estudio de suelos

ESTUDIO DE SUELOS CON

FINES DE CIMENTACION

PROYECTO:

“RECONSTRUCCION DE AULAS, TALLERES Y

EQUIPAMIENTO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA

I N E I – 34 DEL DISTRITO DE CHANCAY”

SOLICITANTE: MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CHANCAY

UBICACIÓN :

DISTRITO : CHANCAY

PROVINCIA : HUARAL

DEPARTAMENTO : LIMA

MAYO – 2010

ESTUDIO DE SUELOS 1.0 GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCION

La Ingeniería Geotecnia del análisis de comportamiento del suelo, del diseño y construcción

de cimentación que son partes, que transmiten las cargas de la estructura al terreno.

1.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO

El objetivo del estudio geotécnico, es realizar una evaluación de las condiciones del terreno para

la OBRA: “RECONSTRUCCION DE AULAS, TALLERES Y EQUIPAMIENTO DE LA

INSTITUCION EDUCATIVA I N E I – 34 DEL DISTRITO DE CHANCAY” Por tal motivo

se realizaron trabajos de investigación geotécnica, describiendo las características de la

superficie y del subsuelo con el propósito de conocer las propiedades físico-mecánicas,

identificando el tipo de suelo y sus características de resistencia y deformación.

1.3 UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO

El área de estudio se encuentra Ubicado entre las calles Mariscal Cáceres, Luis Felipe del solar

y Tte. Oyague Decio. En el Centro Poblado de la ciudad de Chancay. Distrito de Chancay,

Provincia de Huaral y Departamento de Lima.

2.0 INVESTIGACION EFECTUADA

2.1 TRABAJOS DE CAMPO

2.1.1 Calicatas

Con la finalidad de determinar el perfil estratigráfico del suelo de fundación, se realizo

(04) cuatro Calicatas a cielo abierto.

2.1.2 Excavaciones

Se realizaron cuatro Calicatas excavadas manualmente, en la modalidad “a cielo abierto”

ubicados estratégicamente donde se ejecutara la construcción. Con las profundidades

suficientemente de acuerdo a las cargas estimadas en el mismo.

Este sistema de exploración nos permite analizar directamente los diferentes estratos

encontrados, así como sus principales características físicas y mecánicas, tales como:

Granulometría, Índice de Plasticidad, Clasificación SUCS – AASTHO, Humedad Natural,

color, plasticidad, compacidad, y la determinación de la Capacidad Portante Admisible, a

través del Ensayo de Corte Directo. Las excavaciones alcanzaron las profundidades y

también se efectuaron los ensayos siguientes.

RESUMEN DE PROFUNDIDADES ALCANZADAS Y ENSAYOS.

CALICATA

S

PROFUNDIDAD

ALCANZADA

(m)

NAPA

FREATICA

(m) ENSAYOS REALIZADOS

C – 1 3.00 N. A.

ANALISIS GRANULOMETRICO

LIMITES DE CONSISTENCIA

CLASIFICACION SUCS – AASTHO

HUMEDAD NATURAL

ENSAYO ESPECIAL DE CORTE DIRECTO

C – 2

3.00 N. A.




HUMEDAD NATURAL


C – 3

3.00 N. A.




HUMEDAD NATURAL


C – 4

3.00 N. A.




HUMEDAD NATURAL


N. A. = No Alcanzada.

2.1.3 Toma de muestras y obtención de densidad de campo

Se extrajo muestras convenientemente representativas de cada una de las calicatas

Excavadas, por cada estrato de suelo.

2.2 ENSAYOS DE LABORATORIO

2.2.1 ENSAYOS STANDAR

Con las muestras alteradas obtenidas de cada una de las calicatas, se realizaron los

respectivos Ensayos. Ensayos de clasificación de suelos, Dichos ensayos se realizaron en Laboratorio C & H.

Siguiendo las Normas de la American Society, (For and Materials ASTM)

LAS NORMAS TECNICAS PARA ESTOS ENSAYOS SON LAS SIGUIENTES:

ENSAYO

NORMA TECNICA

Análisis Granulométrico de Agregados Finos y Gruesos. ASTM D-422

Limites de Astterberg ( Liquido y Plástico) ASTM D-4318

Clasificación SUCS. ASTM D-2487

Clasificación AASHTO. AASHTO M-145

Contenido de Humedad. ASTM D-2216

Sales Solubles ASTM D-516

Proctor Estándar ASTM D-698

Valor Relativo de Soporte C. B. R. ASTM D-1883

Corte Directo. (Universidad Nacional de Ingeniería) ASTM D-3080

2.3 DESCRIPCION DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO

La evaluación de las características geotécnicas de los depósitos de suelos se ha realizado con

los registros de excavación de calicatas, y resultados de los ensayos de Laboratorio.

CALICATA C – 1

Prof. (m) 0.00 – 1.60

Se encuentra un Material de tierra de cultivo, de compactación semi compacto en donde

no se encontró grava, teniendo una humedad natural de 7.5 %.

Prof. (m) 1.60 – 3.00

Se encuentra un Material de canto rodado de color gris plomo oscuro con un porcentaje

máximo de grava de 75% y 25% de arena fina; donde la grava más grande encontrado

es de 4”aproximadamente, de compactación semi compacto, conteniendo su humedad

natural de 5.5%.

CALICATA C – 2

Prof. (m) 0.00 – 0.15

Se encontró un falso piso, existente de concreto de 15 centímetros de espesor.

Prof. (m) 0.15 – 0.35

Se encuentra Material de relleno existente de 20 centímetros de espesor de color marrón

claro.

Prof. (m) 0.45 – 1.20

Se encontró Material de tierra de cultivo natural de color marrón oscuro de 75

centímetros sin presencia de grava, de compactación semi compacto, con un 7% de

humedad natural.

Prof. (m) 0.65 – 3.00

Se encuentra un Material de canto rodado de color plomo gris oscuro con un porcentaje

máximo de grava de 75% y 25% de arena fina; donde la grava más grande encontrado

es de 3.5’’aproximadamente, de compactación semi compacto, conteniendo su humedad

natural de 6.5%.

CALICATA C – 3

Prof. (m) 0.00 – 1.50

Se encuentra un Material de tierra de cultivo de compactación semi compacto de donde

no se encontró piedra, teniendo una humedad natural de 7.5 %, de color marrón oscuro.

Prof. (m) 1.50 – 3.00

Se encuentra un Material de canto rodado de color plomo oscuro con un porcentaje

máximo de grava de 75% y 25% de arena fina, donde la grava más grande encontrado

es de 4’’aproximadamente, de compactación semi compacto, conteniendo su humedad

natural de 6.5%.

CALICATA C – 4

Prof. (m) 0.00 – 0.10

Se encontró un falso piso de concreto, de 10 centímetros de espesor.

Prof. (m) 0.10 – 0.20

Se encuentra Material de afirmado existente de 20 centímetros de espesor de color

marrón claro.

Prof. (m) 0.30 – 1.10

Se encontró Material de tierra de cultivo natural de color marrón oscuro, sin presencia

de grava, de compactación semi compacto, con un 6.5% de humedad natural.

Prof. (m) 1.40 – 3.00

Se encuentra un Material de canto rodado de color plomo gris oscuro con un porcentaje

máximo de grava de 80% y 20% de arena fina, en donde la grava de mayor dimensión

es de 4’’aprox., de compactación semi compacto, conteniendo su humedad natural de

6.0%.

2.4 RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO DE SUELOS.

2.4.1 CUADRO DE ENSAYO ESTÁNDAR REALIZADO.

ENSAYOS CON FINES DE CIMENTACION

CALICATA Nº

MUEST.

Nº

PRO

F.

(m)

GRANULOMETRIA (%) H.

N. L. L. I. P.

CLASIFICACION CORTE DIRECTO SALES

SOLUBLE

S

GRAV

A

AREN

A FINOS SUCS

AASTH

O

ANGULO DE

FRICCION

INTERNA

COHESION

(Kg/cm2) 1 única 3.00 69.0 27.7 3.3 5.5 0.0 N.P. GW A-1-a(0) 32.2 0.00 0.010

2 única 3.00 67.2 24.3 8.5 6.5 0.0 N.P. GP-GM A-1-a(0) 32.0 0.00 0.005

3 única 3.00 69.2 28.0 2.8 5.0 0.0 N.P. GW A-1-a(0) 32.2 0.00 0.010

4 única 3.00 66.2 24.2 9.6 6.0 0.0 N.P. GP-GM A-1-a(0) 32.0 0.00 0.005

H. N. = Humedad Natural. L. L. = Limite Líquido. I. P. = Índice de Plasticidad

3.0 ANALISIS DE CIMENTACION.

CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS

CALICATAS C - 1 Y C - 3

Para el análisis de cimentaciones tenemos los llamados Asentamientos Totales y los

Asentamientos Diferenciales, de los cuales los Asentamientos diferenciales son los que

podrían comprometer la seguridad de la estructura si sobrepasa (S=L/600) cm. De donde

(L=600 cm), por lo tanto el asentamiento máximo tolerable será (S=1.00 cm.), Para

estructuras convencionales.

(Lambe y Whitman, 1964), considerando los 2 tipos de cimentación superficial

recomendado. Se asume que el esfuerzo neto transmitido es uniforme en ambos casos.

El asentamiento elástico inicial será:

CALCULO

Donde: S = asentamiento (cm)

qs = esfuerzo neto transmisible (kg/cm2)

D = ancho de cimentación (cm)

Es = módulo de Elasticidad (kg/cm2)

u = relación de Poisson

If = factor de influencia que depende de la forma y la rigidez de la

Cimentación.

Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron asumidas a partir de

Tablas publicadas con valores para el tipo de suelo existente donde irá desplantada la

cimentación, en el libro del ACI de Cimentaciones de Concreto Armado en edificaciones.

Para este tipo de suelo de Grava árennos Densa donde irá desplantada la cimentación

es conveniente considerar un módulo de elasticidad de E = 1.50Kg/m² y un coeficiente de

Poisson de u = 0.25

Los cálculos de asentamiento se han realizado considerando cimentación rígida y flexible,

se considera además que los esfuerzos transmitidos son iguales a la capacidad admisible

de carga.

A) ZAPATA (Df = 1.50m)

Por tanto el asentamiento máximo en esta zona será de 1.81 Cm. la cual es Superior a

lo permisible. (1.00cm). Entonces la cual habrá un ligero Asentamiento.

qs(Kg/cm²) = 3,04

B (cm) = 100

Es (kg/cm2) = 150

If (flexible) = 0,95

If (rigido) = 0,82

u = 0,25

Se tiene :

Cimentacion Flexible S = 1,81

Cimentacion Rigida S = 1,56

4.0.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

PARA CIMENTACIONES:

1.- El terreno se encuentra a una altitud promedio de 60.00 m.s.n.m. Esta zona

presenta por lo general un clima variado, templado con alta humedad atmosférica y

constante nubosidad durante el invierno, caracteriza el clima de la costa, que tiene la

particularidad de tener lloviznas. La temperatura media anual en la costa es de 18ºC,

la temperatura máxima de verano puede llegar a 30ºC y la mínima de invierno a 12ºC,

se produce una sensación de excesivo calor o de frío en cada caso debido a la alta

humedad atmosférica.

2.- Las calicatas (C - 1 y C - 3), contienen el mismo Material de Tipo de

Clasificación SUCC = GW, por lo que se realizo un Ensayo de Corte Directo, la cual

garantiza una Cimentación sobre el Terreno de fundación.

3.- CIMENTACION:

Para poder determinar el Cálculo de Capacidad Portante, re realizo el Ensayo de

Corte Directo, de la muestra obtenida de las calicatas 1 y 3.

El Ensayo Especial de Corte Directo se realizó en la Universidad Nacional de Ingeniera, Facultad de Ingeniería

Civil en el Laboratorio Nº 02 – Mecánica de Suelos.

CALICATAS 1 Y 3

RESULTADO DE CORTE DIRECTO:

Angulo de Fricción Interna 32.2o

Cohesión (kg/cm²) 0.0

CAPACIDAD PORTANTE:

Profundidad a Cimentar (m) 1.50

Capacidad Admisible de Carga 3.04

Qadm. (Kg/cm2)

4.- Dada la naturaleza del terreno a cimentar y las magnitudes posibles de las

cargas transmitidas se recomienda utilizar una Cimentación Superficial, tal como

Zapata B = 1.50 m y/o conectadas, salvo que el diseño Estructural determine otras

dimensiones y elementos estructurales.

5.- Respecto a la sismicidad del área en estudio, esta se encuentra ubicada dentro de la

zona de sismicidad 3, (zona de alta sismicidad), por lo que se deberá tener presente la

posibilidad de que ocurran sismos de considerable magnitud, con intensidad tal como VIII a

IX en la escala Mercalli Modificada.

6.- De acuerdo con la nueva Norma Técnica de Edificación E-030, Diseño Sismo

resistente y el predominio del suelo de la cimentación, se recomienda adoptar en los

análisis sismo resistente de las edificaciones, en los siguientes parámetros:

Factor de zona : Z = 0.40

Factor de amplificación del suelo : S = 1.2

Periodo que define la Plataforma del espectro : Tp = 0.60”

7.- El asentamiento total es de aproximadamente 1.81 cm, que es un poco superior

a los (1.00 cm) recomendado para este tipo de estructuras, por lo tanto se presentarán

un ligero asentamiento.

8.- En cuanto a la AGRESIVIDAD DEL SUELO. Los ensayos de análisis químicos

del suelo indican lo siguiente:

Existe concentración de SALES SOLUBLES en un porcentaje mínimo de un total de 0.010%.

La cual no dará origen a la agresividad al concreto por contener milésimo contenido de sales.

Se recomienda utilizar Cemento Portland Tipo I.


Para el análisis de cimentaciones tenemos los llamados Asentamientos Totales y los

Asentamientos Diferenciales, de los cuales los Asentamientos diferenciales son los que

podrían comprometer la seguridad de la estructura si sobrepasa (S=L/600) cm. De donde

(L=600 cm), por lo tanto el asentamiento máximo tolerable será (S=1.00 cm.), Para

estructuras convencionales.

El asentamiento de la cimentación se calculará en base a la teoría de la elasticidad

(Lambe y Whitman, 1964), considerando los 2 tipos de cimentación superficial

recomendado. Se asume que el esfuerzo neto transmitido es uniforme en ambos casos.

El asentamiento elástico inicial será:

CALCULO

Donde: S = asentamiento (cm)

qs = esfuerzo neto transmisible (kg/cm2)

D = ancho de cimentación (cm)

Es = módulo de Elasticidad (kg/cm2)

u = relación de Poisson

I = factor de influencia que depende de la forma y la rigidez de la

Cimentación.

Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron asumidas a partir de Tablas

publicadas con valores para el tipo de suelo existente donde irá desplantada la

cimentación, en el libro del ACI de Cimentaciones de Concreto Armado en edificaciones.

Para este tipo de suelo de Grava árenas Densa donde irá desplantada la cimentación es

conveniente considerar un módulo de elasticidad de E = 1.50Kg/m² y un coeficiente de

Poisson de u = 0.25

Los cálculos de asentamiento se han realizado considerando cimentación rígida y flexible,

se considera además que los esfuerzos transmitidos son iguales a la capacidad admisible

de carga.

A) ZAPATA (Df = 1.50m)

Por tanto el asentamiento máximo en esta zona será de 1.66 Cm. la cual es Superior a

lo permisible. (1.00cm). Entonces la cual habrá un ligero Asentamiento.

PARA CIMENTACIONES:

1.- El terreno se encuentra a una altitud promedio de 60.00 m.s.n.m. Esta zona

presenta por lo general un clima variado, templado con alta humedad atmosférica y

constante nubosidad durante el invierno, caracteriza el clima de la costa, que tiene la

particularidad de tener lloviznas. La temperatura media anual en la costa es de 18ºC,

la temperatura máxima de verano puede llegar a 30ºC y la mínima de invierno a 12ºC,

se produce una sensación de excesivo calor o de frío en cada caso debido a la alta

humedad atmosférica.

2.- Las calicatas (C - 2 y C - 4), contienen el mismo Material de Tipo de

Clasificación SUCC = GP - GM por lo que se realizo un Ensayo de Corte Directo por

las dos calicatas. (C-2 y C-4), la cual garantiza una Cimentación sobre el Material.

qs(Kg/cm²) = 2,79

B (cm) = 100

Es (kg/cm2) = 150

If (flexible) = 0,95

If (rigido) = 0,82

u = 0,25

Se tiene :

Cimentacion Flexible S = 1,66

Cimentacion Rigida S = 1,43

3.- CIMENTACION:

Para poder determinar el Cálculo de Capacidad Portante, re realizo el Ensayo de

Corte Directo, de la muestra obtenida de las calicatas C - 2 y C - 4.

El Ensayo Especial de Corte Directo se realizo en la Universidad Nacional de

Ingeniera, Facultad de Ingeniería Civil en el Laboratorio Nº 02 – Mecánica de Suelos.


RESULTADO DE CORTE DIRECTO:

Angulo de Fricción Interna 32.0o

Cohesión (kg/cm²) 0.0

CAPACIDAD PORTANTE:



Qadm. (Kg/cm2)

4.- Dada la naturaleza del terreno a cimentar y las magnitudes posibles de las

cargas transmitidas se recomienda utilizar una Cimentación Superficial, tal como

Zapata B = 1.50 m y/o conectadas, salvo que el diseño Estructural determine otras

dimensiones y elementos estructurales.

5.- Respecto a la sismicidad del área en estudio, esta se encuentra ubicada dentro de la

zona de sismicidad 3, (zona de alta sismicidad) , por lo que se deberá tener presente la

posibilidad de que ocurran sismos de considerable magnitud, con intensidad tal como VIII a

IX en la escala Mercalli Modificada.

6.- De acuerdo con la nueva Norma Técnica de Edificación E-030, Diseño Sismo

resistente y el predominio del suelo de la cimentación, se recomienda adoptar en los

análisis sismo resistente de las edificaciones, en los siguientes parámetros:




7.- El asentamiento total es de aproximadamente 1.66 cm, que es un poco superior

a los (1.00 cm) recomendado para este tipo de estructuras, por lo tanto se presentarán

un ligero asentamiento.

8.- En cuanto a la AGRESIVIDAD DEL SUELO. Los ensayos de análisis químicos


Existe concentración de SALES SOLUBLES en un porcentaje mínimo de un total de 0.005%.

La cual no dará origen a la agresividad al concreto por contener milésimo contenido de sales.

Se recomienda utilizar Cemento Portland Tipo I.

RESUMEN

Para las construcciones de Patios, Veredas o Lozas Deportivas, se

recomienda cortar y eliminar superficialmente con un espesor de 30 cm.

aproximadamente el material de Tierra de cultivo, material de relleno y/o

material (OL). Como También el mejoramiento de la Sub-Rasante con relleno

de Material de afirmado de préstamo apropiado, con su respectivo riego y

compactado cada 10 cm.

CALICATAS 1 Y 3

CAPACIDAD PORTANTE:



Qadm. (Kg/cm2)

Respecto a la sismicidad del área en estudio, esta se encuentra ubicada dentro de la

zona de sismicidad 3, (zona de alta sismicidad), por lo que se deberá tener presente la

posibilidad de que ocurran sismos de considerable magnitud, con intensidad tal como VIII

a IX en la escala Mercalli Modificada.

De acuerdo con la nueva Norma Técnica de Edificación E-030, Diseño Sismo

resistente y el predominio del suelo de la cimentación, se recomienda adoptar en

los análisis sismo resistente de las edificaciones, en los siguientes parámetros:




El asentamiento total es de aproximadamente 1.81 cm, que es un poco superior a

los (1.00 cm) recomendado para este tipo de estructuras, por lo tanto se

presentarán un ligero asentamiento.

En cuanto a la AGRESIVIDAD DEL SUELO. Los ensayos de análisis químicos del

suelo indican lo siguiente:

Existe concentración de SALES SOLUBLES en un porcentaje mínimo de un total de

0.010%. La cual no dará origen a la agresividad al concreto por contener milésimo

contenido de sales. Se recomienda utilizar Cemento Portland Tipo I.


CAPACIDAD PORTANTE:



Qadm. (Kg/cm2)

Respecto a la sismicidad del área en estudio, esta se encuentra ubicada dentro de la zona

de sismicidad 3, (zona de alta sismicidad) , por lo que se deberá tener presente la

posibilidad de que ocurran sismos de considerable magnitud, con intensidad tal como VIII

a IX en la escala Mercalli Modificada.

De acuerdo con la nueva Norma Técnica de Edificación E-030, Diseño Sismo

resistente y el predominio del suelo de la cimentación, se recomienda adoptar en

los análisis sismo resistente de las edificaciones, en los siguientes parámetros:




El asentamiento total es de aproximadamente 1.66 cm, que es un poco superior a

los (1.00 cm) recomendado para este tipo de estructuras, por lo tanto se

presentarán un ligero asentamiento.

En cuanto a la AGRESIVIDAD DEL SUELO. Los ensayos de análisis químicos


Existe concentración de SALES SOLUBLES en un porcentaje mínimo de un total de

0.005%. La cual no dará origen a la agresividad al concreto por contener milésimo contenido

de sales. Se recomienda utilizar Cemento Portland Tipo I.

NOTA:

Las conclusiones y recomendaciones establecidas en el presente Informe Técnico son solo

aplicables para el área estudiada. No garantiza para otras aplicaciones similares.

estudio de suelos

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