Universidad de Carabobo

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

Departamento de Estructuras

Informe Geotécnico

Prof. Beatriz Haro.

Integrantes:

Da Silva, Raúl

Fermín, Henixon

Martínez, Daner

Rosales, Yohann

Naguanagua, Marzo de 2015

1. INTRODUCCIÓN

A solicitud de la Fundación Fondo Nacional de Transporte Urbano (FONTUR), la empresa GRUPO

2, C.A. procedió a realizar el presente estudio, orientado a evaluar las características del suelo y

determinar los parámetros geotécnicos necesarios para el proyecto: “Comedor de la Planta Yutong”,

a ejecutarse en la ciudad de San Felipe, Estado Yaracuy.

GRUPO 2 llevó a cabo el programa de investigación de campo que contempló, la ejecución de dos

(02) perforaciones mecánicas de ocho metros lineales (08 ml), dos (02) perforaciones mecánicas

de nueve metros lineales (09 ml) y una (01) perforaciones mecánicas de once metros lineales (11

ml), en el área donde se construirán los edificios.

El presente informe contiene los resultados obtenidos de los ensayos realizados en campo y

laboratorio, el análisis de éstos, las conclusiones y recomendaciones inherentes al caso en estudio,

así como también un cuerpo de anexos que lo respaldan.

El presente informe contiene los resultados obtenidos de los ensayos realizados en campo y

laboratorio, el análisis de éstos, las conclusiones y recomendaciones inherentes al caso en estudio,

así como también un cuerpo de anexos que lo respaldan.

2. OBJETIVO GENERAL

Determinar los parámetros geotécnicos y geomecánicos del suelo, mediante ensayos específicos de

laboratorio y campo referidos a las muestras de suelo resultantes de la ejecución de dos (02)

perforaciones mecánicas de ocho metros lineales (08 ml), dos (02) perforaciones mecánicas de

nueve metros lineales (09 ml) y una (01) perforaciones mecánicas de once metros lineales (11

ml), en el área donde se ejecutará la construcción del edificio.

3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

3.1. Identificar el tipo de suelo correspondiente al área explorada.

3.2. Ejecutar el ensayo de Penetración Normal (SPT) y recuperación de muestras alteradas de suelo

a cada 50 cm. hasta los primeros dos metros de profundidad, y a cada 100 cm. a profundidades

mayores.

3.3. Identificar visualmente, realizar ensayos de laboratorio y clasificar las muestras de suelo

recuperadas, basadas en el Sistema Unificado de Clasificación del Suelo. (S.U.C.S.).

3.4. Determinar los parámetros básicos de los suelos identificados y estimar los parámetros

geotécnicos y geomecánicos necesarios para el cálculo del sistema de fundación más apropiado.

3.5. Establecer el perfil litológico probable del suelo.

3.6. Determinar la profundidad del nivel freático y las aguas de infiltración, dentro de la zona del

suelo explorada.

3.7. Analizar los resultados de la investigación y los parámetros geotécnicos obtenidos.

3.8. Emitir recomendaciones relativas al diseño y construcción de las estructuras interactuantes con

el suelo.

4. METODOLOGÍA

4.1. Recopilación de toda la información técnica disponible.

4.2. Inspección del terreno y áreas adyacentes con el fin de conocer sus rasgos topográficos notables

y aspectos resaltantes de su geología superficial.

4.3. Movilización del equipo y personal al área de estudio.

4.4. Ubicación de los sondeos y su profundidad, con el objeto de lograr muestras lo más

representativas posible de la zona del subsuelo sometida a estudio. A tal efecto, la profundidad se

estableció de manera tal que cubriera la zona de significación geotécnica involucrada en el mismo.

4.5. Ejecución de dos (02) perforaciones mecánicas de ocho metros lineales (08 ml), dos (02)

perforaciones mecánicas de nueve metros lineales (09 ml) y una (01) perforaciones mecánicas de

once metros lineales (11 ml) realizadas con el equipo de perforación cuyas especificaciones y

características se muestran a continuación:

Avance por rotación con sistema hidráulico de control.

Bomba hidráulica marca Vickers de 40 HP. 1800 r.p.m./300 psi.

Desplazamiento en camión FORD CARGO 815 Motor CUMMINS de 4 Cilindros.

Barrenos helicoidales huecos con las siguientes especificaciones:

Broca con dientes remisibles de acero, reforzados en la punta, con una aleación de carbono

y tungsteno.

4.6. Las perforaciones se realizan a través de la aplicación del método de penetración normal

(comúnmente conocido como SPT), con muestreo continuo (cada 0,50m) hasta los dos (2.00)

metros de profundidad, y a cada metro a profundidades mayores. El ensayo es ejecutado de acuerdo

a las normas ASTM D1586-08, la cual establece un peso para el martillo de 140 lb (63.5 Kg.) y una

altura de caída libre de 30 in (76.2 cm.). Se toman las precauciones especiales para evitar que la

energía de caída del martillo no se reduzca por fricción con las guías. El líquido de perforación es

empujado hacia abajo a través de la varilla perforadora y sale por las ventanas de la broca para sacar

el material excavado del sondeo. Las ventanas o salidas de agua en la broca están dispuestas en tal

forma, que no se genera el efecto chorro del fluido de perforación delante de la broca. Se hinca una

camisa inmediatamente después de la broca para repeler la entrada de materiales de capas no

rocosas; la camisa se omite cuando se demuestra que en las operaciones sin camisa no entraran

suelos de una elevación mayor cuando la muestra sea tomada.

De acuerdo a la norma. El equipo HOLLOW – STEM CONTINUOUS FLIGHT AUGERS, fue

utilizado de acuerdo al procedimiento establecido en el punto 6.3 de la Norma ASTM D1586-08.

4.7. Recuperación de las muestras alteradas de suelo con un muestreador tipo cuchara partida

hincado y guiado a través de los forros previamente rotados hasta la profundidad de muestreo.

4.8. Identificación de las muestras extraídas tanto en campo como en laboratorio para un posterior

sometimiento a los diferentes ensayos que determinen su caracterización, incluyendo propiedades

índices y clasificación según los criterios del SISTEMA DE

CLASIFICACIÓN UNIFICADA (S.U.C.S) y HIGHWAY RESEARCH BOARD (H.R.B.) según

sea el caso. Dichas muestras son colocadas en frascos herméticos sellados con cinta plástica

adhesiva para preservar su humedad natural e identificadas, y transportadas al laboratorio en los

tubos de muestra de acuerdo con la Norma ASTM-D-1587, para su inspección visual, ensayo y

clasificación, según lo especificado en la guía de ingeniería PDVSA N° 90615.1.011 “Investigación

de Suelos en Tierra Firme” y las Normas ASTM. Las normas utilizadas son las siguientes:

ENSAYO NORMA

IDENTIFICACION VISUAL DEL SUELO ASTM D2488

CONTENIDO DE HUMEDAD ASTM D 2216

GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO ASTM D 422

LIMITE LÍQUIDO ASTM D 423

LIMITE PLÁSTICO ASTM D 424

GRAVEDAD ESPECIFICA ASTM D854

COLOR DE LOS SUELOS MUSELL

PESO UNITARIO DESPLAZAMIENTO

El peso unitario de los suelos granulares se estima correlacionándolo con la compacidad relativa del

ensayo de penetración normal.

4.9. Procesamiento electrónico de los resultados de los ensayos de campo y laboratorio a través de

software especialmente diseñado para la empresa, permitiendo así minimizar los errores que con

frecuencia se presentan, cuando el volumen de la información a procesar es considerable.

Los parámetros básicos de los suelos se determinan a partir de las relaciones peso-volumen y el

valor de los parámetros geotécnicos de interés se estima mediante correlaciones conocidas o por

relación directa cuando el problema que se estudia así lo requiera.

5. DESCRIPCIÓN DE LOS RESULTADOS

5.1 DESCRIPCIÓN DEL PERFIL DE SUELO OBTENIDO EN LAS PERFORACIONES:

Las perforaciones mecánicas ejecutadas en el área, se identifican como P-9, P-10, P-11, P-12 y P-13

respectivamente, se trabajará con la información suministrada por el perfil Geotécnico 2:

UBICACIÓN PERFORACION LONGITUD SPT (m)

COORDENADAS ESTE

COORDENADAS NORTE

PLANTA YUTONG,

SAN FELIPE

P-9 9.00 526,762 1,139,485

P-10 9.00 526,742 1,139,485

P-11 8.00 52,680 1,139,463

P-12 11.00 526,821 1,139,404

P-13 8.00 526,798 1,139,447

Ubicación del Perfil Geotécnico 2 realizado con las perforaciones que la conforman

Perforación P-10:

+

Perforación P-11:

Perforación P-13:

6. ESPECIFICACIONES SÍSMICAS.

De acuerdo a la Norma Venezolana para Edificaciones Sismorresistentes, COVENIN 1756-1:

2001, las especificaciones sísmicas de la zona en estudio se observan a continuación: El área de

estudio se encuentra en una Zona Sísmica 5, que considera un Peligro Sísmico Elevado, la velocidad

de ondas de corte (Vsp) para H > 50 m, oscilará entre 170-250 m/s, esto de acuerdo al

comportamiento del material encontrado en los sondeos realizados.

7. AGUAS SUBTERRÁNEAS

Para la fecha de ejecutar las perforaciones mecánicas (Julio 2014), no se reportó la presencia del

Nivel Freático y/o Aguas de Infiltración en los sondeos realizados.

8. PARÁMETROS GEOTÉCNICOS DEL SUELO

Basados en los resultados obtenidos, se presenta adjunto un perfil litológico simplificado del suelo,

tomando en consideración para los cálculos, la perforación que reportó las condiciones más

desfavorables e irregulares probables, conjuntamente con los parámetros geotécnicos y

geomecánicos determinados, bien sea por medición directa y/o por correlaciones ampliamente

conocidas. Para perfil simplificado del suelo se tomó como referencia la perforación P-13, por

reunir las características anteriormente mencionadas.

A continuación, se presenta el procedimiento de la obtención de los datos preliminares para el

cálculo de la capacidad admisible y el el diseño estructural de la fundación superficial. Basados en

la información suministrada por la perforación más desfavorable P-13, se obtuvo la siguiente

información:

Perforación más Desfavorable: P-13

Z (m) NSPT Símbolo Consistencia γd (Ton/m3) w γ (Ton/m3)

P- 13 P- 13 P- 13 P- 13 Tabla 1.5 P- 13 γd = γ / (1+w)

0 17 SM-SC Media 1.70 0.01 1.72

1 22 (SM-SC)g Media 1.70 0.08 1.84

2 11 (SP-SM)g Suelta 1.60 0.02 1.63

3 85 SM Muy Densa 1.90 0.02 1.94

4 23

(SP-SM)g Media 1.80 0.02 1.84

5 23

6 18

SC Media 2.15

7 26

8 47 (SP-SM)g Media 1.70 0.06 1.80

Pág. 11 Principios de la Ingeniería de Cimentaciones 4ta. Edición Braja Das.

9.- CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO

9.1 FUNDACIÓN SUPERFICIAL

Se realizó el cálculo de la capacidad admisible total para cimentaciones superficiales, empleando

los Criterios de Terzaghi y otros autores, con la aplicación de un Factor de Seguridad (FS = 3).

Para las fundaciones superficiales mediante losa de fundación se usó el siguiente valor de carga de

servicio:

Descripción

Cargas Servicio

Sin Mayorar Mayoradas

500-930 625-1160

Q1 [Ton] 500.00 625.00

Q2 [Ton] 900.00 1160.00

Q [m] 715.00 892.50

B [m] 31.20 31.20

L [m] 42.65 42.65

ρE [mm] 254.00 254.00

A continuación, se aplica Método Rígido Convencional, donde los criterios de Terzaghi han sido

simplificados mediante la explicación del texto Principios de la Ingeniería de Cimentaciones, 4ta

Edición de Braja Das, en su Capitulo 11. En el caso de estudio, la losa de fundación se ubica sobre

material granular se aplica la siguiente fórmula para obtención de la Capacidad de Carga Admisible

000000000000Última:

Así como también la fórmula de Presión Neta aplicada a la fundación:

Se verifica si se cumple la condición de que la Presión Neta Aplicada sea menor o igual a la

Capacidad de Carga Admisible Última. Se igual forma, se chequea asentamiento del estrato de

arcilla y se compara con el asentamiento permitido.

Usando Ábacos Pág. 136 Fig. 5.21 Incremento

del esfuerzo bajo el centro de un área

rectangular flexible uniformemente cargada,

Fundamentos de Ingeniería Geotécnica 4ta.

Edición Braja Das, se calculan los Δσt , Δσm y

Δσb respecto al estrato de arcilla en estudio y

obtener Δσav mediante la siguiente expresión:

Luego se procede a calcular el Asentamiento en

arcillas normalmente consolidadas. Pág. 34

Problemario Mecánica de Suelos Franco y

Romero. Universidad de Carabobo.

S = ρarcilla

A continuación, se presentan los valores

obtenidos y la verificación de las condiciones.

Descripción

Cargas Servicio

Sin Mayorar Mayoradas

500-930 625-1160

Df [m] 0.35 0.40

NCORR (prom) 20.50 20.50

q adm (neta) [kN/m2] 2553.62 2554.96

q [kN/m2] 4.77 6.02

q ≤ q adm (neta) Ok Ok

ρarcilla [cm] 0.66 2.02

ρarcilla < ρE Ok Ok

9.2 FUNDACIÓNES PROFUNDAS

Se realizó el cálculo de la capacidad admisible total para cimentaciones profundas, empleando los

Criterios de Meyerhof y otros autores, con la aplicación de un Factor de Seguridad (FS = 3) a la

Capacidad de Carga total última admisible

del suelo. Los valores referenciales de

Capacidad Admisible del suelo:

QÚltima = QP +QF + QADH

QAdmisible = Q última/ F.S.

Para la Carga por Punta:

Para la Carga por Fricción:

Para la Carga de Adherencia:

Se usó Método α, la resistencia unitaria de

adherencia de suelos arcillosos se obtiene a

partir de la siguiente ecuación.

Partiendo del valor de CU se obtiene el valor

de α.

Para CU = 50 kN/m2 α = 1.

Para las Columnas que se encuentran en el perímetro de la edificación se aplicaran las siguientes

condiciones:

P = 500.00 [Ton]

M = 35.00 [Ton-m]

PILOTE: CON CAMISA PERFORADO

# Pilote por Cabezal: 9

D = 70.00 [cm]

L = 9.00 [m]

Lc = 7.00 [m]

Obtenemos las Capacidades por punta, por fricción y por adherencia:

QP = 440.94 [Ton]

QF = 5.30 [Ton]

QADH = 9.52 [Ton]

QÚltima = 455.76 [Ton]

QActuante = 120.00 [Ton]

QNominal = 134.70 [Ton]

QAdmisible = 151.92 [Ton]

QActuante < QNominal < QAdmisible

Se calcula Fricción Negativa:

QAdmisible (-) = 132.16 [Ton]

QActuante = 120.00 [Ton]

QAdmisible (-) > QActuante

Para las Columnas que se encuentran en el centro de la edificación se aplicaran las siguientes

condiciones:

P = 930.00 [Ton]

M = 65.10 [Ton-m]

PILOTE: CON CAMISA PERFORADO

# Pilote por Cabezal: 9

D = 90.00 [cm]

L = 9.00 [m]

Lc = 9.00 [m]

Obtenemos las Capacidades por punta, por fricción y por adherencia:

QP = 708.14 [Ton]

QF = 6.82 [Ton]

QADH = 11.12 [Ton]

QÚltima = 726.08 [Ton]

QActuante = 209.77 [Ton]

QNominal = 222.66 [Ton]

QAdmisible = 242.03 [Ton]

QActuante < QNominal < QAdmisible

Se calcula Fricción Negativa:

QAdmisible (-) = 218.10 [Ton]

QActuante = 209.77 [Ton]

QAdmisible (-) > QActuante

10. CONCLUSIONES

Los cortes del Perfil Geotécnico 2 se caracterizan por presentar diversos materiales que

cambian drásticamente a poca profundidad, comportamiento característico de suelos

provenientes de depósitos aluviales. Los estratos conformados por suelos granulares en su

mayoría poseen compacidades sueltas a medias, en pocos casos densas, mientras que los

estratos arcillosos poseen consistencias de medias a rígidas con plasticidades medianas. La

Humedad Natural varía de manera irregular en todos los sondeos, con valores

comprendidos entre 1.00% y 8.00%. La resistencia a la penetración se incrementa con la

profundidad con valores de NSPT que van desde 11 golpes/pie hasta 87 golpes/pie.

En la perforación 13 se detectó un estrato considerable de Arcilla de Baja Plasticidad

arenosa s(CL) con una humedad natural promedio de 10.00%, con una Cohesión de 0.9

kg/cm2 y una carga última de 1.57kg/cm2.

La Capacidad Admisible del suelo utilizado para el perfil de diseño 2, garantiza en forma

segura la estabilidad de la estructura a construir, con valores de Qadm = 482,42 Ton/cm2,

para una profundidad de desplante Df = 2.00 m. Los asentamientos inmediatos son menores

de 2.54 cm para cargas de hasta 482.42 Ton/cm2.

Basados en los valores obtenidos en campo, laboratorio y análisis de la información

geotécnica, se puede considerar que para el edificio proyectado, las soluciones que mejor se

adaptan a las condiciones del sitio son el uso de Fundación Superficial tipo Losa de

Fundación y de Fundación Profunda, ambas cumple con las Cargas Actuantes. Desde el

punto de vista económico, será apropiada la elección de Fundación Superficial porque

representará menos complicaciones en cuanto a ejecución y costos de los trabajos

destinados a lo que infraestructura se requiere.

11. RECOMENDACIONES

1. Sistema de Fundación:

Fundación Superficial del Tipo de Fundación:

Remover la capa vegetal de existir en la zona.

Excavar una profundidad mínima de 0.50 m.

Rellenar con material de préstamo en capas compactadas no mayores de 25

cm hasta la cota de proyecto.

El material de préstamo empleado deberá ser compactado con equipos

vibratorios.

Fundación del Tipo “Pilotes excavados y vaciados en sitio:

Longitud Mínima 9 metros lineales.

Diámetros a partir de 0.70 metros para columnas perimetrales y 0.90

metros para las columnas centrales

No sobrecargar los pilotes con más de 35 kg/cm2.

2. Drenaje y Subdrenaje:

Se recomienda diseñar un sistema de drenajes y subdrenajes para la recolección de aguas de

lluvia que garantice su adecuada disposición. Se deberá cuidar la ocurrencia de

infiltraciones hacia el suelo que servirá de asiento a la estructura proyectada, para evitar en

la medida de lo posible, la fuga e infiltración de agua en el subsuelo, ya que eso pudiera

generar una disminución considerable en la capacidad portante de los suelos y la generación

de asentamientos.

3. Recomendaciones Generales:

Verificar que se cumpla con un porcentaje de compactación mayor al 95% de la

Densidad Seca Máxima obtenida en el Ensayo del Proctor Modificado Norma

ASTM D1557-09.

Ejecutar una inspección y supervisión detallada de los procesos constructivos, así

como de los materiales seleccionados para la ejecución de la obra, a fin de

garantizar su seguridad y calidad.

La calidad del concreto utilizado en las fundaciones debe ser verificada, de acuerdo

al procedimiento establecido en la Norma COVENIN 338.

Todas las acciones deberán regirse por los procedimientos establecidos en la Norma

COVENIN 2000/II: 1992 y COVENIN 2000/IIA-92: 1999 y serán indicadas a

criterio del Ingeniero Residente.

Cumplir con todas las exigencias establecidas en la Norma COVENIN 1756-1:

2001 “Edificaciones Sismorresistentes”.

Ing. _______________

C.I.V. _____________