6. ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

A fin de obtener los parámetros de resistencia y deformación en la zona donde se planea cimentar las infraestructuras, se realizaron excavaciones de pozos o calicatas “a cielo abierto”, ensayos de penetración estándar, extracción de muestras, ensayos de laboratorio estándar con fines de identificación y clasificación, y ensayos especiales a fin de obtener los parámetros de resistencia y deformación.Para realizar el análisis de la Cimentación, se definieron los Tipos de suelos encontrados, las Características mecánicas de los Tipos de suelos, los perfiles estratigráficos del subsuelo y la Zonificación de Suelos basados en la información de campo.Por otro lado, de acuerdo a la Norma Técnica E.050 Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional Edificaciones (R.N.E.), la presión admisible será la menor de la que se obtenga mediante:a) La aplicación de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por el factor de seguridad correspondiente.b) La presión que cause el asentamiento admisible.Asimismo, para el cálculo de la Capacidad Portante del terreno es necesario que esté definido el nivel de cimentación; para lo cual se efectuaron las calicatas de inspección. En este caso el cálculo se efectuará sobre la zona donde se asentará el reservorio.

6.1 TIPO DE CIMENTACIÓN Y PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN

TIPO Y PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓNTIPO DEOBRA

TIPO DE CIMENTACION

PROFUNDIDAD DECIMENTACION (m)

ESTRATO DE APOYO DELA CIMENTACION (m)

RESERVORIO CORRIDO 1.50 metros respecto a nivel de corte de 0.50m. Cota Cimentación = 2.00m.

LIMO ARENOSO(ML)

Este nivel preparado de corte será el obtenido después de eliminar 0.50m de las capas superficiales de material de cultivo con restos.

6.2 ENSAYOS APROPIADOS PARA EVALUAR LA RESISTENCIA DEL SUELO

6.2.1 ENSAYOS APROPIADOS PARA EVALUAR LA RESISTENCIA AL CORTE DEL SUELO

Del ensayo de Corte Directo (ASTMD 3080), efectuado al estrato de apoyo se tiene:

RESUMEN DE ENSAYO DE CORTE DIRECTO (ASTMD 3080)MUESTRA TIPO DE OBRA SUCS GRAVA ARENA FINOS gt

(gr/cc)gd

(gr/cc)(°)

C(Kg/Cm2)

C-3 (M-1) RESERVORIO ML 0.50 5.45 94.34 1.932 1.380 21.2 0.005

Analizando el caso de la muestra representativa C-3 (M-1) = 0.20m – 1.50m, consideraremos un valor corregido de densidad ante la posibilidad de saturación parcial y/o nivel freático por la excesiva humedad que presenta la calicata (γs=1.93 Tn/m3, γs corr=1.23 Tn/m3)

C = 0.005 kg/cm2 = 0.05 Tn/m2, de Cohesión. Ø = 21.20 (°)γs corr = 1.23 Tn/m3

w = 39.98 %

Se ha considerado una falla de tipo general pero con densidad modificada como se mencionó anteriormente.

6.2.2 ENSAYO APROPIADO PARA EVALUAR ASENTAMIENTO TOTAL Y DIFERENCIALES

Por tratarse de Suelos de Clasificación SUCS: Limo arenoso (ML), los asentamientos serán evaluados mediante la metodología Elástica, en función a los resultados obtenidos complementado con Tablas de Correlación existentes.

TIPO Y PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓNTIPO DEOBRA

TIPO DE CIMENTACION

PROFUNDIDAD DECIMENTACION (m)

ESTRATO DE APOYO DELA CIMENTACION (m)

RESERVORIO CORRIDO 1.50 metros respecto a nivel de corte de 0.50m. Cota Cimentación = 2.00m.

LIMO ARENOSO(ML)

6.3 CÁLCULO DE CAPACIDAD ADMISIBLE

A).- APLICACIÓN DE ECUACIONES CAPACIDAD CARGA POR CORTE, K.TERZAGHI (1943) Luego se tiene, según la teoría del Karl Terzaghi, la Capacidad Portante Admisible se puede calcular mediante la siguiente relación:

Donde:Q ult : Capacidad última de cargaQ adm : Capacidad admisible de Carga = Q ult/F.S.F.S. : Factor de seguridad = 3.0C : Cohesión del suelo = 0.00 Tn/m2, C’= 0.05 Tn/m2Ø : Angulo de Fricción Interna del suelo = 21.20° (Limo arenoso ML)gd1 : Peso unitario seco del suelo natural por encima de “Df” gd2 : Peso unitario seco del suelo natural por debajo de “Df”Nc, Nq, Ng: Factores de capacidad de carga.

Se calculará para el presente caso y se obtiene lo siguiente: Df = 1.50 m.Reemplazando se tiene para B=1.00m (caso del reservorio - cimientos corridos):

B).- CÁLCULO DE PRESIÓN QUE CAUSE EL ASENTAMIENTO ADMISIBLEB.1).- CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO ADMISIBLE

Qadm=0. 60 Kg/cm2

Qadm=0. 60 Kg/cm2

La distorsión angular aceptable para el tipo de estructura proyectada que establece la Norma Técnica E-050 “Suelos y Cimentaciones” del R.N.E. es de α1/500. El Asentamiento Diferencial (∆) se estima como el 75% del Asentamiento Total (T), es decir: ∆adm = (Tadm)*3/4, entonces, el Asentamiento Total Admisible será mayor en 4/3 el Asentamiento Diferencial Admisible: Tadm = 4/3x∆adm = 4/3x(2.54cm) = 1.90cm (también es factible utilizar el equivalente a Tadm total=1”=2.54cm).

Los asentamientos serán calculados mediante la siguiente relación:

Donde:Si : Asentamiento Total probable (cm) q : Presión de Trabajo (Ton/m2), B : Ancho de la Cimentación (m)If : Factor de Forma (cm/m) = 210u : Relación de Poisson = 0.30E : Modulo de Elasticidad (Ton/m2)

Reemplazando se tiene:

E = 1500 Ton/m2 Q = 0.60 Kg/cm2:

Debido a que el Asentamiento Total obtenido es inferior al Asentamiento Total Admisible de: Tadm = 2.54cm, entonces, los Asentamientos Totales calculados están dentro del Límite máximo Permisible. Se adjuntan cálculos para otras dimensiones.

δ . t=0.77 cm

MEMORIA DE CALCULO DE CAPACIDAD PORTANTE - SUELO

f C (ton/m2) Nc Nq Ny Nq/Nc tan f Ko Ka Kp u(Poisson) : 0.3

21.2 0.05 16.02 7.21 6.37 0.45 0.39 0.64 0.47 2.13 Es (kg/cm2) : 150

CIMENTACION SOBRE LIMO ARENOSO

cimentacion corridaB(m.) L(m.) Df(m.) Ys Y Qu(tn/m2) Qad(Kg/cm2) Sc Sq Sy Qs(Kg/cm2) Iw De(cm.) Dd(cm.)0.6 10 1.5 1.23 1.23 16.46 0.55 1 1 1 0.55 210 0.42 0.210.8 10 1.5 1.23 1.23 17.25 0.57 0.57 210 0.59 0.291 10 1.5 1.23 1.23 18.03 0.60 0.60 210 0.77 0.38

1.4 10 1.5 1.23 1.23 19.60 0.65 0.65 210 1.17 0.581.6 10 1.5 1.23 1.23 20.38 0.68 0.68 210 1.38 0.692 10 1.5 1.23 1.23 21.95 0.73 0.73 210 1.86 0.93

cimentacion cuadradaB(m.) L(m.) Df(m.) Ys Y Qu(tn/m2) Qad(Kg/cm2) Sc Sq Sy Qs(Kg/cm2) Iw De(cm.) Dd(cm.)

1 1 1.5 1.23 1.23 21.99 0.73 1.45 1.39 0.60 0.73 112 0.50 0.25

1.2 1.2 1.5 1.23 1.23 22.46 0.75 0.75 112 0.61 0.31

1.4 1.4 1.5 1.23 1.23 22.93 0.76 0.76 112 0.73 0.36

1.5 1.5 1.5 1.23 1.23 23.16 0.77 0.77 112 0.79 0.39

1.6 1.6 1.5 1.23 1.23 23.40 0.78 0.78 112 0.85 0.42

1.8 1.8 1.5 1.23 1.23 23.87 0.80 0.80 112 0.97 0.49

2 2 1.5 1.23 1.23 24.34 0.81 0.81 112 1.10 0.55

cimentacion rectangularB(m.) L(m.) Df(m.) Ys Y Qu(tn/m2) Qad(Kg/cm2) Sc Sq Sy Qs(Kg/cm2) Iw De(cm.) Dd(cm.)

0.5 1 1.5 1.23 1.23 18.44 0.61 1.23 1.19 0.80 0.61 153 0.29 0.14

0.5 2 1.5 1.23 1.23 17.26 0.58 1.11 1.10 0.90 0.58 153 0.27 0.13

1 2 1.5 1.23 1.23 20.01 0.67 1.23 1.19 0.80 0.67 153 0.62 0.31

1 4 1.5 1.23 1.23 19.02 0.63 1.11 1.10 0.90 0.63 153 0.59 0.29

1.5 3 1.5 1.23 1.23 21.58 0.72 1.23 1.19 0.80 0.72 153 1.00 0.50

1.5 5 1.5 1.23 1.23 20.94 0.70 1.14 1.12 0.88 0.70 153 0.97 0.49

2 3 1.5 1.23 1.23 23.54 0.78 1.30 1.26 0.73 0.78 153 1.46 0.73

2 5 1.5 1.23 1.23 22.90 0.76 1.18 1.16 0.84 0.76 153 1.42 0.71

Formula de Capacidad PortanteQu=Sc*C*Nc+0,5*Sy*Y*B*Ny+Sq*q*Nq

AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE E INSTALACIÓN DEL SISTEMA DESANEAMIENTO BÁSICO DE LA LOCALIDAD DE HUANCHAN

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- CONCLUSIONES

- Basado en los detalles de las progresivas, clasificación de los suelos, espesores de estratos y características mecánicas, se definió el perfil estratigráfico del proyecto, del cual se desprende la estratigrafía para la zona del reservorio.

Zona Reservorio

Comprendida por la calicata C-3:

Primer estrato.- De 0.00 a 0.20m Material de cobertura.

Segundo estrato.- De 0.20 a 1.50m. Suelo limoso marrón oscuro con presencia de rocas sub angulosas, ligera humedad, semicompactado

TIPO Y PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓNTIPO DEOBRA

TIPO DE CIMENTACION

PROFUNDIDAD DECIMENTACION (m)

ESTRATO DE APOYO DELA CIMENTACION (m)

RESERVORIO CORRIDO 1.50 metros respecto a nivel de corte de 0.50m. Cota Cimentación = 2.00m.

LIMO ARENOSO(ML)

- En el terreno en estudio no se han detectado ningún tipo de fenómenos de geodinámica interna o externa que puedan afectar las obras proyectadas.

- La capacidad portante determinada a una profundidad de Df = 1.50m desde el nivel de corte para eliminar la cobertura de 0.50m (Cota de cimentación = 0.50 + 1.50 = 2.00m)

Se presenta además valores en el cuadro de cálculo para otras dimensiones. El asentamiento obtenido es de 0.77cm, el cual está dentro de los límites tolerables.

- De acuerdo la Norma Técnica E.030 “Diseño Sismo – Resistente” del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE), el suelo en estudio se encuentra en la Zona 2 de Media Sismicidad, cuyos parámetros son: S es el factor del suelo con un valor de 1.20, para un periodo predominante de Tp(s) = 0.60” y un factor de zona Z = 0.30 g. Para un suelo limoso con alguna presencia de rocas.

- RECOMENDACIONES

- Una vez que se haya efectuado la excavación hasta llegar a la profundidad del nivel de cimentación donde se proyecta colocar y apoyar las cimentaciones proyectadas, es

Qadm=0. 60 Kg/cm2

recomendable que se efectúen previamente los trabajos de escarificado, perfilado, nivelación y compactación de la subrasante al 95% de la Máxima Densidad Seca del ensayo Próctor Modificado, previos a la construcción de dichas cimentaciones.

- Remover cobertura vegetal a fin de que no se introduzcan elementos contaminantes a los materiales de construcción ni a la obra en sí.

- Para el diseño de muros de contención y calzadura, se utilizará un valor del coeficiente de empuje activo promedio de Ka=0.47 para el limo arenoso ML.