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informe geotecnico en la facultad de ingenieria quimicaTRANSCRIPT
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Estudio geotcnico del proyecto: Mejoramiento de los servicios acadmicos y ampliacin del laboratorio N 15 de la F.I.Q.T. - UNI
MARDYER INGENIEROS CONSULTORES INGENIERIA GEOTECNICA
ESTUDIO GEOTECNICO CON FINES DE CIMENTACIN
PROYECTO : MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS ACADEMICOS Y
AMPLIACION DEL LABORATORIO N 15 DE LA F.I.Q.T - UNI
UBICACIN : Av. Tpac Amaru s/n. DISTRITO: RIMAC, PROVINCIA: LIMA,
DEPARTAMENTO: LIMA FECHA : JUNIO DEL 2,013
CONTENIDO
1.00 GENERALIDADES
1.01 OBJETO DEL ESTUDIO
1.02 ALCANCES DEL ESTUDIO
1.03 METODOLOGIA DEL ESTUDIO
1.04 UBICACIN DE LA ZONA EN ESTUDIO
1.05 CLIMA
1.06 CARACTERISTICAS DEL PROYECTO
2.00 INVESTIGACIONES EFECTUADAS
2.01 TOPOGRAFIA DE LA ZONA
2.02 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGA Y SISMICIDAD DE LA ZONA
2.02.01 GEOLOGIA
2.02.02 GEOMORFOLOGIA
2.02.03 SISMICIDAD DE LA ZONA
2.03 GEOTECNIA DE LA ZONA DE TRABAJO
2.03.01 SONDAJES - INVESTIGACION DE CAMPO
2.03.02 ENSAYOS DE LABORATORIO
2.03.03 CLASIFICACION DE SUELOS
2.03.04 PERFILES ESTRATIGRAFICOS
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3.00 CARACTERISTICAS DEL TERRENO DE FUNDACIN
4.00 ANLISIS DE LA CIMENTACIN
4.01 PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACIN
4.02 CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE
4.02.01 CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE POR RESISTENCIA
4.02.02 CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE POR ASENTAMIENTO
4.02.03 ANLISIS DE LOS RESULTADOS DEL CALCULO DE LA
CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE
4.03 ANALISIS DE LA EXISTENCIA DE ATAQUE QUIMICO A LA
CIMENTACIN
5.00 OBSERVACIONES
6.00 CONCLUSIONES
7.00 RECOMENDACIONES
ANEXO I : PERFILES ESTRATIGRAFICOS DE LOS POZOS DE EXPLORACION
ANEXO II : RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO
ANEXO III : GRAFICOS Y PLANOS
ANEXO IV : FOTOGRAFIAS
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ESTUDIO GEOTECNICO CON FINES DE CIMENTACIN
1.00 GENERALIDADES
1.01 Objeto del estudio
El presente informe tiene por objetivo realizar el estudio geotcnico con fines de
cimentacin en atencin al proyecto: MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS
ACADEMICOS Y AMPLIACION DEL LABORATORIO N 15 DE LA F.I.Q.T - UNI,
en el distrito de Rmac, de la provincia y departamento de Lima, el mismo que se
ha efectuado por trabajos de exploracin de campo y ensayos de laboratorio,
necesarios para definir el perfil estratigrfico del rea en estudio, as como las
propiedades fsicas, qumicas y mecnicas necesarias para efectuar un adecuado
diseo de la cimentacin de la estructura proyectada.
1.02 Alcances del estudio.
El presente estudio es vlido solamente dentro de los lmites del rea del proyecto
y con fines de cimentacin.
En el presente informe se presenta la descripcin de los trabajos realizados en
campo y laboratorio, los resultados de los anlisis efectuados y las conclusiones
obtenidas del estudio geotcnico efectuado en el terreno de estudio, perteneciente
al local donde se proyecta construir el Laboratorio N 15 de la facultad de
Ingeniera Qumica y Textil - UNI, ubicado en el distrito de Rmac, en la provincia
de Lima y en el departamento de Lima.
1.03 Metodologa del estudio.
El presente estudio ha sido realizado conforme a la Norma Tcnica vigente de
Edificacin E-050 (referente a suelos y cimentaciones) del Reglamento Nacional de
Edificaciones aprobada por Resolucin Ministerial N 069-2006-VIVIENDA,
publicado en el diario Oficial El Peruano el 08 de Junio de 2006.
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La exploracin del suelo se realiz por medio de calicatas ubicadas en la zona a
investigarse, convenientemente distribuidas, de manera de tener un muestreo
representativo para determinar las caractersticas del subsuelo.
En el presente estudio se han desarrollado las siguientes actividades:
- Inspeccin ocular de la zona.
- Recopilacin de informacin.
- Revisin de la informacin, principalmente de la informacin geolgica.
- Ubicacin y ejecucin de calicatas de exploracin.
- Toma de muestras disturbadas.
- Ensayos de laboratorio de mecnica de suelos.
- Elaboracin de los perfiles estratigrficos.
- Interpretacin y anlisis de los resultados obtenidos.
- Conclusiones y recomendaciones.
El mtodo empleado en el presente estudio comprende las siguientes
etapas:
Inspeccin ocular.- En esta primera etapa se efecta un
reconocimiento general del terreno, a fin de planificar adecuadamente los
trabajos, como son: personal, mtodos y equipos a emplearse,
determinacin de las zonas de acceso, reconocimiento del trazado,
programacin de los trabajos, etc.
Recopilacin de informacin.- Corresponde a la recoleccin de
material til para el estudio realizado, tales como mapas, planos,
informes y estudios anteriores realizados en la zona y/o en sus
alrededores. Se accedi a la informacin del I.G.N., INGEMMET, Instituto
Geofsico, etc.
Trabajo de campo.- Consisti en lo siguiente:
- Se realiz la exploracin del suelo por medio de calicatas ubicadas en
la zona a investigarse, convenientemente distribuidas, de manera de
tener un muestreo representativo para determinar las caractersticas
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del subsuelo. Se excavaron 03 (tres) calicatas, realizadas segn la
Norma Tcnica ASTM D 420.
- Paralelamente al muestreo de suelos se realiz el registro e
identificacin de de cada uno de los estratos encontrados en las
calicatas, anotndose las principales caractersticas, tales como:
ubicacin, profundidad, espesor, tipo de suelo, color, plasticidad,
compacidad, entre otros.
Ensayos de laboratorio.- Las muestras alteradas se llevaron al
Laboratorio de Mecnica de Suelos de la Universidad Nacional Agraria
La Molina y MARDYER INGENIEROS CONSULTORES E.I.R.L para
efectuar los ensayos correspondientes.
Estos ensayos, cuyos resultados se presentan en el anexo II, han
permitido caracterizar los suelos, as como definir los parmetros para el
diseo de las cimentaciones y el clculo de la capacidad portante.
A continuacin se realiza una breve explicacin de los principales
ensayos efectuados y los objetivos de cada uno de ellos. Cabe anotar
que los ensayos fsicos corresponden a aquellos que determinan las
propiedades ndices de los suelos y que permiten su clasificacin.
Anlisis Granulomtrico por tamizado (ASTM D-421)
La granulometra es la distribucin de las partculas de un suelo de
acuerdo a su tamao, que se determina mediante el tamizado o paso del
agregado por mallas de distinto dimetro hasta el tamiz N 200 (de
dimetro 0.074 milmetros), considerndose el material que pasa dicha
malla en forma global. El anlisis granulomtrico deriva en una curva
granulomtrica, donde se plotea el dimetro de tamiz versus porcentaje
acumulado que pasa o que retiene el mismo.
Limite Liquido (ASTM D-423) y Limite Plstico (ASTM D-424)
Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de este de ser
moldeable. Esta depende de la cantidad de arcilla que contiene el
material que pasa la malla N 200, porque es este el material que tiene la
propiedad de cohesin.
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El suelo, de acuerdo al contenido de humedad que tenga, pasa por tres
estados definidos: lquidos, plsticos y secos. Cuando el agregado tiene
determinado contenido de humedad en la cual se encuentra hmedo de
modo que no puede ser moldeable, se dice que esta en estado
semilquido. Conforme se le reduce la humedad, comienza a adquirir una
consistencia que permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se
dice que esta en estado plstico.
Si continuamos reduciendo la humedad, se logra un
punto en el cual el material pierde su trabajabilidad,
lo que es observable, pues se cuartea al tratar de
moldearlo, entonces se dice que esta en estado
semi-seco. El contenido de humedad en el cual el
suelo pasa del estado semilquido al plstico es el
Limite Liquido (ASTM D-423), y el contenido de
humedad en el que para del estado plstico al
sem.-seco es el Limite Plstico (ASTM D-424).
Clasificacin de Suelos por el Mtodo SUCS y por el Mtodo AASHTO
Los diferentes tipos de suelos son definidos por el tamao de las
partculas. Son frecuentemente encontrados en combinacin de dos o
ms tipos de suelos diferentes, como por ejemplo: arenas, gravas, limo,
arcillas y limos. Uno de los ms usuales sistemas de clasificacin de
suelos es el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), el
cual clasifica al suelo en 15 grupos identificados por nombre y por
trminos simblicos.
El sistema de clasificacin para Construccin de Carreteras AASHTO, es
tambin usado de manera general. Los suelos pueden ser tambin
clasificados en grandes grupos, pueden ser porosos, de grano grueso o
grano fino, granular o no granular y cohesivo, semi.-cohesivo y no
cohesivo.
Copa de Casagrande usado en el ensayo para la determinacin del Lmite Lquido
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Ensayo Corte Directo (ASTM-D-3080-72)
Sirve para determinar en forma rpida los parmetros de resistencia
cortante ( y c) de un suelo.
Anlisis de los resultados e informe final En base a la informacin
recopilada de la zona, trabajo de campo y ensayos de laboratorio, se
efectuaron los anlisis, clculos y determinacin de parmetros de
diseo, as como la interpretacin de las observaciones tomadas en
campo y conclusiones respectivas, todo lo cual se detalla en el presente
informe tcnico.
1.04 Ubicacin de la zona en estudio
El terreno en estudio est ubicado en la Facultad de Ingenieria Quimica y Textil
(F.I.Q.T), perteneciente a la Universidad Nacional de Ingeniera el distrito de Rmac
(ver Figura N 3).
Su direccin es Av. Tpac Amaru s/n del distrito de Rmac.
La ubicacin geopoltica del rea de estudio corresponde al distrito de Rmac, en la
provincia y departamento de Lima.
Regin : Lima Metropolitana
Departamento : Lima
Provincia : Lima
Distrito : Rmac
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El rea del terreno es de 293.86 m2 y se encuentra encerrado dentro de los
linderos siguientes:
POR EL NORTE : Con pavimento de concreto adyacente a
restaurante
POR EL ESTE : Con vereda existente
POR EL OESTE : Con construccin existente
POR EL SUR : Con construccin existente
VISTA AEREA DE LA ZONA DEL PROYECTO
LABORATORIO N 15 DE F.I.Q.T. - UNI
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Hidrogrficamente pertenece a la cuenca del ro Rmac, la misma que se ubica en
la vertiente occidental de los Andes y cuyas aguas desembocan en el Ocano
Pacfico.
Segn lo sealado por el Dr.
Javier Pulgar Vidal en su obra
Geografa del Per, el rea del
proyecto se encuentra en la
regin costa o chala, la que est
comprendida desde la orilla del
mar a 0 m.s.n.m. hasta la altitud
de 500 m.s.n.m.. Esta regin se
caracteriza por su relieve
mayormente plano o ligeramente
ondulado.
1.05 Clima
En el mapa ecolgico del Per elaborado por INRENA, se indica que la
biotemperatura media-anual en la regin costa perteneciente al proyecto, vara
entre 17.9 y 22.2C.
Temperatura
Mnima 17.9 C
Mxima 22.2 C
Precipitacin Pluvial
La precipitacin pluvial muy espordica, llovizna netamente costera. La
precipitacin pluvial total anual varia entre 2.5 y 6.0 mm.
Viento
La direccin del viento predominante es de SUR-OESTE a NORTE-ESTE.
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1.06 Caractersticas del Proyecto.
El proyecto contempla principalmente la construccin de ambientes para laboratorio
y aulas. Las caractersticas estructurales del proyecto son principalmente las
siguientes:
- Material predominante: concreto armado.
- Sistema estructural: aporticado con muros de corte.
2.00 INVESTIGACIONES REALIZADAS
2.01 Topografa de la zona.
En general, la topografa de la zona es plana.
2.02 Geologa, Geomorfologa y Sismicidad de la zona.
Considerando que el suelo es el soporte fsico de las actividades constructivas es
importante el conocimiento de la geologa del lugar, pues as podemos reconocer
los fenmenos naturales que pueden afectar el proyecto y determinar las
propiedades fsicas del suelo.
Se consult la literatura sobre la geologa y sismicidad de la zona en estudio, la
cual consisti principalmente en el mapa geolgico del cuadrngulo de Lima
(lmina 25-i del mapa geolgico del Per) del Instituto Geolgico, Minero y
Metalrgico (INGEMMET) y el mapa de distribucin de mximas intensidades
ssmicas observadas en el Per del Dr. Alva Hurtado.
2.02.01 Geologa de la Zona
Considerando que el suelo es el soporte fsico de las actividades
constructivas es importante el conocimiento de la geologa del lugar, pues
as podemos reconocer los fenmenos naturales que pueden afectar el
proyecto y determinar las propiedades fsicas del suelo.
La formacin de suelos en la zona en estudio se ubica dentro del eratema
del cenozoico del sistema cuaternario de la serie reciente con suelos
predominantemente arenosos o gravosos, generados por depsitos fluviales
(Qr-al) del cono deyectivo del Ro Rmac. Presenta fragmentos de grava de
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forma redondeada (cantos rodados), lo cual certifica su procedencia fluvial.
Se muestra una resea geolgica del sector en la Figura-01 y Figura 02,
que se encuentran en el anexo III al final del presente informe. Bajo este
manto de suelo subyace el estrato rocoso, correspondiente a la unidad
estratigrfica Volc. Huarangal del Grupo Casma (Kim-h), consistente en
rocas sedimentarias con buzamiento hacia el Oeste (evidencia del anticlinal
de Lima).
2.02.02 Geomorfologa de la zona en estudio.
Los aspectos geomorfolgicos proporcionan informacin til para
comprender las diferentes geoformas de la corteza terrestre y permite ubicar
el terreno en su condicin para el uso que se requiere.
La Super Unidad Geomorfolgica que corresponde a esta regin se
denomina Regin Costera que estara cortada por valles transversales al
mar. La llanura fluvio-aluvial as formada se encuentra comprendida por una
planicie costanera angosta, frente al litoral rellenada por los materiales
acumulados por las quebradas que discurren directamente al mar, donde se
encuentran amplias superficies cubiertas por gravas y arenas provenientes
del transporte y sedimentacin del ro Rmac.
El terreno donde se proyecta la construccin del Laboratorio N 15 de la
Facultad de Ingeniera Quimica y Textil de la UNI, se encuentra en lo que se
denominan terrazas aluviales (Ver Figura N 7 en anexo II Plano
geomorfolgico de la ciudad de Lima. Fuente: Cismid Universidad Nacional
de Ingeniera).
2.02.03 Sismicidad de La Zona
El territorio Peruano, pertenece al Crculo de Fuego del Pacfico, que
comprende las zonas de mayor actividad ssmica en el mundo. Esta
actividad ssmica es debida principalmente al proceso de subduccin de la
placa de Nazca bajo la Sudamericana, presente de Norte a Sur en su borde
Oeste, con una velocidad relativa de 8 cm/ao. El margen Oeste de
Sudamrica, donde la litosfera ocenica subduce bajo la continental, es uno
de los ms activos y de los bordes de placa el mayor en la Tierra, siendo su
alta velocidad de convergencia la que permite que se genere un fuerte
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acoplamiento entre ellas, produciendo sismos de diferentes magnitudes a
diversos niveles de profundidad. Como resultado de este proceso se ha
formado la fosa peruano-chilena y la Cordillera Andina en diferentes
perodos orognicos.
Conforme lo mencionado en la norma sismo-Resistente E-030, el pas se
encuentra dividido en las tres zonas siguientes:
Zona 1.- Comprende la ciudad de Iquitos, y parte del Departamento
de Iquitos, parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios; en
esta regin la sismicidad es baja.
Zona 2.- En esta zona la sismicidad es meda. Comprende el resto de
la regin de la selva, Puno, Madre de Dios, y parte del Cusco. En esta
regin los sismos se presentan con mucha frecuencia, pero no son
percibidos por las personas en la mayora de las veces.
Zona 3.- Es la zona de ms alta sismicidad. Comprende toda la costa
peruana, de Tumbes a Tacna, la sierra norte y central, as como,
parte de ceja de selva; es la zona ms afectada por los fenmenos
telricos.
El terreno asignado al proyecto se encuentra ubicado en la Zona 3,
correspondindole una Sismicidad alta con intensidad mayor de VII en la
escala modificada de Mercalli. Los registros histricos dan una aceleracin
de la gravedad del terreno de hasta 0.34g. El factor de zona Z se interpreta
como la aceleracin mxima del terreno con una probabilidad de 10% de
ser excedida en 50 aos.
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ZONIFICACION SISMICA DE ACUERDO AL REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
Las fuerzas ssmicas horizontales cortantes en la base pueden calcularse de
acuerdo a lo indicado en el Reglamento Nacional de Edificaciones.
R
PCSUZV
xxxx
Donde:
V = CORTANTE BASAL
Z= FACTOR DE ZONA
U= FACTOR DE USO
S= FACTOR DE AMPLIFICACION DEL SUELO
C= FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA
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R =COEFICIENTE DE REDUCCION
P= PESO DE LA EDIFICACIN
De acuerdo a lo observado en las exploraciones de campo, al resultado de
los ensayos de laboratorio y a lo indicado en el Mapa de Zonificacin ssmica
de la ciudad de Lima publicado por el CISMID- UNI (ver figura N 5), se
observa que el perfil de suelo para la zona de estudio se clasifica (conforme
a lo descrito en la norma E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones,
referente al diseo sismo resistente), como S1, el cual corresponde a perfiles
de suelo rigidos. De acuerdo a ello, se establece los parmetros ssmicos
indicados en el cuadro I, cuyo valor del periodo es ms conservador que el
publicado por el CISMID- UNI y que se anexa en la figura N 5 (isoperiodos
de la ciudad de Lima).
CUADRO I
COEFICIENTES SISMICOS
Zona 3 Z 0.4
Factor de uso U 1.5
Factor de amplificacin de suelo S 1.0
Perodo Predominante Tp 0.4 seg
2.03 Geotecnia de la zona de trabajo.
2.03.01 Investigacin de campo
Los trabajos de exploracin de campo, fueron realizados por personal
del consultor, para tal efecto se excavaron tres (03) calicatas, denominadas
C-1, C-2 y C-3 (ver Cuadro II), distribuidas adecuadamente en la zona de
estudio, tal como se muestra en el plano de ubicacin de calicatas (ver Plano
de ubicacin de calicatas en anexo III lmina UC-01 y anexo IV -
fotografas), alcanzndose profundidades mximas de hasta 3.00m. Estos
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pozos exploratorios nos han permitido establecer la configuracin
estratigrfica de la zona caracterizando el tipo de suelo de la misma, as
como obtener las correspondientes muestras disturbadas necesarias para la
realizacin de los ensayos de laboratorio tendientes a conocer las
caractersticas fsicas mecnicas de la zona.
No se encontr el nivel fretico hasta la profundidad explorada. Conforme al
Mapa de los acuferos de la ciudad de Lima, preparado por el CISMID UNI,
en la zona de estudio el nivel fretico se clasifica como profundo; Esto es, se
encuentra por debajo de los 10m de profundidad. (Ver Fig. 4 en anexo III).
Paralelamente al muestreo se realiz el registro de cada una de las
calicatas, cuyos perfiles estratigrficos correspondientes se anexan al
presente informe (Ver anexo I).
CUADRO II
RELACION DE CALICATAS
2.03.02 Ensayos de Laboratorio
Con la finalidad de determinar las caractersticas fsicas y mecnicas de los
suelos subyacentes encontrados en la exploracin de campo se procedi a
la respectiva recoleccin de muestras disturbadas con la finalidad de realizar
las correspondientes pruebas de laboratorio. Las pruebas se realizaron en
los laboratorios de mecnica de suelos de la Universidad Nacional Agraria
La Molina y MARDYER INGENIEROS CONSULTORES, conforme a las
normas ASTM. Se realizaron los ensayos qumicos (contenido de sulfatos y
cloruros) para determinar la agresividad qumica de los suelos de la zona. En
los cuadros III y IV se describen los ensayos realizados.
CALICATA
N UBICACIN
PROF.
(m)
C-1 COORDENADAS: 277,163E, 8670,066N 3.00m
C-2 COORDENADAS: 277,161E, 8670,056N 3.00m
C-3 COORDENADAS: 277,162E, 8670,044N 3.00m
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CUADRO N III
RECOLECCIN DE MUESTRAS PARA ENSAYOS DE LABORATORIO
CUADRO N IV CALICATAS EXCAVADAS Y ENSAYOS REALIZADOS
CALICATA PROFUNDIDAD ENSAYOS
C-1 3.00m Estndar
C-2 3.00m Estndar + ensayo qumico
C-3 3.00m Estndar + corte directo
Los resultados se muestran en el anexo II Resultados de los Ensayos de
Laboratorio.
2.03.03 Clasificacin de suelos
Las muestras ensayadas se clasificaron de acuerdo al sistema de AASHTO
(AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTATION
OFFICIALS), y por el sistema SUCS (SISTEMA UNIFICADO DE
CLASIFICACION DE SUELOS), tal como se muestra en el cuadro V.
ENSAYO NORMA N DE
PRUEBAS ASTM AASHTO
Recoleccin de muestras D 420 T 86 06
Granulometra D 422 T 77 06
Lmite lquido D 4318 T 89/90 03
Lmite plstico D 4318 T 89/90 03
Ensayo de corte directo D - 380 01
Contenido de sulfatos, cloruros y sales solubles totales en el suelo
BS1377 Parte 3
01
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CUADRO N V CLASIFICACION DE SUELOS
De los resultados obtenidos se constata la presencia, hasta la profundidad
alcanzada, de suelos predominantemente arenosos, bajo el cual, a la
profundidad media de 1.00m se encuentra el estrato gravoso.
2.03.04 Perfiles Estratigrficos
Las calicatas realizadas nos han permitido identificar los tipos de suelos
existentes en la zona de estudio, hasta la profundidad alcanzada (3.00m). En
trminos generales el suelo de la zona en estudio est constituida por dos
estratos: una capa de suelo predominantemente arenoso, bajo el cual se
encuentra el estrato de mayor rigidez compuesto por una mezcla de gravas y
arenas con predominancia del material gravoso. En la calicatas excavada se
encontr una primera capa de material predominantemente arenoso,
caracterizando al suelo como SP-SM / SP / SW, bajo el cual subyace el
estrato gravoso, consistente en cantos rodados en matriz arenosa con bajos
contenidos de limos, cuya clasificacin SUCS es GP / GP.
Se resea brevemente la estratigrafa de las exploraciones:
C 1 . Superficialmente encontramos una capa de cubierta vegetal de
0.20m de espesor, bajo el cual se encuentra una capa de arena de 0.90m de
espesor, mal graduada (D10 = 0.105, D30 = 0.210, D60 = 0.530, Cu = 5.032 y
CALICATA N C-1 C-2 C-3
M-1 M-2 M-1 M-2 M-1 M-2
Profundidad (m) 0.90m 3.00m 1.20m 3.00m 1.00m 3.00m
Retenido T. N 4 3.3% 68.3% 45.0% 67.4% 21.5% 59.1%
Pasa T. N 200 6.2% 3.0% 3.4% 2.7% 1.0% 1.7%
L.L.. 11.9% N.P. 12.8% N.P. 11.0% N.P.
L.P. 8.6% N.P. 5.5% N.P. 6.8% N.P.
I.P. 3.3% N.P. 7.3% N.P. 4.2% N.P.
S.U.C.S. SP-SM GW SW GP SP GP
AASHTO A-1b(0) A-1a(0) A-1a(0) A-1a(0) A-1b(0) A-1a(0)
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Cc = 0.790), de color marrn claro, ligeramente hmeda y de consistencia
firme. Presenta ligera cantidad de limos de baja plasticidad (LL=11.9%,
LP=8.6%, IP=3.3%). Su clasificacin en el sistema SUCS requiere
smbolo doble y es SP-SM y A-1b(0) en el sistema AASHTO. Bajo esta
capa y hasta la profundidad explorada de 3.00m, presenta un estrato de
grava bien graduada (D10 = 0.172, D30 = 3.100, D60 = 21.500, Cu = 125.000 y
Cc = 2.599), de color marrn, ligeramente hmeda, de consistencia firme y
con ligera presencia de finos no plsticos (LL=NP, LP=N.P., IP=N.P.).
Presenta fragmentos gravosos de bordes redondeados, lo que evidencia su
transporte y procedencia fluvio aluvional. Su clasificacin en el sistema
SUCS es GW y A-1a(0). en el sistema AASHTO. No se observ el
nivel de la napa fretica hasta la profundidad excavada.
C 2. Se aprecia una capa de material de relleno contaminado, constituido
por: concreto, ladrillos, papeles, etc. hasta la profundidad de 0.40m.
Enseguida encontramos bajo este estrato y hasta la profundidad de 1.20m,
un material consistente en una mezcla de arenas y gravas con
predominancia del material arenoso y bien graduada en su conjunto, como
se puede determinar a paratir de los coeficiente de uniformidad y contraccin
obtenidos de su curva granulomtrica (D10 = 0.275, D30 = 0.970, D60 = 6.000,
Cu = 21.818 y Cc = 0.570). Presenta una pequea porcin de limos de baja
plasticidad (LL=12.8%, LP=5.5%, IP=7.3%). Su clasificacin en el
sistema SUCS es SW y A-1a(0) en el sistema AASHTO. Bajo esta
capa superficial de arena, desde la profundidad de 1.20m y hasta la
profundidad excavada de 3.00m, se encuentra el estrato de grava mal
graduada (D10 = 0.315, D30 = 3.975, D60 = 12.500, Cu = 39.683 y Cc = 4.013.
Es de color marrn y se le encontr con consistencia firme y hmedo.
Presenta ligera presencia de finos no plsticos (LL=NP, LP=N.P, IP=N.P).
Se observ fragmentos gravosos de forma redondeada (lo que confirma su
procedencia fluvial - aluvial) de tamao mximo 1 y bolones de 0.35m.
Su clasificacin en el sistema SUCS es GP y A-1a(0) en el
sistema AASHTO. No se observ el nivel de la napa fretica hasta la
profundidad excavada.
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C 3. Superficialmente encontramos una capa vegetal de 0.15m de
espesor, con alto contenido de material orgnico. Luego, hasta la
profundidad de 1.00m, una primera capa de arena mal graduada (en la
muestra M-1 se tiene: D10 = 0.145, D30 = 0.215, D60 = 1.250, Cu = 8.621 y Cc
= 0.255) y con ligeras cantidades de limos de baja plasticidad (LL=11.0%,
LP=6.8%, IP=4.2%). Su clasificacin en el sistema SUCS es SP y
A-1b(0) en el sistema AASHTO. Bajo esta capa superficial de arena,
desde la profundidad de 1.00m y hasta la profundidad excavada de 3.00m,
se encuentra el estrato de grava pobremente graduada (como se puede
apreciar a partir de la curva granulomtrica: D10 = 0.585, D30 = 2.250, D60 =
10.115, Cu = 17.291 y Cc = 0.856. Es de color marrn, hmeda y de
consistencia firme. Presenta fragmentos redondeados (tipo canto rodado) de
TM 1. Asimismo presenta mnimas cantidades de material fino no plstico
(LL=N.P., LP=N.P., IP=N.P.). Su clasificacin en el sistema SUCS es
GP y A-1a(0) en el sistema AASHTO. No se observ el nivel de la napa
fretica hasta la profundidad excavada.
Se presentan los registros de exploracin en el anexo I.
3.00 CARACTERISTICAS DEL TERRENO DE FUNDACIN
El terreno de fundacin del Laboratorio N 15 de la F.I.Q.T. debe ser el estrato
gravoso, el cual est conformado por un material predominantemente gravoso con
clasificacin SUCS GP y A-1a(0) en el sistema AASHTO, de consistencia firme y
buenas condiciones de capacidad portante.
El suelo donde se ha proyectado la cimentacin de las estructuras presenta las
siguientes caractersticas:
Permeabilidad : media
Capilaridad : baja
Resistencia al corte en
estado seco : buena
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Compresibilidad en
estado compacto : baja
4.00 ANALISIS DE LA CIMENTACION
Se presenta a continuacin el anlisis de la cimentacin, que incluye
recomendaciones para su diseo.
4.01 PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACION.
En base a estas caractersticas del suelo, las cargas estimadas de la
edificacin, la descripcin del perfil estratigrfico del sub-suelo y
considerando una cimentacin de tipo superficial, se recomienda una
profundidad mnima de cimentacin de 1.50m a partir del terreno natural,
en el estrato gravoso; Esto es, la cimentacin de las estructuras
proyectadas estar constituida por suelos clasificados como A-1a(0) en el
sistema AASHTO y GP / GW en el sistema SUCS. Las cimentaciones sern
superficiales del tipo zapatas aisladas y/o cimentaciones corridas,
desplantadas en el estrato de grava.
4.02 CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE.
Analizaremos el estrato de grava para conocer su capacidad portante. Se
analiza la capacidad portante por la resistencia del terreno y la capacidad
portante por asentamiento.
4.02.01 CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE POR RESISTENCIA Se ha determinado la capacidad portante admisible del terreno en base a
las caractersticas de resistencia del subsuelo y asumiendo dimensiones
para zapatas cuadradas de 2.00 x 2.00m de ancho. Para ello, se ha utilizado
la frmula de Terzaghi y Peck y sus modificaciones segn las siguientes
ecuaciones:
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qu = Sc . c . Nc + Sq . y1 . Df . Nq + 0.5 . S . B . y2 . N ........................(1)
..SF
qq uadm ..................................................(2)
Donde:
qu = Capacidad ltima de carga
qad = Capacidad admisible de carga
c = Cohesin del suelo (Kg/cm2)
y1 = Peso unitario del suelo sobre el nivel de cimentacin
y2 = Peso unitario del suelo debajo del nivel de cimentacin
B = Ancho de la cimentacin (mt.)
Df = Profundidad de cimentacin = 1.50m
Nc, N, Nq = Factores de capacidad de carga en funcin de .
Sc, S, Sq = Factores de forma.
= Angulo de friccin interna del suelo
F.S. = Factor de seguridad = 4.0
Los factores de capacidad de carga son adimensionales y se han calculado
usando las expresiones siguientes (Caquot y Kerisel, 1953):
tgNN
ctgNN
tgeN
q
qc
tg
q
12
1
2452
Factores de forma de cimentaciones superficiales
Tratndose de cimentaciones de tipo superficial, los factores de forma se
calcularon de acuerdo a las siguientes ecuaciones (Vesic 1973):
Factores de capacidad de carga
............................(3)
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Para cimentaciones rectangulares (zapatas):
Sc = 1 + (Nq /Nc) (B/l)
S =1 0.4 (B/l)
S =1 + tg (B/l)
Para cimentaciones corridas:
1 cq SSS .........................(5)
Donde:
l = largo de la cimentacin
Se tiene los siguientes datos:
= 1.80 gr/cm3 = 1.80 Ton/m3
Df = 1.50m
2.00m para cimentaciones rectangulares
B =
0.60m para cimentaciones corridas
De acuerdo al ensayo de corte directo realizado se tiene los siguientes
valores:
= 32.9
c = 0.00 Kg/cm2 = 0.00 Ton/m2
Reemplazando valores se obtiene:
En (3):
Nc = 38.30
N = 34.64
Nq = 25.78
............................(4)
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Para cimentaciones rectangulares, en (4):
Sc = 1.67
S = 0.60
Sq = 1.65
CIMENTACION RECTANGULAR
Para Df = 1.50m (mnimo recomendado)
B=2.00m
En (1)
qu = 152.03 Ton/m2 = 15.20 Kg/cm
2
En (2)
qadm= 3.80 Kg/cm2
CIMENTACION CORRIDA
Para Df = 1.50m (mnimo recomendado)
B=0.60m
En (1)
qu = 88.30 Ton/m2 = 8.83 Kg/cm
2
En (2)
qadm= 2.21 Kg/cm2
4.02.02 CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE POR ASENTAMIENTO Se ha adoptado el criterio de limitar el asentamiento de la cimentacin a 1
pulgada (2.54 cm) de acuerdo a Terzagui y Peck. Para determinar el
asentamiento del cimiento se ha utilizado el mtodo elstico para el clculo
de asentamientos inmediatos.
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f
S
i IE
uqBS
)1( 2 ..........................................(6)
Donde:
Si = Asentamiento inicial en cm
u = Relacin de Poisson
If = Factor de forma (cm/m)
ES = Mdulo de elasticidad de Young (ton/m2)
q = Presin de trabajo (ton/m2)
B = Ancho de la cimentacin
Para gravas : u = 0.15
If = 120cm/m
ES = 5,000 ton/m2
q = 38.0 ton/m2
B = 2.00 m
Reemplazando valores en (6):
Si = 1.8 cm
El asentamiento inmediato es prcticamente el asentamiento total por
tratarse de un suelo granular. Por otro lado, de acuerdo a la norma E-050 del
RNE el asentamiento diferencial de suelos granulares se puede estimar
como el 75% del asentamiento total. En este caso el asentamiento
diferencial sera: 1.3 cm.
Conforme al tipo de edificacin, la distancia mxima entre zapatas es 9.00m,
luego la distorsin angular es: 1.3/900 =1/673, el cual resulta menor que
1/500 que es el lmite seguro para edificios que no permiten grietas.
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4.02.03 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DEL CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE
En base al anlisis anterior, considerando la capacidad admisible de
carga y el asentamiento, se observa que para los esfuerzos mximos
admisibles el asentamiento no supera el lmite mximo (1). Asimismo, el
asentamiento diferencial es menor al mximo tolerable.
Luego, se deber usar en el diseo de la cimentacin en general, el valor
de 3.8 Kg/cm2 como capacidad portante del terreno.
Se propone adoptar como valor para el diseo de la cimentacin de
las zapatas aisladas: 3.8 Kg/cm2 y 2.20 Kg/cm2 para el diseo de
cimentaciones corridas.
4.03 ANALISIS DE LA EXISTENCIA DE ATAQUE QUIMICO A LA
CIMENTACION.
De los resultados de laboratorio obtenidos en el ensayo de Contenido de
sulfatos en el suelo (ver anexo II Resultados de los ensayos de
laboratorio), realizado en la muestra M-2 de la calicata C-2 de 1.20 a 3.00m
de profundidad, que estar en contacto con elementos de concreto de la
estructura proyectada, se observa que existe solamente una cantidad en
grado leve de sulfatos y cloruros, por lo que se descarta lo posibilidad de
agresin qumica al concreto.
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5.00 OBSERVACIONES
1. El terreno en estudio se encuentra ubicado en la facultad de Ingeniera
Qumica y Textil, Av. Tpac Amaru s/n, en el distrito de Rmac, en la
provincia y departamento de Lima.
2. El proyecto considera la construccin de un laboratorio N 15 de la facultad
de Qumica y Textil y aulas. Con esta consideracin, la estructura transmitir
cargas mximas al suelo de fundacin del orden de 120 Tn/columna.
3. No se encontr el nivel fretico hasta la profundidad alcanzada en las
exploraciones.
4. Se observa que, en el terreno asignado al presente proyecto, la distribucin
de las caractersticas del suelo en toda el rea en estudio es bastante
homognea y uniforme, tenindose clasificaciones similares para todas
las muestras ensayadas: SP-SM / SW / SP en el estrato superficial y GP /
GW para el terreno de fundacin, en el sistema S.U.C.S. Debido a la
homogeneidad del suelo y a la relativa pequea extensin de la superficie
estudiada, se ha practicado un solo ensayo qumico en la calicata C-2 y un
solo ensayo de corte directo, en la calicata denominada C-3, representativa
para todo el terreno estudiado.
5. Conforme a los ensayos qumicos realizados, no se tendr problemas de
ataque qumico por el bajo contenido de sales encontrados en el suelo,
considerado como leve en cuanto a la presencia de sulfatos y cloruros.
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6.00 CONCLUSIONES
1. De acuerdo a los resultados de los trabajos de campo en las tres (03)
calicatas as como a la inspeccin realizada, se concluye que el subsuelo del
terreno en estudio, en donde se proyecta la cimentacin de las estructuras
del edificio, est conformado por material gravoso, cuya clasificacin
caracterstica en el sistema SUCS es GP /GW y en el sistema AASHTO
es A-1a(0). Este tipo de suelos se caracteriza por tener buena capacidad
portante.
2. De la misma manera se encontr que sobre la porcin superior del estrato
arenoso, en una potencia de 0.15 a 0.40m se encuentra contaminado, por lo
cual, este material deber ser removido en su integridad en los trabajos de
movimiento de tierras para la construccin de las cimentaciones de las
estructuras.
3. El suelo de la zona de estudio contiene cloruros y sulfatos en grado leve, lo
cual no compromete la durabilidad de las estructuras de concreto
proyectadas.
4. Por las excavaciones realizadas, se determina que la cimentacin de las
estructuras de las edificaciones proyectadas se efectuar en el estrato de
suelo gravoso, de consistencia firme. Los ensayos de laboratorio realizados
establecen que el material existente en la zona se clasifica como GP / GW
en el sistema SUCS, clasificacin que indica que tiene un aceptable
comportamiento como material de relleno y como suelo de fundacin.
5. El diseo de las cimentaciones proyectadas, deber utilizar los siguientes
parmetros:
Tipo de cimentacin: El tipo de cimentacin ser superficial, pudiendo
utilizarse zapatas aisladas o zapatas corridas.
Estrato de apoyo de la cimentacin: Se cimentar siempre sobre el
estrato gravoso. No se cimentar sobre relleno o en zona inestable o
agrietada.
Nivel de cimentacin: El nivel de cimentacin ser a una profundidad
mnima de 1.50m a partir del nivel de terreno natural.
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Capacidad portante admisible del terreno: La capacidad admisible
mxima para ser considerado en el diseo es de 3.8 Kg/cm2 (zapatas
aisladas) y 2.20 Kg/cm2 (cimentaciones corridas).
Para la aplicacin de las normas de diseo sismo-resistente, deber
considerarse un perfil de suelo tipo S1 y los siguientes parmetros:
S = 1.0
Tp = 0.4 seg.
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7.00 RECOMENDACIONES
1. Se recomienda usar cemento Portland tipo I, al no encontrarse sales en
cantidad suficiente para comprometer la durabilidad de las estructuras.
2. De ninguna manera deber cimentarse sobre material de relleno. Si se
encontraran bolsones de rellenos deber usarse falsos cimientos hasta
llegar al estrato gravoso.
3. El diseo de las estructuras deber ser efectuado por un profesional, en
base a los resultados del presente estudio, en los aspectos de capacidad
portante, estabilidad del terreno y parmetros de diseo sismo-resistente.
4. Cualquier dificultad no prevista en presente estudio deber ser resuelta
durante el proceso constructivo, atendiendo a las especificaciones tcnicas y
a lo previsto en el REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES.
5. Las conclusiones y los resultados de este estudio slo son vlidas para la
zona investigada y con fines de cimentacin. Su uso en zonas diferentes o
para otros fines no es responsabilidad del suscrito.