Cuerpo Del Informe

“TORRE DE TELEFONÍA CELULAR: SITIO – SAN PEDRO DE CASTA”

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ESTUDIO DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN

PROYECTO ENTEL


1.0 GENERALIDADES

1.1 Objetivo del estudio

El presente estudio tiene por objetivo definir las características y propiedades de los suelos con fines

de cimentación, para el proyecto “TORRE DE TELEFONÍA CELULAR: SITIO – SAN PEDRO DE

CASTA”, ubicado en la localidad de San Pedro de Casta, Distrito de San Antonio de Chacclla,

Provincia de Huarochirí, Departamento de Lima. Con tal finalidad se ha efectuado una prospección

de estudio y los correspondientes ensayos in situ y de laboratorio a las muestras representativas,

necesarias para definir el perfil estratigráfico del área de estudio.

1.2 Ubicación del área de estudio

El terreno de estudio se encuentra ubicado en la localidad de San Pedro de Casta, Distrito de San

Antonio de Chacclla, Provincia de Huarochirí, Departamento de Lima.

El área del proyecto se encuentra en la región Quechua, ubicada entre los 2300 y 3500 m.s.n.m. a

ambos lados de la cordillera de los andes; el cual se caracteriza por poseer un relieve escarpado

conformado por los valles interandinos y los flancos de suave pendiente en gran parte de su área.

Presenta un clima templado y seco con una biotemperatura media anual que varía entre 11,0°C y

17,0 ºC, mientras que el promedio máximo de precipitación total es de 900,0 mm y el promedio

mínimo de 300,0 mm por año.

1.3 Características generales del proyecto

El proyecto consiste en la construcción de una torre de telefonía; cuyas cargas definidas en el

análisis y diseño estructural, serán transmitidas al suelo de cimentación. Los trabajos de campo se

efectuaron en noviembre del 2014.


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1.4 Fundamentos técnicos del proyecto

Para la ejecución del presente Informe Técnico se está tomando como referencia al Reglamento

Nacional de Edificaciones (Cámara Peruana de la Construcción - CAPECO), el cual contiene las

Normas que se emplearán como base del presente Informe Técnico, a decir:

Norma E.030 Diseño Sismorresistente

Norma E.050 Suelos y Cimentaciones

Norma E.060 Concreto Armado


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2.0 Aspecto Geológico y Geomorfológico

2.1 Geología

La zona de estudio se ubica al oeste de la ciudad de San Pedro de Casta. De acuerdo a las cartas

geológicas presentado por INGEMMET, el área de estudio se encuentra en el cuadrángulo de Chosica

(hoja 24-j) y por la extensión que abarca el proyecto, presenta una geología variada que a continuación

detallamos:

La construcción de la torre se encuentra ubicada en la Superficie Puna al norte de la ciudad de Canta;

identificándose en los sectores altos: el Volcánico Calipuy formado por derrames andesíticos y tufos

piroclásticos de coloración beige claro y el Volcánico Millotingo conformado por flujos andesíticos junto a

tobas de origen piroclástico.

La parte baja del área de estudio está constituida por depósitos aluviales cuya edad geológica

pertenece al cuaternario reciente (Q-al). La estratigrafía de esta zona está conformado por suelos de

granulometría gruesas conformado por gravas subangulosas con matriz de arenas, arenas finas, arenas

limosas y arcillas de compacidad firme a muy firme.

2.2 Geomorfología

Se puede diferenciar la siguiente unidad geomorfológica a escala regional:

Superficie Puna

La Superficie Puna se caracteriza por una gran uniformidad en la altitud de sus cumbres, estas en el

caso de las Altas Mesetas del lado occidental se relacionan con la "Superficie Puna", aquí también

la superficie ha sido destruida en gran parte por la erosión de los glaciares y torrentes.

Las superficies de erosión se caracterizan por mostrar relieves de colinas redondeadas, topografía

suave con restos de pequeños valles maduros bastante pantanosos y rezagos de lagunas. En la

mayoría de veces, la acción de los agentes erosivos ha destruido gran parte de estos vestigios,

obligando a una interpretación para determinarlos.


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3.0 ESTUDIOS EFECTUADOS

3.1 Trabajos de campo

3.1.1 Perforaciones de estudio

Con la finalidad de definir las características físico-mecánicas de los materiales del subsuelo

pertenecientes al área del proyecto, se ejecutó a mano una calicata de estudio, o pozo a cielo

abierto el cual se ubico estratégicamente, con la finalidad de obtener materiales representativos

para la zona de estudio.

En el siguiente cuadro se muestran las profundidades alcanzadas, en cada calicata:

CUADRO Nº 01

PERFORACIÓN COORDENADAS (WGS 84) PROFUNDIDAD

C - 01 Latitud : -11.759300° Longitud : -76.642230°

1,40 m

3.1.2 Muestreo de suelos (disturbado) y roca

De los materiales encontrados en la calicata, se tomaron muestras representativas disturbadas de

los suelos y bloques de roca de cada estrato en cantidades suficientes, los que fueron colocados en

bolsas de polietileno y sacos de polipropileno para su traslado al laboratorio.

3.1.3 Registro de excavaciones

Paralelamente al muestreo de suelo y roca, se realizó el registro e identificación de cada uno de los

estratos encontrados en la calicata, anotándose las principales características, tales como:

ubicación, profundidad, espesor, humedad, color, plasticidad, consistencia (suelos finos) o

cementación (suelos granulares), entre otros; en el caso de rocas: ubicación, profundidad, tipo de

roca, grado de fracturamiento, grado de resistencia al golpe del martillo, grado de alteración,

presencia de discontinuidades, entre otros. Los cuales se complementaran con sus respectivos

resultados de los ensayos de laboratorio.


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3.1.4 Evaluación Geomecánica

En los afloramientos rocosos se realizó la evaluación geomecánica mediante la metodología

planteada por Bieniawski (1979), con la finalidad de determinar las propiedades de resistencia

cortante.

El sistema de valoración del macizo rocoso, RMR (Rock Mass Rating), también conocido como

Clasificación Geomecánica, considera cinco parámetros básicos.

- Resistencia de la Roca Intacta.

- Designación de la Calidad de la Roca (RQD).

- Espaciamiento de Discontinuidades.

- Estado de las Discontinuidades.

- Condiciones de Agua Subterránea.


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3.2 Trabajos de laboratorio

Con la finalidad de definir las características propias de los materiales, éstos fueron sometidos a una

serie de ensayos los cuales que a continuación se mencionan:

- Cloruros Expresados como ión Cl¯ NPT 339.117

- Sulfatos Expresados como ión SO4= NPT 339.178

- Potencial de Hidrógeno (Ph) NPT 339.176

- Análisis Petrográfico Macroscópico

- Propiedades Físicas de las Rocas ISRM

- Ensayo de Compresión Simple

Estos ensayos, han permitido caracterizar las rocas, así como definir los parámetros necesarios

para el cálculo de su capacidad portante.

3.3 Trabajos de gabinete

En base a la información obtenida durante los trabajos de campo y los resultados de los ensayos de

clasificación de suelos (SUCS y AASHTO) realizados en laboratorio, se efectúo el análisis de las

características físico-mecánicas (Registro de Excavación), determinación de la capacidad de carga

y asentamientos admisible (Hojas de cálculo).


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4.0 DESCRIPCIÓN DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO

Los suelos encontrados en los diferentes estratos son los que a continuación se describen:

En la calicata C-1, se encuentra hasta una profundidad de 1.40m un material compuesto Grava

limosa con arena; contiene 32 % de grava gruesa a fina, de forma angulosa, de buena dureza al

golpe; con poca arena gruesa (3 %) y 28 % de arena media a fina, con finos medianamente

plásticos (L.L.=30, L.P.= 23 e IP=7) estrato denso, color amarillento; presenta cerca del 20 % de

bolones, con tamaño máximo de partícula de 8 pulg., con un moderado contenido de humedad

(10.6%). Por debajo encontramos un macizo rocoso conformado por una Roca Ígnea Andesítica de

naturaleza volcánica, compuesto por minerales tales como ferromagnesianos y anfiboles. Presenta

dureza alta al golpe con el martillo de geólogo debido a su grado alteración. Ninguna reacción

(efervescencia) al contacto con el ácido clorhídrico.

En el siguiente Cuadro Nº 02 se resumen los ensayos de laboratorio:

CUADRO Nº 02

PERFORACIÓN C-1

Muestra M-1 M-2

Profundidad (m) 0,00 – 1,40 1,40

Retenido Nº 4 (%) 78

MACIZO ROCOSO

Pasa Nº 200 (%) 9

Límite Líquido (%) 37

Índice Plástico (%) 13

Clasificación SUCS GP-GC

Clasificación AASHTO A-2-6(0)


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5.0 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

5.1 Análisis de la cimentación

5.1.1 Consideraciones para el cálculo de la capacidad portante.

Para efectos de definir la capacidad portante del área en estudio, teniendo en cuenta las

características granulométricas de los materiales y el macizo rocoso que conforman el subsuelo, se

opto por el cálculo de las características resistentes del macizo rocoso partir del desarrollo del

ensayo de “Compresión Simple”.

5.1.2 Profundidad y tipo de cimientos

El terreno está conformado hasta una profundidad de 1.40m un material compuesto Grava limosa

con arena; contiene 32 % de grava gruesa a fina, de forma angulosa, de buena dureza al golpe; con

poca arena gruesa (3 %) y 28 % de arena media a fina, con finos medianamente plásticos (L.L.=30,

L.P.= 23 e IP=7) estrato denso, color amarillento; presenta cerca del 20 % de bolones, con tamaño

máximo de partícula de 8 pulg., con un moderado contenido de humedad (10.6%). Por debajo

encontramos un macizo rocoso conformado por una Roca Ígnea Andesítica de naturaleza volcánica,

compuesto por minerales tales como ferromagnesianos y anfiboles. Presenta dureza alta al golpe

con el martillo de geólogo debido a su grado alteración. Ninguna reacción (efervescencia) al

contacto con el ácido clorhídrico.

Es así que para efectos del cálculo de la capacidad portante, la profundidad de referencia a analizar

sobre la cual reposaran los cimientos será de -0.80m, respecto al nivel del macizo rocoso.

Respecto al tipo de cimiento considerado para el cálculo de la capacidad portante, se considerará el

cimiento del tipo “Zapata Cuadrada”.

5.1.3 Cálculo de la Resistencia a la Compresión Uniaxial por el Método de Hoek - Brown

(2002)

Este método se basa en determinar el valor de la resistencia a la compresión uniaxial del macizo

rocoso cmr' , para este cálculo se emplea la siguiente relación:

acicrm s.'


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Donde:

Resistencia a la compresión simple de la roca intacta. 2359cm

kgci

Constante que depende de GSI. 505.0a

Constante dependiente de la forma y fractura de la roca. 001100936.0S

Reemplazando obtenemos los siguientes resultados:

25.11'cm

kgcmr

Tomando un Factor de Seguridad (F.S.) 3. SF

28.3cm

kgcmr

5.1.4 Propiedades físicas de la roca

CUADRO Nº 03

IDENTIFICACIÓN DENSIDAD (g/cm3)

ABSORCIÓN (%)

POROSIDAD APARENTE (%)

PESO ESPECÍFICO APARENTE

(KN/m3)

ROCA, C - 1 - M-2 2.784 0.44 1.22 27.298


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5.2 Aspectos sísmicos

El área del proyecto se encuentra ubicado en la zona 3 del mapa de zonificación Sísmica del Perú,

de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación “E.030 Diseño Sismorresistente”.

La fuerza cortante total V puede calcularse de acuerdo a las normas de Diseño Sismo Resistente

según la siguiente relación.

PR

ZUCSV

Donde:

Z: Factor de zona 4,0Z

U: Coeficiente de uso o importancia 0,1U

C: Factor de ampliación sísmica 5,2C

S: Factor del suelo 2,1S (Para un periodo predominante

sTp 6,0 )

R: Factor de Reducción (Según el sistema estructural y lo que estipule el R.N.E.)

P: Peso total de la estructura, incluyendo carga muerta y un 25 % de la carga viva.


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5.3 Contenido de sales

Los resultados del análisis químico de las muestras representativas del suelo y roca que van a estar

en contacto con la estructura del cimiento han arrojado los resultados expuestos en el Cuadro Nº 04:

CUADRO Nº 04

PERFORACIÓN PROFUNDIDAD MATERIAL POTENCIAL DE

HIDRÓGENO CLORUROS

COMO IÓN Cl - SULFATOS

COMO IÓN SO4 =

(pH) (%) (%)

C-1/M-3 1,60 m ROCA 7.25 0.0149 0.0471

De acuerdo a estos resultados de laboratorio se establece que la exposición de las sales (Sulfatos),

al que estará expuesto los cimientos es considerada de magnitud “Despreciable”, por ello no

presentara en consecuencia efectos agresivos al Concreto de Cemento Portland. Por lo tanto, se

recomienda una relación de agua/cemento (a/c) no mayor de 0.5 y el empleo de Cemento Portland

tipo “I” o cualquiera otro tipo de cemento sugerido en la Tabla 4.4, para una exposición a sulfatos

“Moderada”, la cual servirá para la preparación de la mezcla de concreto para los cimientos y todas

las estructuras de ese tipo, colocadas directamente en contacto con el suelo. Tal y como se

reproduce en el cuadro Nº 05:

CUADRO Nº 05

TABLA 4.4 CONCRETO EXPUESTO A SOLUCIONES DE SULFATOS

Exposición a Sulfatos

Sulfato soluble en agua (SO4),

presente en el suelo, % en peso

Sulfatos (SO4) En agua p.p.m.

Tipo de Cemento Concreto con agregado de peso normal relación agua/cemento en peso

Concreto con agregados de peso normal muy ligero

Resistencia mínima a compresión, f’c Mpa

Despreciable 0,00 < SO4 < 0,10 0,00 < SO4 < 150 - - -

Moderado 0,10 < SO4 < 0,20 150 < SO4 < 1500 II, IP (MS), IS (MS), P (MS), I (PM) (MS),

I (SM) (MS) 0,50 28

Severo 0,20 < SO4 < 2,00 1500 < SO4 < 10000 V 0,45 31

Muy Severo SO4 > 2,00 SO4 > 1000 V más Puzolana 0,45 31

De manera similar, en concordancia con la norma E.050 del Reglamento Nacional de Edificaciones

(Artículo 30) se establece que el concreto expuesto al suelo de cimentación no sufrirá el ataque

ácido (pH>4).


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6.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Como resultado del estudio de suelos se concluye:

La calicata realizada en el área del proyecto ha sido referenciada respecto al nivel del piso presente

(cota 0,00 m).

La calicata realizada en el área del proyecto se ha efectuado hasta una profundidad de 1.40m, ya que a

dicha profundidad se encontró el macizo rocoso, siendo las características de los materiales

encontrados, los siguientes:

Calicata C-1, se encuentra hasta una profundidad de 1.40m un material compuesto Grava limosa

con arena; contiene 32 % de grava gruesa a fina, de forma angulosa, de buena dureza al golpe; con

poca arena gruesa (3 %) y 28 % de arena media a fina, con finos medianamente plásticos (L.L.=30,

L.P.= 23 e IP=7) estrato denso, color amarillento; presenta cerca del 20 % de bolones, con tamaño

máximo de partícula de 8 pulg., con un moderado contenido de humedad (10.6%). Por debajo

encontramos un macizo rocoso conformado por una Roca Ígnea Andesítica de naturaleza volcánica,

compuesto por minerales tales como ferromagnesianos y anfiboles. Presenta dureza alta al golpe

con el martillo de geólogo debido a su grado alteración. Ninguna reacción (efervescencia) al

contacto con el ácido clorhídrico.

Los resultados de “Capacidad Portante” determinado al macizo rocoso, es el siguiente:

Sitio San Pedro de Casta Tipo de Roca

C-1 / M-2 (Prof.: 1.40m) Andesita 3.8 Kg/cm2

Se recomienda la utilización de zapatas cuadradas con una profundidad mínima de cimentación de -

0.80m respecto al nivel del macizo rocoso.

Los cimientos se apoyarán sobre el macizo rocoso, los cuales contienen Sales (Sulfatos) en magnitud

“Despreciable”, por ello no presentara en consecuencia efectos agresivos al Concreto de Cemento

Portland. Por lo tanto, se recomienda una relación de agua/cemento (a/c) no mayor de 0.5 y el empleo

de Cemento Portland tipo “I” o cualquiera otro tipo de cemento sugerido en la Tabla 4.4Las estructuras

de Concreto de Cemento Portland en contacto con el suelo no sufrirán el ataque ácido (pH>4).

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