Informe Estudio de Suelos

Estudio de Suelos con fines de Cimentacin

INFORME TECNICO

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION

ELABORACIN DE EXPEDIENTE TCNICO DE LA OBRA NUEVA DE I.E. BARTOLOME HERRERA SAN MIGUEL - LIMA

INVESTIGACION GEOTECNICA.

SOLICITADO POR: VICTOR CHAVEZ INGENIEROS SAC

PREPARADO POR: GEOSSTRATOS SAC. GEOTECHNICAL SOLUTIONS

NOVIEMBRE DEL 2010

Jr. Enrique La Rosa N238, S.M.P. -Lima

Telef: 9989423632 Nextel 823*8270 Email: [email protected]


Tabla de Contenido

1. GENERALIDADES.1.1 OBJETIVO. 1.2 UBICACIN. 1.3 SISMICIDAD.

1.4 GEOLOGIA 2. INVESTIGACION GEOTECNICA.2.1 TRABAJOS DE CAMPO 2.2 ENSAYOS DE LABORATORIO. 2.3 PERFIL ESTRATIGRAFICO. 2.4 CONDICIONES DEL SUB SUELO DE CIMENTACION.

3. CALCULO DE CAPACIDAD ADMISIBLE DE CARGA Y ASENTAMIENTOS 4. RECOMENDACIONES GENERALES DE CONSTRUCCION. 5. CONCLUSIONES. 6. REFERENCIAS ANEXOS ANEXO I ANEXO II ANEXO III ANEXO IV ANEXO VREGISTROS ESTRATIGRAFICOS. ENSAYOS DE LABORATORIO.

HOJA MODELO DE CALCULO.PANEL FOTOGRAFICO. PLANOS.




1. GENERALIDADES El Estudio de Suelos con fines de cimentacin para la Elaboracin de Expediente Tcnico de la Obra Nueva de I.E. Bartolom Herrer a San Miguel Lima , solicitado por VICTOR CHAVEZ INGENIEROS SAC, se ubica en la Av. La Marina Cdra. 12 S/N, San Miguel-Lima, se realiz mediante un programa de exploracin y de trabajos de campo para que por medio de la auscultacin directa del subsuelo con obtencin de muestras se correlacione con los resultados de laboratorio determinando las caractersticas del suelo de apoyo para las estructuras proyectadas y as evaluar las soluciones ms factible de cimentacin.

1.1

OBJETIVO

Los principales objetivos del estudio son los siguientes :y Identificar la unidad litolgica que se encuentra desplazada a lo largo de la zona en

estudio y fenmenos de geodinmica externa.y

Auscultacin y caracterizacin del subsuelo de apoyo de la zona donde se

construir las estructuras, se realiz mediante trabajos de exploracin de campo y ensayos de laboratorio de las muestras obtenidas.y Determinar las dimensiones de profundidad factible para la cimentacin de las

estructuras proyectadas en el terreno investigado. 1.2 UBICACIN

La zona de estudio se encuentra en la Av. La Marina Cdra. 12 S/N, San Miguel -Lima

SismicidadDe acuerdo al nuevo mapa de zonificacin ssmica del Per segn la nueva Norma Sismo Resistente (NTE E-030) y del Mapa de Distribucin de Mximas Intensidades Ssmicas observadas en el Per (J. Alva Hurtado, 1984) el cual est basado en isosstas de sismos ocurridos en el Per y datos de intensidades puntuales de sismos histricos y sismos recientes; se concluye que el rea en estudio se encuentra dentro de la zona de sismicidad media (Zona 2), existiendo la posibilidad de que ocurran sismos de intensidades tan considerables como VII en la escala Mercalli ModificadaJr. Enrique La Rosa N238, S.M.P. -Lima Telef: 9989423632 Nextel 823*8270 Email: [email protected]


segn Zonificacin Ssmica del Per y Intensidades Ssmicas.

Mapa de distribuci n de Mximas

De acuerdo a la nueva Norma Tcnica NTE E -30 y el predominio del suelo bajo la cimentacin, se recomienda utilizar en los diseos Sismo - Resistentes los siguientes parmetros: Suelo Factor de Suelo Factor de amplificacin del suelo Perodo que define la plataforma del espectro : S2 : z=0.40 : S=1.20 : Tp=0.60










1.3

GEOLOGIA

DEPSITOS ALUVIALES La formacin geolgica del rea de estudio comprende la sedimentacin producida por los ros que cruzan la ciudad de Lima formndose conos aluviales y depositando material gravo arenoso con limo en diferentes plataformas llamadas terrazas aluviales

Terrazas aluviales .Se observa material consolidado de gravas arenosas con poco fino en diferentes capas.




2. INVESTIGACIN GEOTCNICA2.1

TRABAJOS DE CAMPO.se

Con la finalidad de caracterizar e l terreno de fundacin de la zona de estudio realiz un programa de exploraciones de campo, las cua les citamos a continuacin:y

Excavacin manual a ciel o abierto denominadas calicatas con obtencin de muestras de los diferentes tipos de suelo , Norma ASTM D420

y

Inspeccin e Identificacin visual y manual de suelos, Norma ASTM D248.

2.1.1 EXCAVACIN MANUAL A CIELO ABIERTO (C ALICATAS) Y MUESTREO

Norma ASTM D420 ASTM D2488En la zona de estudio se ejecutaron en total (04) cuatro calicatas ubicadas estratgicamente en cada estructura complementaria para el IE Bartolom Herrera , procediendo a definir el perfil estratigrfico de cada zona mediante la identificacin visual y manual de suelos (Norma ASTM D2488) a lo largo de las excavaciones obteniendo muestras representativas para ser ensayadas en el laboratorio de Mecnica de Suelos, las calicatas fueron exploradas hasta 3.00 m de profundidad. CUADRO N1 UBICACIN DE CALICATAS COLEGIO LEONCIO PRADO

Estructura complementaria

EXPLORACION/ MUESTRA

ASCENSOR 1 Y 2

C-1, C-2

PISCINA

C-3

PATERA

C-4




EXCAVACION DE CALICATA EN LA ZONA DE ASCENSOR DESCRIPCION VISUAL Y MANUAL ASTM D 2487 2.2 ENSAYOS DE L ABORATORIO.

En los trabajos de exploracin del suelo se tomaron muestras representativas del suelo de cada calicata ejecutada, para as proceder a su posterior clasificacin en el laboratorio de Mecnica de suelos, los puntos de exploracin fueron distribuidos de tal manera de poder obtener un registro de la estratigrafa general de la zona de estudio. Los ensayos de laboratorio efectuados se realizaron de acuerdo a las Normas Standards de la A merican Society for Testing and Materials - Norma ASTM. Los siguientes ensayos en suelo fueron realizados con fines de auscultacin del subsuelo de la IE Bartolom Herrera .

A. Contenido de Humedad Natural - NORMA ASTM D 2216 B. Anlisis granulomtric o por Tamizado - NORMA ASTM D 422. C. Lmites de Consistencia (Lmite Lquido ,Plstico) - NORMA ASTM D 4318, NORMA ASTM D 427. D. Ensayo de Corte Directo - NORMA ASTM D 3080




A CONTENIDO DE HUMEDAD N ATURAL - NORMA ASTM D 2216 Es la determinacin de la cantidad de agua presente en la muestra, comparada con respecto a su peso seco, nos sirve para obtener una idea general del momento en el cual se realizaron las exploraciones geotcnicas, debido al efecto importante que tiene este contenido de agua en la influencia de la resistencia mecnica . B ANLISIS GRANULOMTRICO POR T AMIZADO - NORMA ASTM D 422.

Consiste en determinar el tamao promedio de los granos del suelo que conforman la masa total del suelo obtenido, en el laboratorio se realiza este ensayos co n el material desde 0.0745mm (N200) hasta de 3. C LIMITES DE CONSISTENCIA (LMITE LQUIDO, P LSTICO) NORMA ASTM D 4318,

NORMA ASTM D 427.

El lmite Lquido y Plstico, consiste en determinar el contenido de agua en la muestra que son los lmites entre los estados lquido -plstico y plstico-no plstico. El ensayo de realiza con el material menor a la malla N40.

D

DESCRIPCIN V ISUAL Y M ANUAL DE SUELOS NORMA ASTM D 2488.

Las muestras extradas se clasificaron y describieron en forma manual y v isual de Suelos mediante el mtodo y Normas ASTM. SE MUESTRA A CONTINUACION EL CUADRO RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO.




RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIOCONTENIDO DE HUMEDAD (w %)

CALICATA/ PROFUNDIDAD

CLASIF.

CLASIF.

LIMITE LIQUIDO (%)

LIMITE PLASTICO (%)

INDICE PLASTICO (%)

OBRA

MUESTRA

(m)

SUCS

AASHTO

C-1/M-1 C-2/M-1 I.E. BARTOLOM HERRERA C-3/M-1 C-4/M-1

1.50 2.50 0.95 2.50 1.30 2.00 1.50 2.70

GP GP GP GP

A-1a A-1a A-1a A-1a

20.23 19.91 21.48 19.80

NT NT NT NT

NP NP NP NP

4.46 2.68 1.98 5.46

E

E NSAYO DE CORTE DIRECTO. NORMA ASTM D 3080.

Este ensayo se realiza con el material pasante de la malla N4, utilizando la densidad de campo para remoldear la muestra en laboratorio y as determinar los parmetros de suelo necesarios para evaluacin de estudio.

CUADRO N4 ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ESTRUCTURA

EXPLORACION/ MUESTRA

ANGULO DE FRICCION (GRADOS)

COHESION (KG/CM2)

ASCENSOR

C-1/M-1

31.70

0.00

PISCINA

C-3/M-1

33.50

0.00




ENSAYOS QUIMICOS

AGRESIVIDAD DE SUELOS

SST = 750.60-800.50ppm SO4 = 1200 1200.50ppm

2.3

PERFIL ESTRATIGRFICO. para la

Los trabajos de exploracin del estudio de mecnica de suelos

CONSTRUCCION CONPLEMENTARIA DEL IE BARTOLOME HERRERA LIMA fue la ejecucin de (04) cuatro calicatas las cuales fueron descritas in situ para obtener la estratigrafa de cada calicata y as determinar perfiles estratigrficos de cada zona de ascensores, piscina y patera de la institucion arriba mencionada. En general, la estratigrafa del sub suelo es superficialmente de material de relleno fino de arena limosa con gravas de diferentes dimetros y de espesor variable de hasta 1.50m continuando suelo de granulometra gruesa de gravas con arena y poco fino sin plasticidad de bajo contenido de humedad var iando su compacidad compacto a medida que se profundiza con la excavacin. 2.4 CONDICIONES DEL SUBSUELO DE CIMENTACIN. GP con poca plasticidad y baja amas

El material de suelo caracterstico encontrado a partir de 1.50m es del tipo de suelo de granulometra gruesa de clasificacin SUCS profundidad. (Ver perfiles estratigrficos) Se determin los siguientes parmetros de diseo para cimentacin de edificaciones , humedad, esta formacin se muestra el final de las excavaciones de hasta 2.70m de

(teniendo como referencia el Cuadro N1 y N5 de resultados de laboratorio y de trabajos de campo .)




2.4.1

Determinacin del Angulo de Friccin y Cohesin. Para suelos finos.

El suelo encontrado en la exploracin fue ensayado mediante el ensayo de Corte directo tamizado por la malla N4 para encontrar los valores promedio para el uso en la determinacin de capacidad portante se uso los parmetros de resistencia global debido al tipo de suelo encontrado de gravas compactas, asumiendo un margen de seguridad de FS =3. Considerando falla general los parmetros de resistencia son los siguientes .

CUADRO N5 PARMETROS DE RESISTENCIADEL ENSAYO DE CORTE DIRECTO EXPLORACION/ MUESTRA ANGULO DE FRICCION (GRADOS) COHESION (KG/CM2)

ASCENSOR

31.70

0.00

PISCINA

33.70

0.00

(Valores obtenidos de Ensayos , en Anexos Ensayos de Laboratorio)




3. C LCULO

DE CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO.

3.1 Clculo de la capacidad de carga admisible . Para la determi nacin de la capacidad admisible del terreno se emplear la frmula de Terzaghi y Peck, con parmetros de Vesic aplicando falla generalizada. Aplicamos la siguiente formula, para cimientos superficiales: Qult = C x Nc x Sc + Df x y1 x Nq x Sq + x B x y2 x Ny x Sy Qadm = Qult /FS.. (2) Capacidad admisible del terreno (Kg/cm2) Densidad natural del terreno ( ton /m3) = 1.6 a 1.85 ton /m3 Profundidad de desplante de la estructura ( m.) = mnimo 1.50m Factor unidimensional de capacidad de carga, pendiente del ancho y de

Qadm = y Df Nq = ==

Factores de Capacidad de carga la zona de empuje pasivo funcin del ngulo de friccin interna (F), considera la influencia del peso del suelo. Factor adimensional de capacidad de carga debido a la presin de la

Ny

=

sobrecarga (densidad de enterramiento), funcin del ngulo de friccin sobrecarga se halla representada por el peso por unidad de rea Df del suelo que rodea la zapata.

Nc FS

= =

Factor de capacidad de carga, funcin de la cohesin. Factor de seguridad que toma FS igual a 3. (Originados mediante las dimensiones de estribos)

Factores de Forma

Sc, Sy, Sq

Mediante la frmula ..(1 ) se halla la capacidad ultima del suelo y con la formula (2) se calcula la capacidad de carga admisible en suelos teniendo que evaluar a diferentes niveles de desplante y dimensiones de cimentacin.

CAPACIDAD PORTANTE DE ASCENSORES Para CIMIENTOS CORRIDOS con nivel de desplante del nivel de terreno natural B = 0.80m , L= 1.00m , Df= 1.50m, Q adm. = 3.26 Kg/cm2 B = 0.80m , L= 1.00m , Df=1.70m, Q adm. = 3.62 Kg/cm2 B = 1.00m , L= 1.00m , Df=1.50m, Q adm. = 3.63 Kg/cm2 ZAPATAS (B=0.80, L=1.00m)Jr. Enrique La Rosa N238, S.M.P. -Lima Telef: 9989423632 Nextel 823*8270 Email: [email protected]


Para Zapatas con nivel de desplante de 1.50 m del nivel de terreno natural Lado de zapata B = 0.80m , L= 1.0 0m , Df=1.50m, Q adm. = 2.38 Kg/cm2 Para Zapatas con nivel de desplante de 1.70m del nivel de terreno natural Lado de zapata B = 0.80m , L= 1.00m , Df=1.70m, Q adm. = 2.64 Kg/cm2 ZAPATAS (B=1.00, L=1.20m) Para Zapatas con nivel de desplante de 1.50m del nivel de terreno natural Lado de zapata B = 1.00m , L= 1.20m, Df=1.50m, Q adm. = 2.49 Kg/cm2 Para Zapatas con nivel de desplante de 1.70m del nivel de terreno natural Lado de zapata B = 1.00m , L= 1.20m, Df=1.7 0m, Q adm. = 2.76 Kg/cm2

CAPACIDAD PORTANTE - PISCINA Para CIMIENTOS CORRIDOS con nivel de desplante del nivel de terreno natural

B = 1.00m , L= 1.00m , Df=2.20m, Q adm. = 4.64 Kg/cm2 B = 1.00m , L= 1.00m , Df=2.50m, Q adm. = 5.19 Kg/cm2

3.2 ASENTAMIENTOS.Los asentamientos que se presentan en los suelos granulares son por reacomodo de sus partculas y se producen inmediatamente es decir durante la construccin. El asentamiento inicial instantneo se ha calculado utilizando la Teora elstica para el asentamiento bajo carga uniforme.

VER TABLA DE ASENTAMIENTOS PROMEDIO INSTANTANEO POR DEBAJO DE CIMENTACION FLEXIBLE.




2.4.1 4.2 ANALISIS DE ASENTAMIENTOS

El asentamiento inicial instantneo se ha estimado considerando la Teora elsti ca para el asentamiento bajo carga uniforme.

h=

q x B (1-u2) If Es

Donde

q es la capacidad admisible de la cimentacin para soportar la estructura,

B es el ancho de la cimentacin, u es relacin de Poisson, If es el factor de influencia y Es es el modulo de elasticidad sobre el cual se apoya la cimentacin. El diferencial de asentamientos es calculado entre el asentamiento bajo el centro y en la esquina de la cimentacin, en el cuadr o se muestra el asentamiento diferencial estimado. La distorsin angular no deber ser mayor a 1 /500, que es el lmite seguro para edificios en los que no se permiten grietas y para cimentaciones rgidas circulares o para anillos de cimentacin de estru cturas rgidas, altas y esbeltas. La estimacin de asentamientos total, diferencial y calculo de distorsin angular se muestra en el siguiente Cuadro

CUADRO ESTIMACION DE ASENTAMIENTO TOTAL Y DIFERENCIAL CIMIENTO CORRIDOS Distorsion angular 1/ 2834.7 2552.8

PROFUN DESPLANTE m

E (lb/pul2) 1409.6 1409.6

u 0.35 0.35

Scentro (cm) 0.210 0.234

Sd (cm) 0.105 0.116

Distorsion angular 0.000353 0.000392

1.50 1.70

S centro: Asentamiento en el centro de estructura Sd: Asentamiento diferencial.




CUADRO ESTIMACION DE ASENTAMIENTO TOTAL Y DIFERENCIAL ZAPATAS (0.80 X 1.00) Distorsion angular 1/ 8007.4 3500.5

PROFUN DESPLANTE m

E (lb/pul2) 1409.6 1409.6

u 0.35 0.35

Scentro (cm) 0.154 0.170

Sd (cm) 0.116 0.085

Distorsion angular 0.000125 0.000286

1.50 1.70

CUADRO ESTIMACION DE ASENTAMIENTO TOTAL Y DIFERENCIAL ZAPATAS (1.00X 1.20) Distorsion angular 1/ 2969.1 2678.6 8007.4 3500.5

PROFUN DESPLANTE m

E (lb/pul2) 1409.6 1409.6 1409.6 1409.6

u 0.35 0.35 0.35 0.35

Scentro (cm) 0.201 1.750 0.201 0.170

Sd (cm) 0.100 0.870 0.100 0.085

Distorsion angular 0.000125 0.000373 0.000125 0.000286

1.50 1.70 1.50 1.70

S centro: Asentamiento en el centro de estructura Sd: Asentamiento diferencial.




5. CONCLUSIONESy

De las (04) calicatas ejecutadas se observa material de buenas caractersticas a partir de 1.50m de profundidad representado por material gravo arenoso sin plasticidad y compacto a medida que se profundiza. (Ver perfiles estratigrficos en el Plano S -02)

y

De los

anlisis de capacidad portante para edificaciones, se tiene los

siguientes resultados a diferentes niveles de desplante cimentado sobre suelo natural a partir de 1.50m de profundidad . RESULTADOS de CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO DE APOYO PARA CIMENTACION. - ASCENSORES

Tipo de CIMENTACION

Nivel de desplante Df (m)

Qadm SUELO NATURAL (Kg/cm2)

CC (0.80 X 1,00)m

1.50 1.70

3.26 3.62

CC (1.00 X 1,00)m

1.50

3.63

ZAPATAS (0.80 X 1,00)m

1.50 1.70

2.38 2.64

ZAPATAS (1.00 X 1,20)m

1.50 1.70

2.49 2.76




RESULTADOS de CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO DE APOYO PARA CIMENTACION. - PISCINA

Tipo de CIMENTACION

Nivel de desplante Df (m)

Qadm SUELO NATURAL (Kg/cm2)

CC (1.00 X 1,00)m

2.20 2.50

4.64 5.19

Recomendamos mantener una losa rgida debajo del fondo de piscina de mnimo 0.20m de espesor.y

La capacidad admisible mnima del suelo representativo de la zona estudiada es de 2.38 Kg/cm2, a la profundidad mnima de cimentacin de 1.50m desde nivel de terreno natural. Se recomienda utilizar material de prstamo con calidad de afirmado par a zonas de relleno estructural en capas de 0.30m de espesor para alcanzar el nivel requerido en los planos para todo tipo de estructuras y obras exteriores. De encontrar material de relleno contaminado bajo los futuros cimientos deber ser eliminado. Se deber eliminar todo material de relleno contaminado debajo de la cimentacin y de cualquier obra exterior del proyecto. Los asentamientos estn en los lmites permisibles por edificaciones menores a 2.5cm y la distorsin angular es menor a 1/500.

y

y y y

Se presenta el siguiente cuadro resumen de condiciones del sub suelo y parmetros de diseo geotcnico:CUADRO RESUMEN

DESCRIPCION CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO FACTOR DE SEGURIDAD PROFUNDIDAD DE CIMENTACION ESTRATO A CIMENTAR DISTORSION ANGULAR

VALOR 2.38 Kg/cm2 3.00 1.50 m GRAVA ARENOSA 1/2969 < 1/500




AGRESIVIDAD DE SUELOS Ver tem de ensayos qumicos

SST = 750.60-800.50ppm SO4 = 1200 1200.50ppm Agresin moderada

y y

Los resultados de anlisis qumico, co nsidera utilizar cemento Tipo I P en la zonas de estructuras. Las conclusiones tomadas son exclusivamente para la zona de estudio, las cuales no debern ser tomadas para otras zonas por ms cercanas que se encuentren.

Lima Noviembre del 2010




6. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

1. Manual de laboratorio. Joshep Bowles. 2. Ingeniera Geotcnica Braja M das 3. Principios de ingeniera de Cimentaciones Braja M Das.. 4. Curso de Cimentaciones de Mestria UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Dr. Alva Hurtado.




Anexos




Anexo 2 ENSAYOS DE LABORATORIO




Anexo 1 REGISTROS ESTRATIGRAFICOS




Anexo 5 PLANOS




Anexo 3 Hoja modelo de memoria de clculo




Anexo 4 PANEL FOTOGRAFICO



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EXPLORACIN DE LA CALICATA C-1

PANEL FOTOGRAFICO

Foto 01

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EXCAVACIN DE LA CALICATA C-2 Foto 03

MUESTREO DE LA CALICATA C-2

Foto 04




VISTA PANORMCA DE LA CALICATA C-3 Foto 05




MUESTREO DE LA CALICATA C-4 Foto 06



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