construccion ie colegio

7/23/2019 Construccion IE COLEGIO

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ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS Y

CIMENTACIONES

PROYECTO:

ICA, NOVIEMBRE DEL 2,012

CONSTRUCCIN DE LA

INFRAESTRUCTURA DE LA I.E. N 86751

SAN PEDRO DE HUARCA PROVINCIA DE

YUNGAY DEPARTAMENTO DE ANCASH

I ETAPA


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Mecnica de Suelos - Ensayos - SPT- DPL- SPL- ConcretoTl.f. 213805 956456008- Av. L. Valcarcel B-13 Urb.San Joaqun Ica

EMS CON FINES DE CIMENTACION 2

PRO IN RL PROGRAMAS DE INVESTIGACIONES GEOTECNICAS

CONTENIDO

1. ALCANCES DEL ESTUDIO

2. UBICACIN

3. GEOLOGIA

4. INFORMACION PREVIA

4.1 DE LA OBRA A C IMENTAR

4.2 DATOS GENERALES DE LA ZONA

4.3 DE LOS TERRENOS COLINDANTES

4.4 NUMERO DE PUNTOS A INVESTIGAR5. TRABAJ OS EFECTUADOS

5.1 EXPLORACION DE CAMPO

5.2 ENSAYOS DE LABORATORIO Y CAMPO

5.3 PERFIL DEL SUELO

6. AGRESIVIDAD DEL SUELO

7. NIVEL FRETICO

8. ANALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA

8.1 ANALISIS POR ASENTAMIENTO

8.2 CAPACIDAD DE CARGA POR ASENTAMIENTO

8.3 CAPAC IDAD DE CARGA POR CORTE

9. EFECTOS SISMICOS

9.1 CARACTERISTICAS DINAMICAS

9.2 POTENCIAL DE LICUACION DE SUELOS

9.3 ANALISIS SISMOGRAFICOS EN LA REGION DE ICA

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL ESTUDIO

11. RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION

12. FOTOGRAFIAS

13. MEMORIA DE CALCULO

14. PERFIL ESTRATIGRAFICO

15. ENSAYOS DE LABORATORIO

16. ENSAYOS DE CAMPO

17. ANEXOS


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MEMORIA DESCRIPTIVA

PROYECTO:

CONSTRUCCIN DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA I.E. N 86751 SANPEDRO DE HUARCA PROVINCIA DE YUNGAY DEPARTAMENTO DEANCASH I ETAPA

SOLICITA:

ING. CARLOS HERNANDEZ IBARRA

UBICACION :

DEPARTAMENTO - ANCASH

PROVINCIA - YUNGAY

DISTRITO - YUNGAY

LOCALIDAD - HUARCA

FECHA: NOVIEMBRE DEL 2,012

1. ALCANCES DEL ESTUDIO

El objeto del presente Informe es mostrar los trabajos realizados, as como los

resultados y conclusiones obtenidos en el estudio de suelos ejecutado conforme a

la Norma Peruana E.050 de Suelos y cimentaciones, con la finalidad de

determinar la informacin requerida para el diseo de la cimentacin del

proyecto: CONSTRUCCION DE I.E. N 86751 SAN PEDRO DE HUARCA.


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2. UBICACION

La zona, materia del presente estudio de suelos, se encuentra ubicado en la

localidad de Huarca, comprensin del Distrito de Yungay, Provincia de Yungay

y Departamento de Ancash.

3. GEOLOGIA

Los depsitos clsticos cuaternarios se han acumulado desde el Pleistoceno hasta

el reciente y se debe a distintos orgenes; siendo los ms antiguos las morrenas,

debido a la glaciacin cuaternaria y seguidos por depsitos aluviales y fluviales

ms recientes.

Las mineralizaciones en el rea de estudio estn estrechamente relacionadas a la

actividad magmtica mio-pliocnica, o sea por contacto de intrusivos con la roca

o por sistemas hidrotermales generados por el emplazamiento de las grandes

estructuras volcnicas.

La Geologa local de la zona de estudio, esta constituida principalmente por

depsitos cuaternarios. Los depsitos cuaternarios existentes en la zona y sus

alrededores son los coluviales y fluvio aluvionales.

DEPOSITOS COLUVIALES: Los depsitos estn formados por la

sedimentacin de materiales provenientes de las partes altas, los mismos que se

caracterizan por ser materiales de naturaleza Granular y arcillosa. Sobre estos

suelos se localiza la zona en estudio principalmente; cuyas componentes son

materiales de mayores dimensiones que las arenas, provenientes de los cerros

circundantes y de la parte alta de las quebradas.


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4. INFORMACION PREVIA

4.1 DE LA OBRA A CIMENTAR

El proyecto materia del presente estudio, se encuentra destinada para Uso

como Centro educativo, lo cul segn la Norma E.030 es categorizado como

edificacin Esencial el coeficiente de uso e importancia (U) para la

presente edificacin es igual a 1.5.

El sistema estructural a emplear e incluso existente, es en base a Elementos

de Concreto Armado de 02 niveles, siendo la sobrecarga tpica para este tipo

de estructuras del orden de 250 Kg/m2

La Clasificacin, para los fines de la determinacin del programa Mnimo de

exploracin del EMS, de la Norma E-050, de acuerdo a la tabla N 2.1.2, es

tipificada como:

TIPO DE

ESTRUCTURA

DISTANCIA MAYOR ENTRE

APOYOS

N DE PISOS

(Incluido sotano)

TIPO DE

EDIFICACION

Porticos y/o Muros de

concreto Menor a 10 m. Menor a 5 A

Los tipos de edificacin A, B y C, designan la importancia relativa de la

estructura desde el punto de vista de la investigacin de suelos necesaria

para cada tipo, siendo el A ms exigente que el B y este que el C.

4.2 DATOS GENERALES DE LA ZONA

Para la realizacin del estudio de suelos de la zona, las condicionestopogrficas, evidencian efectos de Geodinmica externa, provenientes de

las partes altas de la zona, debido a lo cual es visible una segregacin de los

materiales, esto es causado por los efectos fluvioaluviales mencionados, este

material se halla con densidades medias de acuerdo a la evaluacin realizada

(la evaluacin de los suelos se han hecho a travs de pozos de sondeo), el

material subyacente esta compuesto por un material normalmente

consolidado.


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4.3 DE LOS TERRENOS COLINDANTES

No existen en los terrenos colindantes grandes irregularidades como

afloramientos rocosos, fallas, estratos errticos, cavidades, etc.

Asimismo se comprueba que no existen edificaciones cercanas que

presenten anomalas como grietas o desplomes originados por el terreno de

cimentacin. De lo cual puede deducirse que el suelo es un material

aceptable como terreno de fundacin.

Sin embargo, por tratarse de la cimentacin de una estructura ubicada en la

del Circulo de fuego, toda esta zona es susceptible de sufrir cambios

geolgicos importantes, debido al proceso dinmico de interaccin de las

placas Sudamericana y Nazca, lo cul siempre debe tenerse en cuenta.

4.4 NUMERO N DE PUNTOS A INVESTIGAR

El numero de sondajes a realizar se determina de acuerdo a la tabla N 2.3.2

de la Norma E.050, el cul esta en funcin del tipo de edificio y del rea dela superficie a ocupar por este.

El numero n de puntos a investigar, que se exige, de acuerdo al uso de la

edificacin es de 01 punto por cada 250 m2. En nuestro caso se cumpli

con lo normado ya que se realizo 05 pozos de sondeo y 05 ensayos

dinmicos, ubicados dentro de la superficie a ocupar por la futura estructura.

4.5 TIPO DE MUESTRAS EXTRAIDAS

Para el presente estudio, se ha tomado en cada sondaje una muestra tipo

Mabpor estrato, hasta el plano de apoyo de la cimentacin prevista Df, y a

partir de esta se ha procedido a tomar una muestra tipo Mib, en la

profundidad p.


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5 TRABAJOS EFECTUADOS

5.1 EXPLORACION DE CAMPO

El reconocimiento del rea de investigacin consisti en observar la

topografa y el permetro del rea a edificar. Seguidamente se determin

la ubicacin de la perforacin a realizar. Efectundose las calicatas a una

profundidad de 1.5 veces el ancho aproximado de la cimentacin,

contando a partir del fondo de la base, segn la Norma E-050.

Prof. = h + Df + Z

Prof. = h + Df + 1.5 (B)

Prof. = 0.00 + 1.20 + (1.50 x 1.20) = 3.00 m (profundidad alcanzada)

Donde:

Df = En edificios con stano, es la distancia vertical entre el nivel del

piso terminado del stano al fondo de la cimentacin.

5.2 ENSAYOS DE LABORATORIO Y CAMPO

Se realizaron los trabajos de campo, conforme a las normas vigentes. En

el laboratorio se seleccionaron las muestras tpicas, se verifico la

clasificacin visual de las muestras y se procedi a ejecutar con ellas los

ensayos (de campo y de laboratorio) que a continuacin se mencionan:

Recoleccin de muestras ASTM 420

Contenido de Humedad ASTM 2216

Anlisis granulomtrico ASTM D 422

Peso especifico ASTM D 854Clasificacin Unificada de Suelos (SUCS) ASTM D 2487 y

D 2488

Limite Liquido ASTM D 4318

Limite Plstico ASTM D 4318

Ensayo de Penetracin Ligera DIN 4094

Ensayo de corte directo


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PERFIL DEL SUELO

Luego de obtenido los ensayos en laboratorio, adjunto al presente informe se

contrastaron estos con las caractersticas de los suelos observados en el campo,

habindose hecho las compatibilizaciones en los casos necesarios. Con estos

resultados se procedi a elaborar el respectivo perfil estratigrfico.

El sistema de clasificacin de suelos para este tipo de estudios es del mtodo

SUCS, (Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos, determinando de acuerdo

con los dimetros comprendidos entre 3 plg a la malla N 4 como gravas, los

dimetros comprendidos entre las mallas N 4 y N 200 como arenas y los

dimetros menores a la malla N 200 denominadas como limos y arcillas), por

lo que, generalizando se obtuvo para el sector donde se ubicara la futura

estructura el siguiente perfil estratigrfico:

Primer estrato:

Entre la profundidad de 0.00 a 0.30 encontramos una Arena Limosa (SM) de

baja plasticidad, de color beige claro, con presencia de restos orgnicos. Se tratade rellenos de arenas limosas, con contenido de materia organica, estado poco

hmedo. El estado de estos suelos es de poco denso. Debido a la presencia de

restos orgnicos y rellenos poco compactados.

Segundo Estrato:

En forma Subyaciente a este estrato, de 0.30 a 1.00 m., en promedio el perfil del

terreno se encuentra constituido por Arenas limosas pobremente graduadas de

grano fino y redondeado, (SP-SM), coloracin beige claro, de origen coluvial.

Son depsitos de arenas limosas pobremente graduados de grano fino y

redondeado, estado hmedo.

Tercer Estrato:

Subyaciendo a este estrato, de 1.00 a 2.50 m., en promedio, el perfil del terreno

se encuentra constituido por Arenas limosas de grano fino y redondeado, cuya


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clasificacion SUCS es (SM), color Beige claro a beige oscuro, de origen fluvial.

Son depsitos de arenas limosas estado hmedo, (depsitos cuaternarios

aluviales de naturaleza predominantemente granular).

Son grandes depsitos de arenas limosas, de mediana a baja plasticidad, estado

hmedo. El estado de estos suelos va de poco denso (2.00 3.00 m.),

aumentando su compacidad a partir de los 3.00 m. No se encontr el nivel

fretico hasta la profundidad explorada

La descripcin detallada del perfil encontrado en la calicata realizada, se

encuentra en los cuadros de Perfiles Estratigrficos respectivamente.

6 AGRESIVIDAD DEL SUELO

Para el anlisis de agresividad del suelo y la seleccin del tipo de ataque se ha

basado en los rangos que da el ACI y la Norma Peruana E.30 para los distintos tipos

de daos que se puedan apreciar en el concreto.

En esta zona los rangos de ataques por agresividad de suelos se catalogan como

despreciables a moderados, ya que la cantidad de sulfatos (Sulfato soluble en agua

presente en el suelo como SO4) se encuentra en el orden de 0.008% lo que indica

una cantidad igual a 120 PPM, sustentado con el anlisis Fsico qumico de

suelos.

En base a los resultados de laboratorio, la exposicin del concreto a soluciones desulfato se encuentra en el rango de despreciable a moderado, segn la Norma

peruana E.30, en este sentido el tipo de cemento recomendable para la cimentacin

es el tipo I, el mismo que tiene relativa resistencia al ataque de sulfatos; empleando

una relacin mxima de agua cemento en peso igual a 0.50.


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En lo referente al contenido mximo de Ion cloruro, estas se encuentra dentro de los

parmetros permisibles que seala la norma, para estructuras de concreto armado

expuesto a la accin de cloruros equivalente a 0.10 % del peso del cemento.

RESULTADOS DEL ANALISIS

Cloruros (CL) 120.00 p.p.m. 0.0120 % p/p

Sulfatos (SO4) 120.00 p.p.m 0.0120 % p/p

Sales Solubles totales 750.30 p.p.m 0.0750 % p/p

7. NIVEL DE LA NAPA FREATICA

El nivel de la Napa Fretica flucta a profundidades de 8 y 10 metros, de

acuerdo a los datos existentes en la zona.


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8. ANALISIS DE CAPACIDAD DE CARGA

Segn la Norma E-030, la presin Admisible se efectuar tomando en cuenta los

siguientes factores:

a) Profundidad de cimentacin

b) Dimensin de los elementos de cimentacin

c) Caractersticas fsico mecnicas del suelo ubicado dentro de la zona

activa de cimentacin.

d) Ubicacin del nivel freatico.

e) Probable modificacin de las caractersticas fsico mecnicas de los

suelos, como consecuencia de los cambios en el contenido de humedad.

f) Asentamiento tolerable de la estructura.

Asimismo, de acuerdo a la misma Norma, la presin Admisible ser la menor de

la que se obtenga mediante:

La aplicacin de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por

el factor de seguridad correspondiente.

La presin que cause el asentamiento admisible.

Es necesario analizar el probable funcionamiento de la cimentacin con

respecto a dos tipos de problema: La primera es que una parte de la

cimentacin o cualquiera de sus elementos puede fallar debido a que el suelo

es incapaz de soportar la carga aplicada. Lo segundo es que si bien el suelo

puede no fallar, pero el asentamiento de la estructura puede ser tan grande otan disparejo que la estructura puede agrietarse, daarse o colapsar.

El primero es conocido como falla por capacidad de carga y el segundo falla

por asentamiento diferencial. Teniendo en cuenta que la cimentacin se

realizara bajo un estrato granular, se requerirn investigaciones

independientes para determinar el factor de seguridad contra una falla por


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capacidad de carga y la magnitud del probable asentamiento que podra

producirse bajo la interaccin de la estructura en servicio.

8.1 ANALISIS POR ASENTAMIENTO

En el presente caso al tratarse de un suelo granular, en el presente informese

ha realizado el anlisis de la presin admisible del suelo por asentamiento y

luego la verificacin de este resultado por corte.

Fig. 8.1.-Asentamientos de zapatas deducidos de la penetracin estndar N para suelosgranulares y arenas (Terzaghi y Peck,)


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8.1.1 CLCULO DE ASENTAMIENTOS

En la actualidad existen numerosos mtodos de clculo que pueden

agruparse en la forma siguiente:

a) Los derivados de la teora de la consolidacin unidimensional de

Terzaghi, como el de Skempton-Bjerrum o de la teora tridimensional de

Biot.

b) Los basados en la aplicacin de trayectorias de tensiones a muestras

representativas, como el de Lambe (1964), el de Ladd y Foote (1974).

etc.

c) Los que asimilan el terreno a un medio clstico, eventualmente no lineal

o anistropo, utilizando las numerosas soluciones ya existentes.

d) Los que parten de ecuaciones constitutivas aproximadas del terreno

(leyes tensin-deformacin) aplicndolas a modelos matemticos o de

elementos finitos (por ejemplo el modelo de Cambridge).

En el suelo a nivel de fundacin al tratarse de suelos granulares se

presentaran asentamientos instantneos relativamente hablando. Losasentamientos a largo plazo pueden presentarse siempre en cuando bajo

el bulbo de presiones se ubiquen capas compresibles de arcilla, lo cual no

ha sido detectado en la presente evaluacin, al tratarse el suelo en estudio

de potentes capas de arenas limosas poco densas.

En este sentido se ha calculado el asentamiento inicial instantneo bajo

carga uniforme, y presin ms critica, utilizando la teora elstica y

empleando la ecuacion de Schieicher (1926) ofrecida por Terzaghi

(1945), sobre un espacio de boussinesq (mtodo elstico).


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Obtenindose un valor de asentamiento terico de 1.25 cm. y un

asentamiento diferencial de 0.90 cm. lo cual es inferior al asentamiento

diferencial permisible para el tipo de estructura que se va a proyectar.

Los valores de los asentamiento obtenidos se exponen o se presentan en

la hoja de anexos: Calculo de Asentamientos.

La Norma E.050 exige que se indique el valor del asentamiento

diferencial admisible, lo cual se expone en el siguiente acpite.

ASENTAMIENTO ADMISIBLE

Una vez calculados los asentamientos, debe comprobarse si su magnitud

absoluta o diferencial es inferior a unos valores lmites prefijados. Estos

valores lmites, esta en funcin del tipo de edificio y su estructura as

como la naturaleza del terreno y el tipo de movimiento, debiendo


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precisarse si el dao afecta al aspecto arquitectnico, funcional o

estructural.

El asentamiento diferencial Admisible, resulta igual a 1.60 cm., de

acuerdo a los asentamiento Admisibles que seala la Norma E.050, en el

que indica un valor de distorsin angular equivalente a 0.002. Asimismo

el valor indicado es compatible con los cuadros N 1, N 2, N 3, y 4; de

los autores Bjerrum (1963), Sowers (1962) y Meyerhof (1977).


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CUADRO N1

CRITERIOS DE PELIGROSIDAD RESPECTO A LA DISTORSIN ANGULAR

Distorsin angular =s/LSowers(1962)

Bjerrum(1963)

NormasPolacas

Meyerhof(1977)

Limite peligroso para estructuras isostaticas y murosde contencinLimite de seguridad para estructuras isostticas ymurosLimite peligroso para estructuras reticuladas de

acero u hormign y respecto al giro de estructurasrgidas elevadas.Limite de seguridad para estructuras reticuladas yrespecto al giro de estructuras rgidas.

Limite peligroso para tabiques de estructurasreticuladas.Limite de seguridad para tabiques de estructuras

reticuladasLmite peligroso para la flexin cncava (-) demuros de cargaLimite de seguridad para la flexin cncava demuros de cargaLmite peligroso para la flexin convexa de murosde carga

Limite de seguridad de muros de carga.Estructuras de paneles prefabricados

1/400-1/250

1/2.000 1/1.000

1/300

1/600

1/300

1/100-1/200

1/200-1/300

1/300-1/500

1/500-1/700

1/100

1/150

1/250

1/500

1/1.000

1/2.000

1/1.5001/2.500

Cuadro N2. ASENTAMIENTO ADMISIBLE


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Cuadro N 3. CRITERO DE DAOS EN ESTRUCTURAS

CUADRO N4

ASENTAMIENTO DE ESTRUCTURAS CIMENTADAS SOBRE ARENA

Terminologa utilizada por describir los movimientos

El asentamiento diferencial mximo de una estructura es la diferencia entre los

asentamientos totales mximo y mnimo que ocurren en la estructura. El

asentamiento total es la magnitud del desplazamiento de una zapata individual.

La magnitud del asentamiento total no constituye el factor mas critico, ya que es

el asentamiento diferencial el que causa dao a la estructura.

Burland y Wroth (1974) han sistematizado los movimientos a considerar en un

edificio y que se representan en la fig. 2.30.

Asentamiento mximo: es el mayor descenso sufrido por los cimientos de un

edificio (Smax).

Asiento diferencial: es la diferencia de asentamiento entre dos puntos s.


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Distorsin angular: es la relacin entre el asiento diferencial entre dos puntos y

la distancia que los separar = s/L. Tambin se denomina giro relativo cuando

el asiento diferencial se refiere a la distancia medida segn la lnea que define la

inclinacin general del edificio.


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8.2 CAPACIDAD DE CARGA POR ASENTAMIENTO

Se realizaron los clculos considerando una cota de fundacin mnima de

Df = 120 cm. de acuerdo a las caractersticas impuestas por el terreno de

fundacin; as como un espesor importante del estrato de suelo bajo la zona

de cimentacin activa. Teniendo en cuenta que el Nivel Freatico se encuentra

a una profundidad de 10.00 m. y considerando un asentamiento permisible de

1.60cm.

Anlisis para Zapatas Cuadradas

La edificacin a cimentar, de acuerdo a los datos proporcionados, se trata de

una Estructura de 02 niveles, apoyadas sobre Zapatas cuadradas, para el

presente anlisis. En este sentido, se considera, un valor de carga de 52 Tn.

por zapata, entonces para no exceder el valor de qa se requiere una zapata

cargada de lado mayor a: B = 1.90 m., reemplazando estos datos en la

ecuacin siguiente se obtiene:

qadm= (0.0864 N 0.108)(B + 0.30)2 *fE* fNF* f* fDfB

qadm = 1.44 Kg/cm2

Asimismo verificamos esta Presin Admisible por Asentamiento, empleando los

mismos datos, y reemplazando estos datos en la ecuacin dadas por (Meyerhof,

1965):

qadm = 2.04 Kg/cm2

Adems, reemplazando estos datos en la ecuacin dadas por (Bowles, 1977)

2

28.3

128.399.7

+=B

BNq coradm


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B = Base en metros

qadm = 2.54 Kg/cm2

Anlisis para Cimentacin Continua

En este caso, la estructura considerando una cimentacin corrida, proyectada de

02 niveles, esta ejerce aproximadamente una carga de 12 Tn.por metro lineal

de cimiento, entonces para no exceder el valor de qa se necesita una zapata

cargada de lado mayor a: B = 0.75 m. como mnimo. Reemplazando estos datos

en la ecuacin siguiente se obtiene:

qadm= (0.0864 N 0.108)(B + 0.30)2 *fE* fNF* f* fDfB

qadm = 1.59 Kg/cm2

Empleando los mismos datos, y reemplazando estos datos en la ecuacin dadas

por (Meyerhof, 1965):

qadm= 2.04 Kg/cm2

Adems, reemplazando estos datos en la ecuacin dadas por (Bowles, 1977)

33.133.01 +=B

DfFd

corradm Nq 98.11=

=4.25

16.19 ecoradmS

FdNq

+=

4.2528.3

128.399.7

2

ecoradm

SFd

B

BNq


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qadm = 2.54 Kg/cm2

Donde:

qadm= Presin Admisible por Asentamiento

N = Numero de golpes equivalente al ensayo estndar de penetracin (corregido)

FE = factor de correccin por espesor de Estrato

fNF = factor de correccin debido al Nivel fretico

fDf = factor de correccin por profundidad de la cimentacin.

f= factor de correccin por asentamiento admisible

CUADRO DE PRESIONES ADMISIBLES POR ASENTAMIENTOCONSIDERANDO ZAPATAS CUADRADAS

CUADRO DE PRESIONES ADMISIBLES POR ASENTAMIENTOCONSIDERANDO CIMIENTOS CORRIDOS

ENSAYO

Nqadm

Terzaghi

qadm

Meyerhoff

qadm

Bowles

Clasif.

SUCS

Ncorr Df

1 -5 1.44 Kg/cm2 2.04 Kg/cm2 2.54 Kg/cm2 SM 19 1.20

ENSAYO

N

qadm

Terzaghi

qadm

Meyerhoff

qadm

Bowles

Clasif.

SUCS

Ncorr Df

1 - 5 1.59 Kg/cm2 2.28 Kg/cm2 2.17 Kg/cm2 SM 19 1.00

33.133.01 +=B

DfFd


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Para determinar la presin admisible, se requiere definir un valor de N

(resultado del valor del ensayo de DPL equivalente al SPT) representativo del

suelo granular ubicado dentro de la zona activa de la cimentacin, definiendo

esta como la zona del suelo bajo la cimentacin dentro de la cual la presin que

aplica la cimentacin al terreno es igual o mayor que el 10% de la presin de

tapada.

El Ensayo de Penetracin Ligera (DPL), se viene utilizando con mayor

frecuencia en la inspeccin de suelos granulares como las arenas, principalmente

por su facilidad de operacin y transporte a la zona en estudio. La norma que

reglamenta este ensayo es la DIN 4094. El equipo utilizado se compone de:

Un martillo cuyo peso es 10 KG.

Varilla gua de 6 Kg.

Cuatro varillas huecas de 1 metro cada una.

Un penetrometro de punta cnica de 5 cm2 de rea transversal.

Este equipo permite evaluar la capacidad portante del subsuelo de manera

directa, realizado mediante la medicin de la resistencia que ofrece el suelo al

avance de la varilla de punta cnica, mediante percusin.

Los golpes se deben realizara un golpe de 20 a 30 golpes por minuto. La

cantidad de golpes efectuados se contabiliza cada 10 cm. de penetracin de la

varilla cnica. Denominndose N al numero de golpes. Para considerar la faltade apoyo, los golpes de los primeros 15 cm. de penetracin no se consideran; los

necesarios para penetrar los siguientes 10 cm. son los que se toman en cuenta.

El valor de N o numero de golpes por cada 10 cm. de penetracin de la varilla

cnica, es similar al valor de N que se obtiene mediante el ensayo SPT (Estndar

Penetrations Test), utilizando las formulas de estas para la determinacin de las

caractersticas mecnicas del suelo y capacidad portante del terreno.


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En base a la correlacin con los resultados del ensayode penetracin dinmica

obtenidos y empleando las expresiones siguientes obtenemos el ngulo de

friccin para el presente proyecto, los mismo que se correlacionan perfectamente

con los valores de las figuras o cuadros 6 y 7:

Los factores de correccin: FE, fNf, fDf, f; que se exponen en la memoria de

calculo, fueron obtenidos con los datos ya mencionados, cabe sealar que las

carga indicadas, pueden ser ajustadas, una vez conocidas las dimensiones

exactas de la estructura a cimentar.


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8.3 CAPACIDAD DE CARGA POR CORTE

De acuerdo a los resultados obtenidos de los ensayos realizados, encontramos

los siguientes datos para determinar la resistencia admisible del terreno en

estudio:

En base a la correlacin con los resultados del ensayo de penetracin dinmica

obtenidos y empleando las expresiones siguientes se puede obtener el ngulo de

friccin valido para el presente proyecto, lo cual es compatible con el ensayo de

corte Directo realizado.

= 27.1 + 0.3 N corregido 0.00054 N2corregido (Peck, Hanson y

Thornburn,1974)

= (20 N corregido)1/2 + 20 (hanataka y Uchida,1996)

= 32

El Valor de Nponderado, se ha calculado con los factores de correccin

correspondientes.

Se realizaron los clculos considerando una cota de fundacin mnima de Df =

1.20 de acuerdo a las condiciones impuestas por las caractersticas mecnicas

del perfil en estudio.

ENSAYO

N

NqN

gr/cm3)

Cohesin

(Kg/cm2)

Ncorr SUCS

3 32 16.64 14.32 1.60 0.00 19 SM


25/46




28 30 32 34 36 38 40 42 44 46

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0

10

30

20

40

50

70

80

60

Suelta

Muy suelta

Muy

compactaCompactaMedia

Angulo de fr iccin interna, o (grados)/

P

enetracinestndarN(

golpes/30cm)

Factoresdec

apacidaddecargaN

yNq

Factores de capacidad de carga teniendo en cuenta la falla local.

Ref. (Peck, Hansen y Thornburn, 1953)

N

N

Nq

Suelto Medio denso Denso Muy Denso

Muy Suelto

0

10

20

30

40

50

60

70

28 30 32 34 36 4038 42 44

An gu lo de res ist en cia co rtan te en grados

ResistenciaalapenetracinstandardN(golpespor300mm)

Correlacin de Angulo de Friccin y el N(SPT)

Ref. (Peck , Hanson y Thorburn, 1974)

CUADRO N 5.

CUADRO N 6.


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Anlisis para Zapatas cuadradas:

Al analizar la misma estructura mencionada, apoyada sobre zapatas cuadradas,

estos ejercen aproximadamente una carga de 52 Tn por zapata, entonces para no

exceder el valor de Qadm se necesita una franja cargada mayor a B =1.80 m.

(de lado como mnimo); reemplazando en la ecuacin () se obtiene, de acuerdo

a las ecuaciones de capacidad de carga del suelo bajo zapatas cuadradas, dadas

por K. Terzaghi y R. Peck:

Qd = 1.2CNc Scbcic+ Df Nq Sqbqiq+ 0.4 BN Sbi ()

Para cimentaciones no continuas (es decir para L menor que 5B) se emplean los

siguientes factores de forma en la ecuacin () :

)(1Nc

Nq

L

BSc +=

tg1 L

B

Sq +=

L

BS 4.01=

Para cargas inclinadas se deben utilizar los siguientes factores de inclinacin en

la ecuacin ():

)1

(

NcTg

iqiqic = Para >0

n

BLCQ

Piq

+=

cos1

1

cot1

+

+=

n

BLCQ

Pi


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En general no se recomienda utilizar cimentaciones con base inclinada. Donde

estas sean necesarios, los siguientes factores deben ser aplicados a la ecuacin

():

2)1( Tgbbq ==

tg

1

Nc

bbbc = Para >0

Reemplazando en ():

Qd = 4.81 Kg/cm2

Luego, la capacidad de carga por corte es:

Qa = 1.60 Kg/cm2


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Luego, la capacidad de carga por corte para los diferentes sondajes realizados, se

encuentra tabulada en el siguiente cuadro:

CUADRO DE PRESIONES ADMISIBLES POR CORTE.

CONSIDERANDO ZAPATAS CUADRADAS

El Factor de seguridad contra falla por capacidad de carga debe ser mayor o

igual a 3, de acuerdo a la norma E.030 (cargas estticas). Con el objetivo de:

Prevenir las variaciones naturales de la resistencia al corte de los suelos.

Prevenir contra la probable disminucin local en la capacidad de carga

durante el proceso constructivo.

Prevenir asentamientos diferenciales perjudiciales de la cimentacin.

Incertidumbres implicadas en los mtodos o formulas para la

determinacin de la carga ultima de falla.

Tener en cuenta variaciones en la capacidad de apoyo con los cambios en

las dimensiones de la cimentacin, de acuerdo con las cargas a transmitir.

De acuerdo con los resultados obtenidos con el equipo de penetracin ligera

DPL, en los anexos se presentan los cuadros de la variacin de la resistencia del

terreno con la profundidad de sondeo a cada 10 cm. De penetracin.

Por lo que para cualquier variacin de la cota de cimentacin, se podr verificar

el valor de la resistencia en la cota deseada y verificar su profundidad de

influencia, debindose incrementar el valor de la resistencia del terreno segn se

vaya profundizando.

ENSAYO

N

Factor

De

seguridad

qultimo

Terzaghi

qadm Clasif.

SUCS

Ncorr Df

1 5 3 4.81 Kg/cm2 1.60 Kg/cm2 SM 19 1.20


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Anlisis para Cimentacin continua

La estructura considerando una cimentacin continua, ejerce sobre el suelo,

aproximadamente una carga de 12 Tn. por metro lineal de cimiento, entonces

para no exceder el valor de qa se necesita una zapata cargada de lado mayor a:

B = 0.80 m. como mnimo. Reemplazando estos datos en las ecuaciones de

capacidad de carga del suelo bajo cimientos continuos, dadas por K. Terzaghi y

R. Peck:

Qd = CNc Scbcic+ Df Nq Sqbqiq+ 0.5 BN Sbi ()

Donde:

Qd = 4.57 Kg/cm2

Luego, la capacidad de carga por corte es:

Qa = 1.52 Kg/cm2

Luego, la capacidad de carga por corte para las diferentes zonas, se encuentra

tabulada en el siguiente cuadro:

+=

+=

=

1953)Kerisel,y(Caquot

)1(2

)2

45(

)1(cot

2

NqtgN

tgeNq

NqgcN

tg


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CUADRO DE PRESIONES ADMISIBLES POR CORTE

CONSIDERANDO CIMIENTOS CONTINUOS

El Factor de seguridad contra falla por capacidad de carga debe ser mayor o

igual a 3, de acuerdo a la norma E.030 (cargas estticas). Con el objetivo de:

Prevenir las variaciones naturales de la resistencia al corte de los suelos.

Prevenir contra la probable disminucin local en la capacidad de carga

durante el proceso constructivo.

Prevenir asentamientos diferenciales perjudiciales de la cimentacin.

Incertidumbres implicadas en los mtodos o formulas para la

determinacin de la carga ultima de falla.

Tener en cuenta variaciones en la capacidad de apoyo con los cambios en

las dimensiones de la cimentacin, de acuerdo con las cargas a transmitir.

En base a los anlisis realizados y verificados con las ecuaciones dadas por

diferentes autores, hemos determinado la capacidad admisible del suelo a

considerar en el presente estudio.

De la evaluacin efectuada, se han obtenido los parmetros de resistencia del

material de fundacin, las correlaciones a estos parmetros, han proporcionado

valores que permitirn evaluar la ecuacin planteada. Estos valores se presentan

en la hoja de anexos: Anlisis de capacidad ultima.

ENSAYO

N

Factor

De

seguridad

qultimo

Terzaghi

qadm Clasif.

SUCS

Ncorr Df

1 5 3 4.57 Kg/cm2 1.52 Kg/cm2 SM 19 1.00

ZONA B

ZONA A


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Toda modificacin de la alternativa en forma creciente, como por ejemplo en el

caso que se elija una mayor profundidad o mayor dimensin de la cimentacin,

proporcionar una mayor capacidad portante del terreno.

9. EFECTOS SISMICOS

Las vibraciones producidas por un sismo se transmiten a partir de su origen a

travs de las rocas de la corteza terrestre. En un lugar especifico, las vibraciones

que llegan al basamento rocoso son a su vez transmitidas hacia la superficie a

travs de los suelos existentes en el lugar.

En el presente estudio para determinar la sismicidad del lugar se han analizado

las aceleraciones procedentes de los mapas de aceleraciones mximas en la roca

para periodos de recurrencia ssmica de 30, 50, 100 aos, propuesto por

Casaverde y Vargas (1980) los que indican que el terreno estudiado se encuentra

en una zona de alta sismicidad.

Los sismos en la zona de estudio estn asociados al fenmeno de subduccin dela Placa de Nasca con la placa sudamericana, originando sismos de profundidad

epicentral de naturaleza superficial e intermedia principalmente.

9.1 CARACTERISTICAS DINAMICAS

De acuerdo a las Normas de Diseo Sismorresistente, se recomienda

considerar al suelo con un factor Z = 0.4 g (aceleracin mxima del

terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 aos), un

factor de suelo igual a 1.4 y con un perodo predominante de Ts = 0.9.

PARMETROS DE DISEO SISMO RESISTENTE

De acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones y la Norma

Tcnica de edificacin E-030- Diseo Sismorresistente, se deber tomar

los siguientes valores:


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(a)Factor de zona _________________________________ Z = 0.4 (Fig. 9.1)

(b)Condiciones Geotcnicas

El suelo investigado, pertenece al perfil Tipo S2(c)Periodo de Vibracin del suelo __________________ To = 0.9 seg.

(d)Factor de Amplificacin Ssmica (C)

Se calculara en base a la expresin siguiente:

To1.25

C = 2.5 x C < 2.5

T

Para T = Periodo de Vibracin de la Estructura = H/C t

Categora de la estructura _______________________ C

(f) Factor de Uso __________________________________ U = 1.5

(g)La fuerza horizontal o cortante basal, debido a la accin ssmica se

determinara por la formula siguiente:

Para:

V = Cortante Basal

Z = Factor de Zona V = Z*U*S*C*P

U = Factor de Uso R

S = Factor de Ampliacin del suelo

C = Factor de Ampliacin SsmicaR = coeficiente de Reduccin

P = Peso de la Edificacin

*,El rea en estudio, corresponde a la zona 3, el factor de zona se interpreta

como una aceleracin mxima del terreno.

9.2 POTENCIAL DE LICUACION DE SUELOS

El fenmeno de licuacin se da en suelos de granulometra uniforme,

sueltos y totales o parcialmente saturados. Durante un movimientossmico el suelo pierde su capacidad de resistencia y fluye hasta

encontrar una configuracin compatible con los esfuerzos ssmicos.

El fenmeno de licuacin de suelos es un problema que en las

condiciones actuales no es posible que ocurra, debido a las caractersticas

del suelo de fundacin y a la gran profundidad del nivel fretico.


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FIGURA 9.1 - PLANO DE ZONIFICACION SISMICA DEL PERU


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10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El estrato donde van a estar apoyado las estructuras consideradas esta

constituida segn la clasificacin SUCS por Arenas Limosas (SM) y

lentes de arena, de coloracion beige claro a beige oscuro, se tratan de

depsitos de arenas limosas de grano fino y redondeado, baja humedad y

de mediana plasticidad, estado semidenso (depsitos cuaternarios fluio

aluvionales de naturaleza predominantemente granular). El estado de

estos suelos va de poco denso (2.00 3.00 m.), aumentando su

compacidad a partir de los 3.00 m. No se encontr el nivel fretico hasta

la profundidad explorada.

De acuerdo con las caractersticas del perfil del suelo y el tipo de

estructura, se recomienda cimentar a 1.20 m. de profundidad, con lo

cul se estara alcanzando estratos menos compresibles, otorgando

confinamiento a la cimentacin y disminuyendo los problemas que

presentan los suelos blandos o asentamientos diferenciales que

eventualmente pueda presentarse en la heterogeneidad del perfil.

Definida la cota de fundacin a este nivel se ha evaluado la capacidad

portante o admisible del suelo en estudio, habindose obtenido un valor

de: qa = 1.44 Kg/cm2.

No debe cimentarse sobre turba, suelo orgnico, tierra vegetal, desmonte,

relleno sanitario o relleno artificial y estos materiales inadecuados

debern ser removidos en su totalidad, antes de construir la estructura y

ser reemplazados con materiales adecuados y que cumplan con lo

indicado en el acpite Rellenos controlados de ingeniera.

El material a emplear en el relleno granular segn la clasificacin

AASTHO ser del tipo granular seleccionado, clasificado como A-1-a

(0), compactado en capas de 0.20 m. de espesor al 100% de la mxima


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densidad seca del ensayo Proctor modificado. Se aplicara los requisitos

establecidos, en lo referente a Relacin Densidad Humedad y

compactacin. Adems debera ajustarse a una de las franjas

granulomtricas indicadas en la siguiente tabla (ASTM D 1241):

Porcentaje que pasa en Peso

Tamiz Gradacin A Gradacin B Gradacin C Gradacin D

2

1

3/8N 4

N 10

N 40

N 200

100

-

30 6525 55

15 40

8 20

2 - 8

100

75 95

40 7530 60

20 45

15 30

5 15

-

100

50 8535 65

25 50

15 30

5 15

-

100

60 10050 85

40 70

25 45

8 -15

Es recomendable, tomar en consideracin la necesidad de establecer un

tipo de estructuras simtricas, ya que la asimetra nos entregar

deformaciones del sistema terreno estructura. Bajo estas condiciones, el

empleo de vigas de cimentacin, asegurar la capacidad de resistencia

suelo-estructura, atenuando potenciales efectos dinmicos y absorbiendo

ocasionales asentamientos diferenciales que puedan presentarse en la

heterogeneidad del terreno.

De los estudios realizados, se determina que es un suelo susceptible de

amplificacin bajo condiciones de solicitacin dinmica. Para las

Normas de Diseo Sismoresistente se recomienda considerar al suelo con

un factor Z = 0.4 g (aceleracin mxima del terreno con una probabilidad

de 10% de ser excedida en 50 aos), un factor de suelo igual a 1.4 y con

un perodo predominante de Ts = 0.9.


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En cualquier caso la decisin y el criterio del Ingeniero Estructural es

decisiva en el momento de elegir el tipo de cimentacin ya que podran

encontrarse diversos factores que conllevaran al uso ya se de Zapatas y

vigas de conexin, tales como giros en las zapatas, torsin en planta,

asimetra de la estructura, empuje y efectos ssmicos, etc.


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Resumen De Las Condiciones De Cimentacin

De acuerdo con la Norma Tcnica de Edificacin E-050 Suelos y Cimentaciones, la

siguiente informacin deber transcribirse en los planos de cimentacin. Esta

informacin no es limitativa, y deber cumplirse con todo lo especificado en el presente

Estudio de Suelos y en el Reglamento Nacional de Construcciones.

TIPO DE CIMENTACIN:PARA EL CASO DE ESTRUCTURAS DE ALBAILERA CONFINADA, EN BASE ACIMIENTOS CONTINUOS Y MUROS DE CARGA DE DENSIDAD MINIMA EN AMBAS

DIRECCIONES DISTRIBUYENDO UNIFORMEMENTE LAS CARGAS EN AMBASDIRECCIONES.

PARA EL CASO DE ESTRUCTURAS APORTICADAS EN BASE A ZAPATASCONECTADAS CON VIGAS DE CIMENTACIN. LA UBICACIN DE ESTAS DEPENDEDE GIROS EN LAS ZAPATAS, TORSIN EN PLANTA, ASIMETRA DE LAESTRUCTURA, ETC.

ESTRATO DE APOYO DE LA CIMENTACIN:ARENAS LIMOSAS INORGANICAS, EN ESTADO DE MEDIANA DENSIDAD, COLORBEIGE CLARO A BEIGE OSCURO. ORIGEN FLUVIO ALUVIALPROFUNDIDAD DE CIMENTACIN: 1.20 m.

DISEO SISMORRESISTENTE: SUELO SUSCEPTIBLE DE AMPLIFICACIN BAJOCONDICIONES DE SOLICITACIN DINMICA. PARA LAS NORMAS DE DISEO

SISMORESISTENTE SE RECOMIENDA CONSIDERAR AL SUELO CON UN FACTOR Z =0.4 g, UN FACTOR DE SUELO IGUAL A 1.4 Y UN PERODO PREDOMINANTE DE TS =0.90.

PRESIN ADMISIBLE: qadm = 1.44 Kg/cm2

AGRESIVIDAD DEL SUELO DE LA CIMENTACIN: DESPRECIABLEEL TIPO DE CEMENTO RECOMENDABLE PARA LA CIMENTACIN ES EL TIPO I,EMPLEANDO UNA RELACIN MXIMA DE AGUA CEMENTO IGUAL A 0.50.

RECOMENDACIONES ADICIONALES: NO DEBE CIMENTARSE SOBRE TURBA,SUELO ORGNICO, TIERRA VEGETAL, DESMONTE, RELLENO SANITARIO O

RELLENO ARTIFICIAL Y ESTOS MATERIALES INADECUADOS DEBERN SERREMOVIDOS EN SU TOTALIDAD, ANTES DE CONSTRUIR LA ESTRUCTURA Y SERREEMPLAZADOS CON MATERIALES ADECUADOS DEBIDAMENTE COMPACTADOS.

SE RECOMIENDA UN SISTEMA DE CIMENTACIN LO SUFICIENTE ARRIOSTRADOEN LAS DOS DIRECCIONES, PARA MINIMIZAR LOS EFECTOS DEL ASENTAMIENTOPRODUCIDO POR EFECTOS DINAMICOS (POST-CONSTRUCCIN).

Ica, Noviembre del 2,012

ING. ANGEL R HUANCA BORDA

ESPECIALISTA EMS


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Foto 1. ZONA EN ESTUDIO

Se aprecia el rea de la zona de estudio. En toda esta zona existen,

evidencias de suelos y el movimiento de grandes masas de suelos

transportados por efectos de geodinmica externa. La Geologa de la

zona esta constituida por potentes depsitos fluvio aluvionales del

sistema cuaternario reciente.


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Foto 2. INICIO DE LOS TRABAJOS DE EXPLORACION

Se aprecian los trabajos de exploracin del subsuelo y apertura de la

calicata N 01.


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Foto 3. ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO N 01Realizada antes de la apertura de la calicata N 01.


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Foto 4. ENSAYO DPL N 01


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Foto N 5. DPL N 02


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Foto N 6. ENSAYO DPL N 03


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Foto N 7. CALICATA N 04

ENSAYO DPL N 4


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Foto N 8. ENSAYO DE DENSIDADE DE CAMPO N 04


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Foto N 9. PERFIL ESTRATIGRAFICO DE LA CALICATA N 05

construccion ie colegio

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