geotecnia fraccionamiento
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DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE CARGA PARA UN FRACCIONAMIENTOTRANSCRIPT
ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS
CONJUNTO HABITACIONAL
Municipio de Perote, Ver.
Informe preparado para:
DEL ESTADO DE VERACRUZ
Marzo de 2012
Contenido.
1.- Introducción.
2.- Objetivos del estudio.
3.- Características de la zona en estudio
3.1. Ubicación
3.2. Hidrografía
3.3. Clima
3.4. Topografía
3.5 Geología
4.- Programa de exploración
4.1. Procedimiento de exploración
4.2. Ensayes de laboratorio
4.3. Estratigrafía.
5.- Análisis de Capacidad de carga.
5.1. Estimación de los parámetros de resistencia de suelo
5.2. Capacidad de carga
5.2.1 Análisis de capacidad de carga.
6.- Conclusiones y recomendaciones.
7.- Anexo
* Memoria fotográfica
1.- Introducción.
La realización de un estudio de mecánica de suelos, motivo por el cual se solicito
a este despacho de ingeniería a llevar a cabo un estudio que ayude a definir el
diseño geotécnico de la cimentación.
Para tal efecto, es necesario llevar a cabo un proyecto ejecutivo en cuyos
alcances contempla la descripción de los trabajos de campo así como de los
ensayes de laboratorio que se llevaran a cabo para definir la estratigrafía obtenida
en exploración de campo como también la capacidad de carga del terreno en
estudio, con el fin de definir la cimentación adecuada que se utilizara en la
construcción del conjunto habitacional Pinahuizapan en el municipio de Perote
Veracruz.
2. - Objetivos del Estudio
a. Llevar a cabo la exploración y muestreo del subsuelo en los sitios
previamente ubicados.
b. Determinar a partir de los ensayes de laboratorio la estratigrafía del
sitio en estudio.
c. Determinar la capacidad de carga admisible del terreno así como la
profundidad de desplante.
d. Dar recomendaciones pertinentes para el tipo de cimentación a
utilizar.
3.- Características de la zona en estudio
3.1. Ubicación
Se encuentra ubicado en las coordenadas 19° 34” latitud norte y 97° 15” longitud oeste, a una altura de 2,400 metros sobre el nivel del mar. Limita al norte con Altotonga, Villa Aldama, Jalacingo, Las Vigas de Ramírez; al este con Acajete y Tlalnelhuayocan; al sureste con Xico; al sur con Ayahualulco, al oeste con el Estado de Puebla.
Su distancia aproximada al oeste de la capital del Estado por carretera es de 50 Km.
Figura 3.1.Ubicación del municipio de Perote, Ver.
Figura 3.1.1.Ubicación del municipio de Perote, Ver.
Figura 3.1.2.Ubicación de la zona en estudio, (ubicación de PCA´S.).
Tabla 3.1.3Cuadro de construcción de la zona en estudio.
ZONA EN ESTUDIO
PCA-1
PCA-2
NORTE
A
D
C
B
Figura 3.1.4 Ubicación de pozos a cielo abierto.
3.2. Hidrografía
Su hidrografía es muy importante puesto que en el Cofre de Perote se forman
tres vertientes, las de los ríos Huitzilapan y Nautla, debido a los numerosos
arroyos; existen arroyos de corto caudal, como son el Cocozatla, Tinimil,
Aninilla, Obispo y el Venero de Pinaguztepec; en otros destacan el Tilapa,
Tecajete, Carnestolenda, Tonaco y Negra.
3.3. Clima
Su clima es frío-seco-regular con una temperatura promedio de 12° C; su precipitación pluvial media anual es de 493.6 mm.
3.4 Topografía
La zona en estudio se encuentra localizada en una planicie.
3.5 Geología
El estado ha quedado comprendido dentro de siete provincias geológicas, que
son: Llanura Costera del Golfo Norte, Sierra Madre Oriental, Eje Neo volcánico,
Sierra Madre del Sur, Cordillera Centroamericana y Sierras de Chiapas y
Guatemala; cada una de ellas con características litológicas, estructurales y
geomorfológicas propias y definidas.
Provincia Sierra Madre Oriental
Comprende parte de la zona occidental del estado. Está constituida por una
cadena montañosa plegada. La forman potentes espesores de rocas
sedimentarias, tanto marinas como continentales.
Estratigrafía
Las rocas más antiguas de la provincia, dentro de Veracruz, están representadas
por lutitas y areniscas del Pérmico. También hay rocas representativas del
Triásico, Jurásico Inferior, Cretácico Inferior, Cretácico Superior y del Mesozoico.
Figura 3.5. Mapa de Geología del estado de Veracruz
4.- Programa de exploración.
4.1. Procedimiento de exploración.
En lo que se refiere a los trabajos de campo, se llevo a cabo la exploración del
sitio en estudio mediante la exploración de 2 (dos) pozos a cielo abierto
denominados (PCA-1 y PCA-2), los cuales se ubicaron dentro del área donde se
construirán las viviendas.
En la siguiente tabla, se muestra la descripción de donde se llevaron a cabo los
sondeos, así como la profundidad de exploración, nivel de aguas freáticas y
coordenadas geográficas de cada sondeo, (medidas mediante GPS marca
Garmin).
Pozo a cielo abierto
Profundidad (m) Coordenadas tomadas con GPS
PCA - 01 1.70 N 19° 33´ 51.33” W 97° 15´ 1.54”
PCA - 02 1.80 N 19° 33´ 50.35” W 97° 15´ 0.59”
Tabla 4.1. Localización y profundidades de pozos a cielo abierto
La excavación de los pozos a cielo abierto se hicieron por medios manuales, hasta
alcanzar profundidades de 1.70 y 1.80 m respectivamente; en lo que se refiere a la
toma de muestras, se llevo a cabo con el labrado de muestras inalteradas así
como de muestras alteradas para su posterior análisis en el laboratorio con el fin
de determinar sus propiedades físicas y mecánicas.
4.2. Ensayes de laboratorio
De acuerdo a las características de los materiales obtenidos durante el proceso de exploración, se llevaron a cabo los siguientes ensayes de acuerdo a la normatividad de la ASTM:
Clasificación visual y al tacto (ASTM-D2488)
Tipo de suelo con respecto al sistema unificado de clasificación de suelos,
SUCS
Pesos volumétricos Suelto y Compacto
Peso volumétrico máximo
Contenido de agua natural (ASTM-D2216)
Limites de plasticidad de Atterberg (ASTM-D4318)
Composición granulométrica (ASTM-D422)
4.2.1 Contenido de agua natural
La determinación del contenido de agua se llevo a cabo de acuerdo a lo indicado en la norma (ASTM-D2216).
PROYECTO: CONJUNTO HABITACIONAL SONDEO: PEROTEUBICACION: LOCALIDAD LA FLORIDA, MUNICIPIO DE SOTEAPAN, VER. FECHA
PESO CAPSULA + PESO CAPSULA + PESO PESO PESO DE CONTENIDO
MUESTRA CAPSULA SUELO HUMEDO SUELO SECO AGUA CAPSULA SUELO DE AGUANo. No. (g) (g) (g) (g) SECO (g) %
CAPA A 24 313.65 304.15 9.50 113.65 190.50 4.99
CAPA B 100 330.43 307.93 22.50 130.43 177.50 12.68
CAPA B 21M 302.00 275.20 26.80 102.00 173.20 15.47
CAPA A 99 315.78 284.18 31.60 115.78 168.40 18.76
CAPA B 80T 332.00 307.80 24.20 132.00 175.80 13.77
1
2
PCA
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO NATURAL DE AGUA
MARZO DE 2012
Tabla 4.2.1 Contenido natural de agua.
4.2.2. Limites de plasticidad
La determinación de los límites de plasticidad se llevo a cabo de acuerdo a la normativa (ASTM-D4318) el cual consiste en caracterizar el comportamiento o el estado de consistencia de suelos finos arcillosos que pasan la malla No. 40. El cual se muestran en la carta de plasticidad mostrada en la tabla 4.2.2
CARTA DE PLASTICIDAD CONJUNTO HABITACIONAL
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
60.00
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00
INDI
CE P
LAST
ICO
(%
)
LIMITE LIQUIDO (%)
PINAHUIZAP
CL
OH ó MH
OL ó MLML
CH
LINEA "B"
Tabla4.2.2. Carta de plasticidad de ensayes realizados a muestras obtenidas,
en pozos a cielo abierto.
4.2.3. Composición granulométrica
La determinación de la composición granulométrica de las muestras obtenidas, se lleva a cabo de acuerdo a lo indicado en la norma (ASTM-D422), la cual consiste en determinar los tamaños de partículas que conforman la muestra considerando los tamices que se muestran en la tabla 1.
PROYECTO: CONJUNTO HABITACIONAL PINAHUIZAPAN FECHA: MARZO DE 2012UBICACION: LOCALIDAD PEROTE, MUNICIPIO DE PEROTE, VER.
PROFUNDIDAD G S F(M) (%) (%) (%)
A 0.00 A 0.25 M-1 33 49 18
B 0.25 A 1.70 M-2 13 50 37
A 0.00 A 0.40 M-3 3 65 32
B 0.40 A 1.80 M-4 59 39 2PORCENTAJE DE GRAVAS (G) PORCENTAJE DE ARENAS (S) PORCENTAJE DE FINOS (F)
PCA CAPA MUESTRAS
1
2
Tabla 4.2.3. Granulometría simplificada en muestras obtenidas de los pozos a cielo abierto.
4.3. Estratigrafía
Con la información derivada del trabajo de campo y de los ensayes de laboratorio,
se llevo a cabo la clasificación del subsuelo de acuerdo al Sistema Unificado de
Clasificación de Suelos (SUCS), teniendo como resultado la siguiente estratigrafía.
(Ver Figuras 4.3.1. y 4.3.2.).
En la zona donde se llevo a cabo el pozo a cielo abierto uno (PCA-1), de manera
superficial se encuentra una capa de arena limosa de baja plasticidad (SM) de
color café con presencia de gravas, tiene un espesor de 0.25 metros y un
contenido de humedad (w) de 4.99 %. Enseguida se encuentra un estrato
formado por una arena limosa de baja plasticidad (SM), de color café con escasas
presencia de, tiene un espesor de 1.45 metros con contenido de humedad (w) de
12.68 % de compacidad relativa media.
En lo que se refiere al pozo a cielo abierto dos (PCA-2), superficialmente se
encuentra un estrato formado por una arena limosa de baja plasticidad (SM) de
color café oscuro con presencia de gravas, con un espesor de 0.70 metros y un
contenido de humedad (w) de 11.92 %. Enseguida se encuentra un estrato
formado por una arena limosa de baja plasticidad (SM) de color café claro con un
espesor de 1.10 metros, tiene un contenido de humedad (w) de 10.99 % y una
compacidad relativa media.
PROYECTO: CONJUNTO HABITACIONAL PINAHUIZAPAN SONDEO: PCA-1 FECHA: MARZO DE 2011UNICACION:MUNICIPIOPIO DE PEROTE, EN EL ESTADO DE VERACRUZ. UBICACIÓN: NAF: NO SE ENCONTRO
PROFUNDIDAD ω G S F L.L L.P I.P (γ)humedo (γ)seco
(M) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) Kg/m3 Kg/m3
0.00M-1 4.99 33 49 18 21.4 18.39 3.01
0.250.25
M-2 12.68 13 49 38 24.1 20.73 3.33 1485 1288
1.70
Peso Vol . Seco Suelto(PVSS) Peso volumétrico natura l humedo. (γ)
Peso Vol . Seco Suelto(PVSC) Peso volumétrico natura l seco.(γ)
(Ss) Peso Vol. Seco Maximo.(PVSM)
CAPA MUESTRA
A
B
N: 19° 33´ 44.11" W: 97° 15´11.16"
Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS)
PERFIL DESCRIPCIONSs
Índice plástico (I.P)
Dens idad de sól idos (Ss )
S.U.C.S
SMArena l imosa de baja plas ticidad de
color café claro con presencia de gravas T.M.N. 1"
SMArena l imosa de baja plas ticidad de color café semiobscuro con presencia
escaza de gravas T.M.N. 1"
Porcenta je de arena(S) Límite Plastico(L.P)
SIMBOLOGIAContenido de agua (w) Porcenta je de fi nos (F)
Porcenta je de grava (G) Límite Liquido (L.L)
Figura 4.3.1. Pozo a Cielo Abierto Uno.
PROYECTO: CONJUNTO HABITACIONAL PINAHUIZAPAN SONDEO: PCA-2 FECHA: MARZO DE 2011UNICACION:MUNICIPIOPIO DE PEROTE, EN EL ESTADO DE VERACRUZ. UBICACIÓN: NAF: NO SE ENCONTRO
PROFUNDIDAD ω G S F L.L L.P I.P (γ)humedo (γ)seco
(M) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) Kg/m3 Kg/m3
0.00M-7 11.92 3 65 32 24.7 18.69 6
0.700.70
M-8 10.99 59 38 3 20.52 20 0.52 1466 1276
1.80
Peso Vol . Seco Suelto(PVSS) Peso volumétrico natura l humedo. (γ)
Peso Vol . Seco Suelto(PVSC) Peso volumétrico natura l seco.(γ)
(Ss) Peso Vol. Seco Maximo.(PVSM)
CAPA MUESTRA Ss S.U.C.S PERFIL
N: 19° 33´ 43.39" W: 97° 15´10.44"
DESCRIPCION
A SMArena l imosa de baja plas ticidad de color café obscuro con presencia de
gravas T.M.N. 3/4"
B GP
Grava mal graduada con presencia de arenas de grano medio a fi no y l imos
de baja plasticidad de color café claro con tonal idad gris .
SIMBOLOGIAContenido de agua (w) Porcenta je de fi nos (F) Índice plástico (I.P)
Porcenta je de grava (G) Límite Liquido (L.L) Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS)
Porcenta je de arena(S) Límite Plastico(L.P) Dens idad de sól idos (Ss )
Figura 4.3.2. Pozo a Cielo Abierto Dos.
5.- Análisis de Capacidad de carga.
5.1. Estimación de los parámetros de resistencia del suelo
Debido a las características de los materiales identificados en la zona de estudio,
no es posible llevar a cabo ensayes que midan directamente los parámetros de
resistencia del material, como es el caso de ensayes de compresión simple o
ensayes triaxiales, por lo que considerando que el subsuelo está formado por
suelos granulares se procede a determinar en este caso particular el ángulo de
fricción interna del material a partir de la compacidad relativa.
Los ensayes de compacidad relativa se practicaron relacionando los pesos
volumétricos naturales, pesos volumétricos secos sueltos y volumétricos secos
máximos manteniendo la humedad natural sobre muestras alteradas.
Para obtener la compacidad relativa se ha hecho uso de la siguiente ecuación:
Cr=( γ nat−γ mínγmáx−γ mín )( γ máxγ nat )Donde:
Cr = Compacidad relativad nat = Peso volumétrico seco en estado naturald min = Peso volumétrico seco mínimod max = Peso volumétrico seco máximo
De los ensayes de campo y de laboratorio se han obtenido los siguientes pesos
volumétricos con los cuales se calculó la Compacidad Relativa.
CAPA PROF.PESOS VOLUMETRICOS SECOS (kg(/m3) COMPASIDAD
RELATIVA(%)MAXIMO MINIMO NATURAL
A 0.00-0.70 1634 1091 1288 46
B 0.70-1.80 1600 1091 1276 46
Tabla 5.1. Compacidad relativa del terreno de desplante
Con la compacidad obtenida para el suelo donde se desplantara la loza de
cimentación se puede ver en la tabla 5.1.2, que la arena limosa presenta una
compacidad relativa media.
Compacidad relativa (%) Compacidad relativa
0 - 15 Muy suelta
16 - 35 Suelta
36 - 65 Media
66 - 85 Densa
86 - 100 Muy denso
Tabla 5.1.2. Estados de compacidad relativa en arenas y gravas.
A continuación se presenta la gráfica de correlación para obtener el ángulo de
fricción interna en función de la compacidad relativa (ø) (Ref. Juárez Badillo y Rico
R.A.), y la ecuación propuesta por Meyerhof para suelos granulares que contienen
más del 5% de finos.
mediana compacta muy compacta
sueltamuy suelta
COMPACIDAD RELATIVAN número de
golpes pa
ra 30 cm
de penetra
ción
(prueba de penetració
n estándar)
Ángulo de fricción interna Ø
(1) Relación de arenas de grano anguloso o redondeado de mediano a grueso
(2) Relación para arenas finas y para arenas limosas
mediana compacta muy compacta
sueltamuy suelta
COMPACIDAD RELATIVAN número de
golpes pa
ra 30 cm
de pene
tració
n(prueba de penetració
n estándar)
Ángulo de fricción interna Ø
(1) Relación de arenas de grano anguloso o redondeado de mediano a grueso
(2) Relación para arenas finas y para arenas limosas
Cr = 82%
De la grafica anterior, se obtiene para una compacidad relativa de 46%, un ángulo
de fricción interna =32°.
Cr=46 %
De acuerdo con los resultados obtenidos en el párrafo anterior, tenemos los
siguientes parámetros de resistencia del terreno de desplante:
Tabla 5.1.3 Compacidad relativa del terreno de desplante
5.2. Capacidad de carga
La capacidad de carga del suelo se hará considerando una losa, como elemento
de cimentación transmitiendo la carga al suelo. De acuerdo al criterio de Terzaghi
para suelos cohesivos–friccionantes o friccionantes, se tendrá el uso de la
siguiente expresión:
q c= (cNc +γDfN
q+12γBNγ)
Donde:
qc = Capacidad de carga ultima ton/m2
c = Cohesión del suelo en ton/m2
γ = Peso volumétrico del suelo en ton/m3
B = Ancho de la zapata cuadrada, o dimensión menor de la zapata rectangular, en metros
Nq, Nc, Nγ = Coeficientes de capacidad de carga en la aplicación de la teoría de Terzaghi en función del ángulo de fricción interna.
Df = Profundidad de desplante de la cimentación en metros.
SITIO ESTRATOANG. FRICCION
PESO VOL NAT. kg/m³
SONDEO 1 0.00-0.70 32° 1288
5.2.1. Análisis de capacidad de carga
Para definir la capacidad de carga admisible del terreno de cimentación, se
considera el caso de una cimentación a base de una losa desplantada en la
superficie. En este sentido, el análisis se realizó considerando una losa de 5.0
metros de ancho; con base en estas características, y a partir de las propiedades
físicas y mecánicas definidas en los puntos anteriores del presente informe, se
realizó el análisis para determinar la capacidad de carga del terreno de desplante
haciendo uso de la teoría del Dr. Terzaghi, con el criterio de falla local para el caso
de suelos friccionantes:
(q )adm=γD f N q+0.5 γ BN γ
f . s .Donde; Df es el valor de sobrecarga que se considera actuante al nivel de desplante y que depende de la profundidad de desplante (Df) y del peso volumétrico del material, ; Nq, N son factores de capacidad de carga y dependen del ángulo de fricción interna () del suelo.
Con las consideraciones anteriores, los factores N’c, N’q y N’ son los siguientes:
Con = 32°:Nc = 44Nq = 30N = 22
Aplicando los datos anteriores a la ecuación mencionada en el párrafo anterior,
tenemos una capacidad de carga admisible del suelo de 23.6 ton/m2, este valor es
muy alto considerando las descargas que se tendrán de acuerdo al tipo de
vivienda, por lo que se recomienda utilizar para fines de cálculo una capacidad de
carga admisible de 15 ton/m2.
TIPO DE CIMENTACIÓN
ROPUESTA
PARÁMETROS MECÁNICOS
OBTENIDOS DE PRUEBAS DE:
FACTOR DE SEGURIDAD (FS)
PROFUNDIDAD DE DESPLANTE (Df)
(m
CAPACIDAD DE CARGA
( ton/m2)
Losa de cimentación
Compacidad Relativa
3 0.00 15
Tabla 5.2.1.1 datos a considerar en análisis de capacidad de carga.
6.- Conclusiones y recomendaciones.
1) De manera general, la estratigrafía del lugar está formada por
estratos de arena limosa de baja plasticidad de compacidad
media a firme con un espesor que varía de 0.20 a 0.30 metros,
enseguida se encuentran estratos de arena limosa de baja
plasticidad con presencia de gravas de tamaño máximo nominal
de ¾ plg hasta la profundidad máxima explorada.
2) Debido a las características geotécnicas del lugar y de los
depósitos encontrados, se plantea la alternativa de utilizar una
losa de cimentación como elemento de cimentación desplante de
las viviendas.
3) Para llevar a cabo el desplante de la cimentación, se recomienda
retirar la capa vegetal que se encuentra superficialmente y se
compactara la plataforma al 90% de su PVSM medido en el
ensaye AASHTO estándar.
4) La capacidad de carga admisible que se recomienda se utilice
para llevar a cabo los cálculos de las viviendas es de 15 Ton/m2.
Sin más por el momento, me reitero a su disposición para
cualquier aclaración.