado de las sobrepresiones intersticialesgeneradas como consecuencia de la aplicacin de una carga sobre un suelo con abun-dante proporcin de finos y saturado. (Vase corto plazo y largo plazo).

GRAVA. Fraccin de suelo cuyas partculas tienen un tamao comprendido entre 2 mmy 60 mm (aproximadamente). Fina hasta 6 mm; media hasta 20 mm; gruesa por encimade 20 mm.

HIDROFRACTURACIN (INYECCIN DE). Tratamiento consistente en la introduccin enel terreno de una lechada de cemento a elevada presin, dando lugar a la formacin de la-jas de inyeccin como consecuencia de haberse producido la fracturacin hidrulica delsuelo. En algunos textos se la conoce por su nombre en lengua francesa claquage.

LARGO PLAZO. Situacin en la cual la presiones intersticiales del terreno se encuentranen rgimen estacionario tras haber disipado los excesos de presin inducidos por modi-ficaciones tensionales previas. (Vase corto plazo).

LICUEFACCIN. Anulacin de la capacidad para resistir esfuerzos de corte en un suelogranular fino, saturado y con densidad relativa baja, como consecuencia del aumento depresin intersticial originado por vibraciones.

LIMO. Fraccin de suelo cuyas partculas tienen un tamao comprendido entre 0,002 mmy 0,08 mm.

MODO DE FALLO. Mecanismo o manera en la que una cimentacin puede alcanzar unestado lmite.

MDULO DE BALASTO. Resultado de dividir la tensin aplicada sobre una superficieentre el desplazamiento producido en la direccin de aplicacin de la tensin. Designadoasimismo como mdulo de reaccin o mdulo de Winkler.

PESO ESPECFICO DE LAS PARTCULAS. Valor del cociente entre el peso de las partcu-las que componen la fase slida del suelo y la suma de sus volmenes individuales.

PESO ESPECFICO DE UN SUELO. Peso por unidad de volumen del suelo. En funcin delas condiciones de humedad recibe los siguientes nombres.

Aparente: En su estado natural, con el agua que contenga (ap). Saturado: Con todos su poros llenos de agua (sat). Seco: Sin agua libre en sus poros (d). Sumergido: Diferencia entre el peso especfico saturado de un suelo y el peso espec-

fico del agua ( = sat w).

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GENERAL

PESO ESPECFICO RELATIVO. Valor adimensional que resulta de dividir un peso espec-fico por el valor nominal del peso especfico del agua (w) que es de 9,81 kN/m3.

PRESIN ADMISIBLE. Presin que puede aplicar una cimentacin superficial al terrenosin que se supere ningn estado lmite.

PRESIN DE HUNDIMIENTO. Presin que ha de transmitir una cimentacin para provo-car la rotura del terreno segn el modo de fallo de hundimiento.

PRESIN DE PRECONSOLIDACIN. Mxima presin efectiva que ha soportado un sue-lo a lo largo de su historia.

PRESIN DE SERVICIO. Valor representativo de la presin que ejerce una cimentacinsuperficial al terreno.

RAZN DE SOBRECONSOLIDACIN. Cociente entre la presin de preconsolidacin y lapresin efectiva actual.

REACCIN. Las acciones provocan en el terreno ciertas variaciones tensionales cuya in-tegracin en el contorno estructura-terreno conduce a unas fuerzas, o reacciones, queequilibran a las acciones correspondientes.

RESISTENCIA AL CORTE. Tensin tangencial mxima que un suelo puede soportar sinalcanzar la rotura. Se distinguen varias situaciones:

Con drenaje o a largo plazo. Corresponde a aquellas situaciones en las que, bienpor unas buenas condiciones de drenaje, bien por el largo tiempo transcurrido desdela aplicacin de la carga, el terreno ha disipado los excesos de presin intersticial quehubieran podido generarse durante el proceso de carga.

Sin drenaje o a corto plazo. Corresponde a aquellas situaciones en las que, bienpor falta de drenaje, bien por el escaso tiempo transcurrido desde la aplicacin de lacarga, existen en el terreno las mismas presiones intersticiales que se generaran si noexistiese drenaje.

RESISTENCIA DE PICO. Valor mximo de la resistencia alcanzada en un proceso de ro-tura con tensiones tangenciales montonamente crecientes en el plano de rotura.

RESISTENCIA RESIDUAL. Valor de la resistencia correspondiente a grandes deforma-ciones de deslizamiento en el plano de rotura de los suelos, cuando las partculas hansido reorientadas y, en general, la resistencia ha disminuido.

ROCA. Agregado de minerales formando porciones continuas, de dimensiones superio-res a 10 cm y cuya resistencia a compresin simple supera el umbral de 1 MPa.

SITUACIN DE PROYECTO. Esquema simplificado de un problema real que se caracte-riza por un perodo de tiempo durante el cual se puede considerar que los factores queafectan a la seguridad no varan, todo lo cual sirve de base para realizar los clculos co-rrespondientes. Es sinnimo de situacin de clculo segn se define en la IAP.

SOLICITACIN. En esta Gua se usa como sinnimo de accin.

SUELO. Parte del terreno que se puede disgregar con cierta facilidad en fragmentos indivi-duales de menos de 10 cm de dimensin mxima. La facilidad de disgregacin puede cali-ficarse mediante la resistencia a compresin simple que, en general, ser inferior a 1 MPa.

SUELO COHESIVO. Suelo que tiene cohesin apreciable pero inferior 0,5 MPa. Valoresmayores son propios de las rocas. Normalmente, los suelos cohesivos tiene un porcenta-je de finos superior al 15% y este valor se usar en esta Gua como identificador del ca-rcter cohesivo.

SUELO GRANULAR. Suelo formado esencialmente por fragmentos de roca de tamaopequeo (< 10 cm), separados (sin cohesin) y con contenidos escasos de la fraccin fina.Salvo especificacin en contra, se entender que un suelo es granular cuando su conte-nido en finos sea menor que el 15%.

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SUELO NORMALMENTE CONSOLIDADO. Suelo cuya presin efectiva actual es igual asu presin de preconsolidacin. Su razn de sobreconsolidacin es igual a la unidad, pordefinicin.

SUELO PRECONSOLIDADO. Suelo cuya presin efectiva actual es inferior a su presinde preconsolidacin. Su razn de sobreconsolidacin es mayor que la unidad, por de-finicin.

TOPE ESTRUCTURAL. Valor nominal de la carga de servicio mxima para la que se debeusar un elemento de cimentacin profunda.

1.3. SISTEMA DE UNIDADES

El sistema de unidades utilizado en esta Gua es el Sistema Internacional (SI), oficialmente vi-gente en Espaa (Real Decreto 1317/1989, de 27 de octubre de 1989 BOE de 3 de noviembre de1989, modificado parcialmente por el Real Decreto 1737/1997, de 20 de noviembre de 1997 BOEde 3 de diciembre de 1997). Las unidades fundamentales utilizadas en este documento, junto consus abreviaturas, son:

Masa: kilogramo = kg Tiempo: segundo = s Longitud: metro = m Temperatura1: grado Celsius = oC

Como unidades derivadas se usan:

Fuerza: Newton = N Presin: Pascal = Pa = N/m2

Los mltiplos ms comunes de fuerza y presin son los siguientes:

Fuerza: 1 kN = 103 N; 1 MN = 106 N Presin: 1 kPa = 103 Pa; 1MPa = 106 Pa; 1 bar = 105 Pa

1.4. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Para preparar esta Gua se han utilizado, adems de los datos relacionados con la experienciapersonal de los miembros de la comisin, informaciones contenidas en numerosas publicacionestcnicas. Las citadas en el presente texto y algunas otras que se recogen por su inters son las quesiguen:

Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin, AENOR (1999): Geotecnia. Ensayos de cam-po y de laboratorio.

BURLAND, J. B. Y BURBIDGE, M. C. (1985): Settlement of Foundations on Sand and Gravel, Proc. Insti-tution of Civil Engineers, part 178, pp. 1325-1381.

Canadian Geotechnical Society (1985): Canadian Foundation Engineering Manual.

Comit Europeo de Normalizacin, CEN (1997): Eurocdigo 1. Bases de proyecto y acciones en es-tructuras. Parte 1: Bases de proyecto, UNE-ENV-1991-1.

Comit Europeo de Normalizacin, CEN (1997): Eurocdigo 1. Bases de proyecto y acciones en es-tructuras. Parte 2-1: Acciones en estructuras, densidades, pesos propios y cargas exteriores,UNE-ENV 1991-2-1.

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GENERAL

1 Segn el Real Decreto 1317/1989 la unidad bsica de temperatura termodinmica es el Kelvin, si bien se reconoce tam-bin el grado Celsius.

Comit Europeo de Normalizacin, CEN (1999): Eurocdigo 7. Proyecto geotcnico, Parte 1: Reglasgenerales, UNE-ENV 1997-1.

Comit Nacional Espaol de Grandes Presas (1999): Gua tcnica n.o 3. Estudios geolgico-geotc-nicos y de prospeccin de materiales.

Direccin General de Carreteras: Pliego de prescripciones tcnicas generales para obras de carrete-ras y puentes (PG-3)2.

Direccin General de Carreteras (1989): Manual para el proyecto y ejecucin de estructuras de sue-lo reforzado.

Direccin General de Carreteras (1990): Instruccin 5.2-IC. Drenaje Superficial 3.

Direccin General de Carreteras (1993): Manual para el control y diseo de voladuras en obras decarreteras.

Direccin General de Carreteras (1998): Instruccin sobre las acciones a considerar en el proyectode puentes de carretera. IAP 98 4.

Direccin General de Carreteras (1998): Recomendaciones para el diseo y la construccin de mu-ros de escollera en obras de carreteras.

Direccin General de Carreteras (2000): Obras de paso de nueva construccin. Conceptos generales.

Direccin General de Carreteras (2001): Gua para el diseo y la ejecucin de anclajes al terreno enobras de carreteras.

Direccin General de Carreteras (2002): Tipologa de muros de carretera.

JIMNEZ SALAS, J. A. y otros (1975): Geotecnia y cimientos I, Editorial Rueda, Madrid.

JIMNEZ SALAS, J. A. y otros (1976): Geotecnia y cimientos II, Editorial Rueda, Madrid.

JIMNEZ SALAS, J. A. y otros (1980): Geotecnia y cimientos III, Editorial Rueda, Madrid.

Ministre de lquipement, du Logement et des Transports Francia (1993): Rgles techniques deconception et de calcul des fondations des ouvrages de gnie civil, fascicule n.o 62, titre V.

Ministerio de Fomento (1998): Instruccin de Hormign Estructural, EHE5.

Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y Medio Ambiente-Puertos del Estado (1994): ROM 05-94.Recomendaciones geotcnicas para el proyecto de obras martimas y portuarias.

NAVFAC DM 7-1 (1986): Soil Mechanics, Design Manual, 7.1.

NAVFAC DM 7-2 (1986): Foundations and Earth Structures, Design Manual, 7.2.

Sociedad Internacional de Mecnica de Rocas ISRM (1981): Rock Characterization, Testing andMonitoring, Pergamon Press.

VAN IMPE, W Y DE BEER, E. (1983): Improvement of Settlement of Soft Layers by Means of Stone Columns.VIII Conferencia Europea sobre Mecnica del Suelo e Ingeniera de Cimentaciones (ECSMFE).

18

2 Aprobado inicialmente por Orden Ministerial de 6 de febrero de 1976, (BOE del 7 de julio de 1976). Modificado parcial-mente por la Orden FOM 1382/2002 de 16 de mayo de 2002, (BOE del 11 de junio de 2002) por la que se actualizan deter-minados artculos del pliego de prescripciones tcnicas generales para obras de carreteras y puentes, relativos a la cons-truccin de explanaciones, drenajes y cimentaciones.

3 Orden Ministerial de 14 de mayo de 1990, (BOE del 23 de mayo de 1990).4 Orden Ministerial de 12 de febrero de 1998, (BOE del 4 de marzo de 1998).5 Aprobada por Real Decreto 2661/1998 de 11 de diciembre de 1998, (BOE del 13 de enero de 1999) y modificada por el

Real Decreto 966/1999 de 11 de junio, (BOE del 24 de junio de 1999).

19

2.1. INTRODUCCIN

El proyecto, la construccin y la conservacin de las cimentaciones en la Red de Carreteras delEstado han de cumplir unos requisitos mnimos que se exponen en esta parte de la Gua.

Las cimentaciones de las obras de fbrica, las bases de apoyo de los terraplenes y los trata-mientos del terreno (temas abordados en esta Gua) han de proyectarse, construirse y conservarsede manera que sean capaces de soportar las solicitaciones a que puedan verse sometidas a lo lar-go de la vida til que se haya asignado a la carretera en el momento en que fue proyectada.

Cuando no existiera normativa especfica y salvo indicacin expresa en otro sentido, a los efec-tos de esta Gua se puede suponer que la vida til de una obra de cimentacin es de cien (100) aos.La vida til de obras auxiliares y provisionales puede ser ms corta.

Las cimentaciones y el terreno tratado (si es el caso) no slo han de soportar con seguridadsuficiente las cargas impuestas, sino tambin sufrir deformaciones limitadas, de manera que no sesobrepasen los lmites admisibles por razones estticas y de servicio.

Dentro de esta Gua se hace un uso frecuente de la palabra proyecto. El concepto corres-pondiente no debe restringirse exclusivamente a la fase inicial de definicin y planificacin de la ca-rretera sino entenderse con un sentido ms amplio. Siempre que haya de tomarse alguna decisino emprender una accin concreta es necesario un cierto estudio de la situacin, un anlisis de al-ternativas y un proyecto de la accin o decisin correspondiente. Siempre se debe comprobar quela solucin (o decisin) adoptada cumple los requisitos mnimos exigibles.

La diversidad de procedimientos que existen para comprobar que la cimentacin que se con-sidera cumple esos requisitos mnimos hace necesario un intento de homogeneizacin en los pro-yectos de la Direccin General de Carreteras.

Sin perjuicio de que el ingeniero pueda utilizar en su proyecto los procedimientos de compro-bacin que crea ms convenientes, se recomienda que, adems, se sigan los criterios generales quese exponen en esta parte de la Gua.

El procedimiento de comprobacin se basar, siempre que sea posible, en clculos justificati-vos que habrn de hacerse con la ayuda de un modelo de comportamiento de la cimentacin a es-tudiar y que debe concluir con la comprobacin de que los coeficientes de seguridad resultantes su-peran los valores mnimos que se indican en esta Gua.

Existe la posibilidad de proyectar con ayuda de ensayos de campo a gran escala. Tambines admisible el proyecto basado en la observacin del comportamiento. Sobre ambos procedi-mientos se formulan algunas recomendaciones en esta Gua.

En muchas ocasiones, los tipos de cimentacin, sus dimensiones y sus detalles esenciales, ascomo los tratamientos del terreno o las preparaciones de las bases de apoyo de los rellenos de rocao tierras, o las reparaciones o trabajos de conservacin que hayan de ejecutarse, se deciden sin lanecesidad de clculos justificativos. Esto es aceptable siempre que la decisin correspondiente que-de avalada por la experiencia publicada o la propia del equipo que realiza el trabajo y del ingenie-ro que lo dirige y que de ello se deje constancia documental explcita.

2CRITERIOS BSICOS

2.2. MTODO DE LOS ESTADOS LMITE

La comprobacin de la seguridad de la cimentacin de una obra de carreteras se har nor-malmente con la ayuda de clculos, aunque tambin son admisibles otros procedimientos en de-terminadas circunstancias, que se identificarn en esta Gua.

El procedimiento general que se recomienda para comprobar la seguridad de una cimentacines el basado en el concepto de los estados lmite, que se describe a continuacin.

En un estado lmite, la cimentacin alcanzara una situacin no deseada, que, en conse-cuencia, debe evitarse.

Atendiendo a la gravedad de sus consecuencias, los estados lmite se clasifican en dos grupos:estados lmite ltimos (ELU) y estados lmite de servicio (ELS). Estos ltimos tambin se denomi-nan estados lmite de utilizacin.

2.2.1. ESTADOS LMITE LTIMOS

Los estados lmite ltimos de tipo geotcnico son los que se consideran en esta Gua y sonaquellos cuya ocurrencia est controlada principalmente por las caractersticas del terreno.

Dentro de los estados lmite ltimos que siempre han de considerarse en el proyecto de las ci-mentaciones, cabe citar los siguientes:

Socavacin de cimientos. Inestabilidad global. Falta de capacidad de soporte del terreno.

A lo largo del texto de esta Gua se identificarn otros posibles estados lmite ltimos corres-pondientes a cada tipo de obra de cimentacin especfica.

2.2.2. ESTADOS LMITE DE SERVICIO

La carretera podra dejar de cumplir el cometido para el que fue proyectada por razones vin-culadas al normal funcionamiento de la misma, de durabilidad o estticas. En general, dentro delmbito de esta Gua deben considerarse los siguientes estados lmite de servicio:

Movimientos excesivos. Plastificaciones localizadas. Vibraciones excesivas.

Los estados lmite de servicio que se consideran en esta Gua, de forma explcita y sugiriendoprocedimientos de comprobacin, son los provocados por los movimientos excesivos.

Otros estados lmite de utilizacin, que no son susceptibles de un clculo especfico, debenevitarse tomando medidas preventivas que tambin se ha procurado incluir en esta Gua.

2.3. SITUACIONES DE PROYECTO

El concepto de situacin de proyecto es til para ordenar las comprobaciones a realizar en elProyecto o estudio de una cimentacin. Su utilizacin en la ingeniera es cada vez ms frecuente.

Una situacin de proyecto es una representacin simplificada de la realidad de la obra que seasusceptible de anlisis.

En todo caso, para definir una situacin de proyecto han de establecerse claramente los datosgeomtricos, tanto del cimiento como del terreno de apoyo, las caractersticas del terreno y las ac-

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ciones que pueden actuar sobre el cimiento. Adems, cada situacin de proyecto debe llevar aso-ciada una duracin o perodo determinado de tiempo durante el cual se puede considerar que to-dos los factores que afectan a la seguridad no varan.

Las hiptesis simplificativas necesarias para definir situaciones de proyecto que representen larealidad de la obra durante su construccin y a lo largo de su vida til, sern tanto mayores cuan-to ms simples sean los procedimientos de anlisis. En esta Gua se formulan algunas recomenda-ciones sobre este aspecto para que se pueda alcanzar un equilibrio adecuado entre la complejidadnatural de los problemas geotcnicos y la necesaria sencillez de los mtodos de clculo.

Para cada situacin de proyecto habr que realizar clculos de diversa ndole. El propio mto-do de clculo puede requerir ciertas adaptaciones de la geometra, de las caractersticas del terre-no o de las acciones. Como norma general deber procurarse que los cambios obligados por el pro-cedimiento de clculo sean los mnimos posibles y que adems sean coherentes entre s, guardandociertas relaciones de compatibilidad bsicas.

La clasificacin de las situaciones de proyecto a considerar a los efectos de esta Gua se en-cuentra reflejada en el apartado 2.8.

2.4. CONFIGURACIN GEOMTRICA

El elemento de cimentacin (zapata, pilote, encepado, etc.) ser representado por formas degeometra sencilla, segn se indicar en los correspondientes apartados de esta Gua.

El terreno, cuya definicin espacial ser generalmente difcil, ser representado mediante sec-ciones planas. Para establecer una situacin de proyecto pueden requerirse varias secciones planas.

En cada seccin se identificarn los distintos tipos de terreno. Las formas ms adecuadaspara separar tipos de terreno para el estudio de las cimentaciones sern generalmente lneas rec-tas subhorizontales. Cuando esto no sea posible, puede ser necesario complicar los mtodos deanlisis y recurrir a modelos numricos ms complejos que los procedimientos de clculo con-templados en esta Gua.

La descripcin del estado del agua en el terreno resulta siempre de gran importancia. En con-diciones hidrostticas ser suficiente con conocer la posicin del nivel fretico. Habr ocasiones enlas que sea preciso conocer las oscilaciones del mismo, o la red de filtracin correspondiente.

A efectos de representar adecuadamente el estado del agua en el terreno, es posible que seanecesario diferenciar, por este solo hecho, varias situaciones de proyecto especficas.

2.5. ACCIONES

Las acciones que han de considerarse para definir las diferentes situaciones de proyecto,susceptibles de anlisis, sern esencialmente las reacciones en los apoyos de la estructura co-rrespondiente.

Para el clculo de las cargas sobre las cimentaciones de puentes de carretera, se estar a loestipulado en la vigente Instruccin de acciones en puentes de carretera1.

Las acciones del terreno sobre muros y estribos se calcularn de la forma que se indica en di-cha Instruccin, as como los pesos y las cargas que actan sobre las obras de paso y en la base delos terraplenes.

Ser diferente, no obstante, la forma de mayorar las acciones, pues en los clculos geotcni-cos esa mayoracin no tendr lugar cuando se siga el procedimiento de anlisis basado en los co-eficientes de seguridad globales, que es el utilizado en el cuerpo de esta Gua.

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CRITERIOS BSICOS

1 La instruccin vigente en el momento de redaccin de esta Gua es la Instruccin sobre las acciones a considerar en el pro-yecto de puentes de carretera-IAP aprobada por Orden Ministerial de 12 de febrero de 1998, (BOE del 4 de marzo de 1998).

Si el ingeniero decide analizar algn problema geotcnico mediante el mtodo de los coefi-cientes de seguridad parciales, tambin habr de preparar combinaciones de acciones especficaspues, cuando el problema considerado queda controlado por las caractersticas del terreno, los co-eficientes de mayoracin de acciones debern ser en general diferentes de los que se indican parael clculo estructural (IAP y EHE).

2.5.1. CLASIFICACIN DE LAS ACCIONES

En este apartado se indican unos criterios de clasificacin de acciones que tratan de ser com-patibles con los habitualmente empleados en el clculo estructural (IAP, EHE).

Las acciones que actan sobre los cimientos son de diverso tipo y pueden clasificarse, por supermanencia en el tiempo en:

G Acciones permanentes. Son aquellas que actan en todo momento, y lo hacen con inten-sidad constante y ubicacin fija, durante la situacin de proyecto a cuyo anlisis se van aaplicar. Son acciones de este tipo las debidas a:

Pesos propios y cargas muertas. Empujes del terreno. Empujes y/o presiones y/o subpresiones del agua, de carcter permanente o cuasiper-

manente.

Dentro de este grupo quedaran englobadas tambin las acciones que la IAP denominapermanentes de valor no constante (presolicitaciones, acciones reolgicas y accionesdebidas al terreno), que son aquellas que actan en todo momento pero cuya magnitudno es constante. Todas ellas tendrn un tratamiento similar cuando se hayan de aplicar alestudio de los problemas geotcnicos.

Q Acciones variables. Son aquellas que pueden actuar o no, y cuya intensidad o ubicacinvara notablemente en el tiempo que dura la situacin de proyecto. Son acciones de estetipo las debidas a:

Cargas de uso o explotacin. Acciones climticas (lluvia, viento, nieve, cambios trmicos, etc.). Aumentos transitorios del empuje, presin y/o subpresin del agua.

Estas acciones, denominadas en la IAP, variables, deben incluir, como en aqulla se in-dica, cualquier otra carga (o sobrecarga) que pueda afectar de manera transitoria a la es-tructura o a su cimentacin.

A Acciones accidentales. Son aquellas, que por su rareza, tienen una escasa probabilidadde ocurrencia durante la situacin de proyecto que se plantea. Son de este tipo las de-bidas a:

Inundaciones o avenidas extraordinarias. Aumentos accidentales del empuje, presin y/o subpresin del agua. Choques o impactos. Sismos.

2.5.2. VALOR CARACTERSTICO

Las acciones pueden quedar representadas por diferentes valores. El valor caracterstico es elprincipal valor representativo de una accin. Puede venir determinado por un valor medio, un va-lor nominal (definido mediante criterios deterministas o aprioristicos) o, en los casos en que se fijeen base a criterios estadsticos, por el valor correspondiente a una cierta probabilidad de no ser so-

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brepasado por el lado de los valores ms desfavorables durante un perodo de referencia, te-niendo en cuenta la vida til de la estructura y la duracin de la situacin de proyecto.

Los valores caractersticos de cada una de las acciones deben estimarse mediante criterios di-ferentes, que sern especficos del grupo en el que previamente se haya clasificado la accin. Pararealizar los clculos geotcnicos considerados en esta Gua, se recomienda utilizar los valores re-presentativos de las acciones que se indican en la IAP o normativa que en su caso la sustituya.

Si existiese alguna accin cuyo valor caracterstico no est definido en la normativa vigente deaplicacin al caso (IAP, EHE, etc.), el criterio a utilizar para definirlo ser el siguiente:

La mejor estimacin del valor medio en el caso de las acciones permanentes.

El valor cuya probabilidad anual de ser excedido e