ems 116 (cedros de villa iii etapa)

GUSTAVO A. AYBAR ARRIOLA PROYECTOS DE INGENIERIAINGENIERO CIVIL CIP 47898 CIMENTACIONESJORGE VINATEA 117 – LIMA 13 TELEF. 3236567 VIAS TERRESTRES__________________________________________________________________________

ESTUDIO DE SUELOSNorma técnica de edi f icación E.050

CAPILLA VIRGEN PEREGRINA

JR. ISLA LA ESPAÑOLA ESQ. CON JR. SAN CRISTOBAL ESQ. CON CALLE

CORCEGA MZ. F-11 LT. 15 URB. LOS CEDROS DE VILLA I I I ETAPA

CHORRILLOS – Lima

EMS Nº 116 – AGOSTO 31 2 005

Téc. Prof. Carlos Alberto Castillo Reyes

Laboratorio de Mecánica de Suelos

GUSTAVO A. AYBAR ARRIOLA PROYECTOS DE INGENIERIAINGENIERO CIVIL CIP 47898 CIMENTACIONESJORGE VINATEA 117 – LIMA 13 TELEF. 3236567 VIAS TERRESTRES__________________________________________________________________________________________

Universidad Nacional Agraria “La Molina”

C O N T E N I D O

RESUMEN Y CONCLUSIONES Pág. 4

1.0 ASPECTOS GENERALES 6

1.1 Contenido del informe 6

1.2 Características estructurales 6

2.0 CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA 6

2.1 Ubicación 6

2.2 Descripción del lugar 7

3.0 CONDICIONES CLIMÁTICAS 7

4.0 GEOLOGÍA 7

5.0 SISMICIDAD 8

5.1 Geodinámica externa 10

6.0 TRABAJOS EFECTUADOS 10

6.1 Exploración de campo 10

6.2 Ensayos de laboratorio 11

7.0 PERFIL DEL SUELO 12

8.0 PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREÁTICO 13

9.0 CONDICIONES DE CIMENTACIÓN 13

9.1 Tipo de cimentación 13

9.2 Profundidad de cimentación 13

9.3 Capacidad admisible de carga 13

9.4 Cálculo de asentamiento 15

10.0 EMPUJE DE TIERRAS 15

11.0 AGRESIVIDAD DE LAS SALES DEL SUBSUELO 16

12.0 BIBLIOGRAFÍA 17

2


ANEXOS

Anexo I: Perfiles estratigráficos de exploraciones

Anexo II: Ensayos de laboratorio

Anexo III: Láminas:

Ubicación del terreno

Ubicación de calicatas

Mapa geológico de Lima

Mapa geomorfológico de Lima

Mapa de curvas de intensidades máximas

Fotografías

3


RESUMEN Y CONCLUSIONES

El presente Informe corresponde a un Estudio de Mecánica de Suelos

(EMS), solicitado por La Empresa tana srl Arq. & Ing Asociados para el

proyecto Capilla Virgen Peregrina, ubicado en Jr. Isla La Española esquina

con Jr. San Cristóbal esquina con Calle Córcega Mz. F-11 Lt. 15 Urb. Los

Cedros de Villa lll Etapa, Distrito de Chorrillos, Provincia y Departamento de

Lima.

La exploración en campo

Para el presente estudio de suelos se ejecutaron 4 calicatas hasta una

profundidad máxima de 3,00 m, encontrándose el siguiente perfil

estratigráfico:

Relleno (R), restos aislados de plásticos, maderas y otros en matriz de

arena fina, suelto, seco.

Arena limosa-arcillosa (SM-SC), medianamente denso, ligeramente

húmedo, marrón claro.

Arena fina (SP), mal graduada, suelto, ligeramente húmeda, plomo claro.

Condiciones de Cimentación

Tomando en cuenta el perfil estratigráfico del suelo investigado, los ensayos

de laboratorio, así mismo las características del proyecto a construir se

recomienda lo siguiente:

Tipo de cimentación superficial, el cual sería mediante cimentaciones

anchas y rígidas. Las zapatas deberán conectarse mediante vigas de

cimentación; los cimientos corridos deberán ser armados, las mismas que

4


se desplantará sobre la arena mal graduada natural, a una profundidad

mínima de 1,80 m. con respecto a la superficie actual del terreno,

podrán usarse sub-zapatas de concreto ciclópeo para alcanzar el nivel de

cimentación.

Para el diseño de la cimentación se adoptará una capacidad de carga

admisible igual a: Qadm=1,00 kg/cm2.

En las excavaciones realizadas (24 de agosto del 2 005), se encontró

presencia del nivel freático a profundidades comprendidas entre 2,70 y

2,90 m. con respecto a la superficie actual del terreno.

A partir del ensayo químico, se concluye que el ataque de los sulfatos del

subsuelo al concreto es débil, por tanto se recomienda el uso de cemento

Pórtland Tipo I en el concreto de la cimentación. Además se recomienda

tratar adecuadamente las estructuras que estarán en contacto con el

subsuelo con recubrimientos de emulsión asfáltica, u otros similares para

contrarrestar el ataque de las sales ya que el agua freática asciende por

capilaridad a través del suelo.

Con la finalidad de prevenir las rajaduras en las losas de los pisos y

veredas se recomienda eliminar el material de relleno superficial y luego

conformar con material granular seleccionado (afirmado), en capas de no

más de 25 cm., de espesor con un grado de compactación igual o mayor

al 95% de la máxima densidad seca del ensayo Próctor Modificado.

Dado la existencia de edificaciones laterales de 3 pisos, se recomienda

realizar excavaciones controladas mediante entibaciones y/o calzaduras

con la finalidad de proteger a los operarios y evitar daños a terceros

conforme lo indica La Norma Técnica de Edificación E.120 Seguridad

Durante la Construcción.

Lima, 31 de Agosto de 2 005

5


1.0 ASPECTOS GENERALES

1.1 Contenido del informe

La finalidad del presente informe es conocer las características geotécnicas

del suelo con fines de cimentación para el proyecto “Capilla Virgen

Peregrina”.

Este informe ha sido ejecutado de acuerdo al Reglamento Nacional de

Construcciones: Norma Técnica de Edificaciones E.050, Suelos y

Cimentaciones.

1.2 Características estructurales

El proyecto contempla la construcción de una edificación de tres pisos sin

sótano. La edificación en mención esta constituido por una estructura

aporticada de vigas y columnas de concreto armado, con muros de tabiquería

de ladrillo que transmiten sus cargas al terreno mediante zapatas aisladas,

conectadas mediante vigas de cimentación.

Según la Norma Técnica de Edificación E.050 del Reglamento Nacional de

Construcciones, dado el caso se trata de una edificación Tipo C.

2.0 CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA

2.1 Ubicación

El terreno del proyecto “Capilla Virgen Peregrina”, está ubicado en Jr. Isla

La Española esquina con Jr. San Cristóbal esquina con Calle Córcega Mz. F-

11 Lt. 15 Urb. Los Cedros de Villa lll Etapa, Distrito de Chorrillos, Provincia y

Departamento de Lima.

6


2.2 Descripción del lugar

El área del terreno para el proyecto “Capilla Virgen Peregrina”, es de

1346,00 m2.

En la actualidad el terreno no esta cercado, es de forma cuadrangular y

presenta una topografía ligeramente plana.

3.0 CONDICIONES CLIMÁTICAS

Las cuencas peruanas de la vertiente del Pacífico presentan, normalmente,

los tres tipos de cuenca: húmeda, árida y semi-árida. Mientras no reciban la

influencia del “fenómeno del niño”, el complejo hidrológico funciona dentro de

los límites normales.

De acuerdo al sistema de clasificación del medio ambiente (L. Holdridge), el

clima en la zona corresponde a Desierto Desecado-Tropical (dd-s), siendo

sus temperaturas media anual máxima de 19ºC y media anual mínima de

14ºC (Senamhi).

El clima durante los meses de invierno se caracteriza por la ocurrencia de

finas precipitaciones, conocidas como garúas y cielos nubosos. La humedad

relativa media varía entre 85% y 98%.

4.0 GEOLOGÍA

Depósitos cuaternarios marinos

Se trata de depósitos litorales, caracterizados por materiales clásticos,

llevados al mar como carga por los ríos y también como resultado de la

acción erosiva de las olas y distribuidos por corrientes marinas de deriva.

7


Depósitos marinos recientes

Comprende las acumulaciones de arena, limos y cantos retrabajados y

distribuidos por corrientes a lo largo del borde litoral como producto de

erosión y disgregación de las rocas de los acantilados, así como de los

materiales acarreados por los ríos al océano.

Estos depósitos están constituidos principalmente por arenas de grano

medio a fino, de color gris amarillento conteniendo cuarzo, micas, ferro

magnesianos; y en menor proporción limos inconsolidados de color gris claro

conteniendo restos de conchas marinas.

Asimismo, Fernández Concha J. (1958) en su trabajo sobre la geología del

Morro Solar, señala que en La Herradura, después de una braveza del mar

ocurrida entre el 26 y 28 de Enero de 1946, las corrientes marinas al socavar

y luego retirarse dejaron ver cantos rodados en la orilla, los que luego serían

enterrados por la arena. Esto nos demuestra que por debajo de las arenas de

playas entre Chorrillos y La Punta se prolonga el cono aluvial del río Rímac,

siendo por tanto estos últimos más antiguos.

La geología de Lima ha sido presentada por Martínez Vargas (1986), donde

presenta un mapa simplificado de la geología de la ciudad (ver anexo III).

5.0 SISMICIDAD

La fuente básica de datos de intensidades sísmicas proviene del trabajo del

Dr. E. Silgado (1978) y Dr. L. Ocola (1982), quienes describen los principales

terremotos ocurridos en el Perú a partir de 1 940, los cuales se resumen en

el siguiente cuadro:

8


CUADRO Nº 1

Fecha Intensidad Epicentro Impactos

24-May-1940 VII-VIII MM 120 Km NO de Lima 179 muertos, 3500 heridos24-Ago-1942 IX MM 110 Km. NO de Nazca 30 muertos06-Ago-1945 VII MM Moyabamba10-Nov-1946 XI MM Quiches – Ancash01-Nov-1947 X MM Satipo28-May-1948 VII MM Cañete21-May-1950 VIII MM Cuzco10-Dic-1950 VII MM Ica12-Dic-1953 VIII MM Corrales, Tumbes15-Ene-1958 VIII MM Arequipa13-Ene-1960 VIII MM Arequipa17-Oct-1966 VIII MM 230 Km. NO de Lima 100 muertos19-Jun-1968 X MM Angaisha – Moyabamba01-Oct-1969 XI MM Huaytapallana - Junín31-May-1970 VIII-IX MM Chimbote y Casma 70 000 muertos10-Dic-1970 IX MM Tumbes20-Mar-1972 VIII MM Juanjui03-Oct-1974 IX MM 90 Km. SO de Lima 78 muertos16-Feb-1979 VII MM Arequipa03-Jun-1980 VII MM Cuzco10-Nov-1980 VII MM Ayacucho18-Abr-1981 VII MM Ayacucho18-Abr-1993 VI MM 55 Km. NE de Lima 8 muertos, 55 heridos12-Nov-1996 VII MM 135 Km. SO de Nazca 17 muertos23-Jun-2001 VII-VIII MM 82 Km. NO de Ocoña 35 muertos

La fuerza sísmica cortante en la base debe calcularse de acuerdo a la Norma

Técnica de Edificación E.030 Diseño Sismorresistente según la siguiente

expresión:

Al área investigada le corresponde las siguientes características:

9


CUADRO Nº 2

Parámetros Valor

Tipo de suelo S2

Factor de Zona 3 (Z) 0,4 g

Factor de uso (U) 1,0

Factor de suelo (S) 1,2

Coeficiente sísmico (C) 2,5

Periodo predominante de vibración (Tp) 0,6 seg.

5.1 Geodinámica externa

Dentro de la geodinámica externa, no se tiene ninguna información detallada

de intensidades de sismos destructores. Los estudios sísmicos para la región

occidental del Perú, indican que para un período de recurrencia de 100

años y con una probabilidad del 63%, la aceleración máxima no excede los

470 gals. Es decir que pueden esperarse intensidades de IX a X en la

escala de Mercali Modificada, lo cual significa que podrían ocurrir

desprendimientos y caídas de material suelto ubicados en las laderas de las

quebradas, aunque de menor volumen que las transportadas por los huaycos.

La geodinámica interna del área está representada por la sismicidad que en

forma general, se define como una exposición relativa del territorio a los

sismos.

6.0 TRABAJOS EFECTUADOS

6.1 Exploración de campo

El programa de exploración de campo, llevado a cabo, consistió en la

ejecución de 04 prospecciones físicas (calicatas), excavadas hasta una

profundidad máxima de 3,00 m. En cada una de las prospecciones físicas

se registró cuidadosamente el perfil estratigráfico y se clasificaron visualmente

10


los suelos encontrados, de acuerdo a los procedimientos del Sistema

Unificado de Clasificación de Suelos.

En el siguiente cuadro se presentan el número de calicatas y sus respectivas

profundidades:

CUADRO Nº 3

Calicata Nº Profundidad (m.)

C-1 3,00

C-2 3,00

C-3 3,00

C-4 3,00

6.2 Ensayos de laboratorio

Sobre las muestras representativas se realizaron ensayos de laboratorio para

determinar las propiedades índices de los suelos y sus parámetros de

resistencia.

Las muestras ensayadas en el laboratorio han sido clasificadas utilizando el

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).

Los ensayos fueron realizados de acuerdo a las Normas Técnicas Peruanas

(NTP) aprobadas por el CTN de Geotecnia y la American Society for Testing

and Materials (ASTM) la serie de ensayos son los siguientes:

11


CUADRO Nº 4

Ensayos Normas

Análisis granulométrico por tamizado NTP 339.128:1 999 ASTM D 422

Contenido de humedad NTP 339.127:1 999 ASTM D 2216

Clasificación unificada de suelos NTP 339.134:1 999 ASTM D 2487

Descripción visual-manual NTP 339.150:1 999 ASTM D2488

Densidad máxima NTP 339.137:1 999 ASTM D 4253

Densidad mínima NTP 339.138:1 999 ASTM D 4254

Densidad natural NTP 339.143:1 999 ASTM D 854

Contenido de sulfatos NTP 214.023:2 000 BS 1377

Después de realizados los ensayos en el Laboratorio de Mecánica de

Suelos de la Universidad Nacional Agraria “La Molina” se obtuvieron los

perfiles estratigráficos definitivos de los suelos, que se consignan en el

Anexo I.

7.0 PERFIL DEL SUELO

El perfil estratigráfico está formado por los siguientes materiales y tipos de

suelos:

Relleno (R), restos aislados de plásticos, maderas y otros en matriz de

arena fina, suelto, seco.

Arena limosa-arcillosa (SM-SC), medianamente denso, ligeramente

húmedo, marrón claro

Arena fina (SP), mal graduada, suelto, ligeramente húmeda, plomo claro.

8.0 PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREÁTICO

12


A la fecha (24-Agosto 2 005), de la ejecución de los trabajos de campo se

encontró presencia del Nivel Freático a profundidades comprendidas entre

2,70 y 2,90 metros con respecto a la superficie actual del terreno.

9.0 CONDICIONES DE CIMENTACIÓN

9.1 Tipo de cimentación

En base a los trabajos de campo y el perfil estratigráfico del suelo se opta por

el tipo de cimentación superficial mediante zapatas aisladas conectadas

con vigas de cimentación, los cimientos corridos deberán ser armados

9.2 Profundidad de cimentación

La profundidad a la cual debe de apoyarse la cimentación es el estrato

arenoso limpio a una profundidad mínima de 1,80 m. con respecto a la

superficie actual del terreno con la finalidad de confinar adecuadamente la

cimentación.

9.3 Capacidad admisible de carga

La capacidad admisible de carga para suelos granulares se ha determinado,

utilizando el Criterio de Terzaghi-Peck (1967) con factores de capacidad de

carga dados por Vesic (1973), según el cual la capacidad última de carga se

expresa para suelos con esfuerzo de cohesión nulo, mediante la siguiente

ecuación:

Donde:

c = Componente cohesiva del suelo.

13


= Peso especifico del suelo sobre el cimiento.

Df = Profundidad del cimiento.

= Peso especifico del suelo debajo del cimiento.

B = Ancho del cimiento.

Sc, S = Factores de forma (p/c cuadrada Sc = 1,3 y S = 0,8).

Nc Nq N = Factores de carga

Reemplazando valores tenemos:

= 1,40 Ton/m3

Df = 1,80 m

= 1,90 Ton/m3

= 30º

Nq = 18,40

N = 22,40

S = 0,8

Consideramos un factor de seguridad Fs=3, para aplicarlo en la

determinación de la capacidad de carga admisible del suelo; Qadm=2,0 kg/cm2.

Así mismo para un nivel freático localizado de manera que 0 d B la

capacidad de carga admisible corregida será de:

Para los CIMIENTOS CORRIDOS de 1,50 m de profundidad aplicando

también el Criterio de Terzaghi, tenemos que la capacidad de carga

admisible será:

Considerando el factor de seguridad Fs=3 y la corrección por N.F. tenemos

que la capacidad de carga admisible será:

9.4 Cálculo de asentamiento

14


La determinación de la magnitud de los asentamientos debe ser obtenida

mediante pruebas de carga directa. No obstante podemos obtener en forma

indirecta dicha magnitud, mediante la expresión:

Donde:

H = Asentamiento total

= Presión transmitida por las cargas

K = Coeficiente de Balasto

En nuestro caso consideramos como presión máxima transmitida por las

cargas la capacidad de carga ultima: qult=5,93 Kg/cm2 y para este tipo de

suelo consideramos un Coeficiente de Balasto = 7 kg/cm3.

H = 5,93/7 = 0,847 cm.

Luego el asentamiento diferencial será: H/2 = 0,424 cm.

Este asentamiento disminuirá en el caso que el esfuerzo transmitido por las

estructuras al suelo de cimentación, sea menor que la capacidad de carga del

terreno.

10.0 EMPUJE DE TIERRAS

En el proceso de exploración de las calicatas se observaron problemas de

estabilidad en las paredes por efecto de arco. En la obra deberán de tomarse

las precauciones debidas para proteger las paredes de las excavaciones con

la finalidad de proteger y evitar daños a terceros conforme lo indica La Norma

Técnica de Edificación E.120 Seguridad Durante la Construcción.

Los valores recomendados para evaluar el empuje contra los muros

enterrados que se proyecten son los siguientes:

= 30°

= 1,90 Ton/m3

15


Coeficiente de empujes de tierras activo Ka = 0,33

Coeficiente de empujes de tierras pasivo Kp = 3,00

Coeficiente de empujes de tierras en reposo Ko= 0,50

11.0 AGRESIVIDAD DE LAS SALES DEL SUBSUELO

Para determinar la agresividad de los suelos sobre las estructuras de concreto

se realizó el siguiente ensayo químico:

CUADRO Nº 5

Concentración de sulfatos en el suelo

Calicata C-3

Muestra (arena fina) Mab-2

Profundidad (m.) 0,90-3,00

Nº de Laboratorio 7364

Contenido Ion Sulfato SO4= (%) 0,0067

Grado de Agresividad Débil

Tipo de Cemento Pórtland Tipo I

Para determinar el tipo de cemento se tomaron en cuenta la NTE E.060

Concreto Armado (Modificado por RM Nº 428 – 2001 - MTC), así como las

recomendaciones del Instituto Americano de Concreto (ACI 201).

Lima, 31 de Agosto de 2 005

12.0 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Bowles J. E. (1977), “Foundation Analysis and Design", Mc Graw Hill.

Das Braja M. (1984), "Principles of Foundation Engineering", Brooks/Cole Engineering Division, Monterrey, California.

Lambe T.W. y Whitman R.V. (1969), "Soil Mechanics", John Wiley.

16


Peck R.B., Hanson W.E. y Thornburn T.H. (1974), "Foundation Engineering", John Wiley.

Vesic A. (1973), "Análisis de la Capacidad de Carga de Cimentaciones Superficiales", JSMFD, ASCE, Vol. 99.

Terzaghi K. y Peck R.B. (1967), "Soil Mechanics in Engineering Practice", John Wiley.

Reglamento Nacional de Construcciones; Norma Técnica de Edificación E.050 “Suelos y Cimentaciones” Enero 1997 – Lima Perú.

Reglamento Nacional de Construcciones; Norma Técnica de Edificación E.030 “Diseño Sismorresistente” 02 de Abril de 2 003 – Lima, Perú.

Silgado E. (1978) “Historia de los sismos más notables en el Perú”.

INGEMMET “Boletín Nº 43 del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico”, Lima Perú 1992.

Reglamento Nacional de Construcciones; Norma Técnica de Edificación E.060 “Concreto Armado” 26 de Setiembre de 2 001 – Lima, Perú.

Cimentaciones de Concreto Armado en EdificacionesI Congreso Estructural en Ingeniería Estructural y Construcción 4 y 5 de Diciembre 1 998, ACI Capitulo Peruano.

Alva Hurtado J. (2002), “Dinámica de suelos”, Sección de Post Grado, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú

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ANEXOS

18


ANEXO I

REGISTRO DE DE EXPLORACIONES

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ANEXO II

ENSAYOS DE LABORATORIO

CUADRO Nº 6

CLASIFICACIÓN SUCS DE LAS MUESTRAS ENSAYADAS

Calicata Muestra Profundidad (m.) SUCS

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C-1 Mab-1 1,00-3,00 SP

C-2 Mab-1 0,70-3,00 SP

C-4 Mab-1 1,10-3,00 SP

DENSIDAD RELATIVA

Donde:

d = Densidad seca natural

d (max) = Densidad seca del suelo en su estado más compacto

d (min) = Densidad seca del suelo en su estado más suelto

CUADRO Nº 7

Determinaciones de laboratorio

Calicata C-2

Muestra Mab-1

Profundidad 0,70 – 3,00 m.

1,57 gr/cm3

d 1,56 gr/cm3

0,63 %

d (min) 1,47 gr/cm3

d (max) 1,64 gr/cm3

Dr 56 %

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ANEXO III

LÁMINAS

22


FOTOGRAFIAS

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Foto Nº 1. – Vista interior de la calicata C-1.

Foto Nº 2. – Calicata C-1, vista exterior.

24


Foto Nº 3. – Calicata C-2, obsérvese el estrato superficial de relleno.

Foto Nº 4. – Calicata C-2, vista exterior, a un lado el suelo extraído.

25


Foto Nº 5. – Calicata C-3, vista interior.

Foto Nº 6. – Vista interior de la Calicata C-4.

26


Foto Nº 7. – Calicata C-4, vista exterior obsérvese a un lado la arena fina extraída.

27

ems 116 (cedros de villa iii etapa)

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