informe c2a 053-14 divemotor cusco preliminar

CAA Ing. Consultores eirl INGENIERIA DE CIMENTACIONES PROYECTOS - CONSULTORIA

Av. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb. Ingeniera Lima 31 (511) 3813970 - 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-033/14 -1-

INFORME TECNICO PRELIMINAR

ESTUDIO DE SUELOS CON FINES

DE CIMENTACIN Y PAVIMENTACION

SOLICITANTE:

DIVECENTER S.A.C.

PROYECTO:

PLANTA CUSCO DIVEMOTOR

UBICACION :

DISTRITO : CERRO CACHIMAYO

PROVINCIA : ANTA

DEPARTAMENTO : CUSCO

JULIO, 2014



INDICE

1.0 GENERALIDADES

1.1 Objeto del Estudio

1.2 Ubicacin del rea en Estudio

1.3 Caractersticas del Proyecto

2.0 INVESTIGACIONES EFECTUADAS

2.1 Trabajos de Campo

2.1.1 Calicatas

2.1.2 Muestreo Disturbado

2.1.3 Muestreo Inalterado

2.1.4 Registro de Excavaciones

2.2 Ensayos de Laboratorio

2.3 Clasificacin de Suelos

3.0 DESCRIPCION DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO

3.1 Sector Edificaciones

3.2 Sector Area de Circulacin

4.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION

4.1 Tipo y Profundidad de los Cimientos

4.1.1 Sector Edificaciones

4.2 Clculo de la Capacidad Portante


5.0 EMPUJES LATERALES

6.0 DISEO DE PAVIMENTOS

6.1 Diseo de Pavimentos Rgidos

6.1.1 Caractersticas del Terreno de Fundacin



6.1.2 Metodologa de Diseo

6.2 Diseo de Pavimentos Flexibles

6.2.1 Mtodo AASTHO 1993

7.0 CONTENIDO DE SALES

8.0 ASPECTOS SISMICOS



INFORME TECNICO 1.0 GENERALIDADES

1.1 Objeto del Estudio

El presente Informe Tcnico preliminar tiene por objeto realizar un Estudio de

Suelos con Fines de Cimentacin y Pavimentacin para el Proyecto Planta Cusco

Divecenter, el mismo que se ha efectuado por medio de trabajos de exploracin de

campo y ensayos de laboratorio, necesarios para definir el perfil estratigrfico del

rea en estudio, as como sus propiedades de esfuerzo y deformacin,

proporcionndose las condiciones mnimas de cimentacin, indicndose tipo y

profundidad de los cimientos, capacidad portante admisible, magnitud de

asentamientos, as como las caractersticas fsico-mecnicas de la subrasante, diseo

de la estructura de los pavimentos rgidos y flexibles, especificaciones de

construccin y recomendaciones necesarias.

1.2 Ubicacin del rea en Estudio

El terreno se encuentra ubicado en el Distrito Cerro Cachimayo, Provincia de Anta

y Departamento de Cusco. Presenta un rea de 9,275.32 m2, con un permetro de

400.11 ml.

Limita :

Por el Frente : Carretera Abancay - Cusco

Por la derecha : Con propiedad de terceros

Por la izquierda: Con propiedad de terceros

Por el fondo : Con propiedad de terceros

Se encuentra ubicado en las siguientes coordenadas:



1.3 Caractersticas del Proyecto

El proyecto consiste en las siguientes estructuras:

Estructura (m2) Primer piso 3,564.43 Mezaninne 197.21

Segundo piso 192.91 rea complementarias:

Cisterna y cuarto de bombas 113.62

Cisterna y planta de tratamiento de agua

lavaderos 29.75

Tanque de aceite 5.04 Pozo percolador 8.30 Tanque sptico 9.62

Area de equipamiento aire acondicionado 35.66

Area parcial 3,954.55

rea de circulacin interna consistente en pavimentos rgidos y flexibles.



2.0 INVESTIGACIONES EFECTUADAS

2.1 Trabajos de Campo

2.1.1 Calicatas

Con la finalidad de definir las caractersticas del subsuelo, se realizaron 18 calicatas

o pozos a cielo abierto, distribuidos convenientemente en el rea en estudio, con las

siguientes profundidades:

CUADRO DE EXPLORACIONES

SECTOR EDIFICACIONES

Exploracin

No Profundidad

(m) C-1 5.00 C-2 5.00 C-3 5.00 C-4 5.00 C-5 5.00 C-6 5.00 C-7 5.00 C-8 5.00

AREA DE CIRCULACION

Exploracin

No Profundidad

(m) C-9 1.60

C-10 1.80 C-11 1.70 C-12 1.80 C-13 1.70 C-14 1.60 C-15 1.60 C-16 1.80 C-17 1.70 C-18 1.70

No se detect el nivel fretico hasta la profundidad explorada

2.1.2 Muestreo Disturbado

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos encontrados, en



cantidad suficiente como para realizar los ensayos de clasificacin e identificacin

de suelos.

As mismo se extrajo una muestra de la subrasante de la calicata C-12 de 0.40

1.80m para realizar un ensayo de California Bearing Ratio (C.B.R).

Adems se extrajo muestras, a fin de determinar la cantidad de sales agresivas al

concreto de los cimientos.

2.1.3 Muestreo Inalterado

Se extrajeron muestra inalterada en forma de bloques cbicos de 0.20 m de lado, de

la calicata C-7 de 1.30 5.00 m, para realizar ensayos de Corte Directo (ASTM

D-3080).

2.1.4 Registro de Excavaciones

Paralelamente al muestreo se realiz el registro de cada una de las calicatas y

sondajes, anotndose las principales caractersticas de los tipos de suelos

encontrados, tales como: espesor, humedad, plasticidad, etc.

2.2 Ensayos de Laboratorio

Los ensayos se realizaron en el Laboratorio de Mecnica de Suelos C.A.A.

Ingenieros Consultores EIRL y en el Laboratorio de Suelos y Agua LASA

Ingenieros, de acuerdo a la siguiente relacin:

- Anlisis Granulomtrico por Tamizado ASTM D-422.

- Lmite Lquido ASTM D-4318

- Lmite Plstico ASTM D-4318

- Contenido de Humedad ASTM D-2216

- Corte Directo ASTM D-3080

- California Bearing Ratio (CBR) ASTM D-1883

- Proctor Modificado ASTM D-1557

- Anlisis Qumico de Sales Agresivas al Concreto

- Cloruros ASTM D-512

- Sulfatos ASTM D-516

- Clasificacin SUCS ASTM D-2487



- Clasificacin AASHTO M-145

3.0 DESCRIPCION DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO

En base a los trabajos de campo y ensayos de laboratorio realizados, se presenta la

siguiente conformacin:

3.1 Sector de Edificaciones

En la calicata C-1 se presentan arcillas de baja plasticidad, de color beige, hmeda,

en estado semicompacto en un espesor de 2.10m, subyaciendo hasta la profundidad

explorada de 5.00m con arcillas arenosas, de baja plasticidad, de color marrn,

hmeda, con gravillas aisladas, en estado semicompacto.

En la calicata C-2 se presentan arcillas de baja plasticidad, de color beige, hmeda,

en estado semicompacto, con un espesor de 1.50m, continuando hasta la

profundidad de 3.00m con arcillas de baja plasticidad, de color beige, hmeda, en

estado semicompacto, subyaciendo hasta la profundidad explorada de 5.00m con

arcillas arenosas, de baja plasticidad, de color beige amarillento, hmeda, con

gravas angulosas de tamao mximo 18 aisladas, en estado semicompacto.

En la calicata C-3 se presentan arcillas arenosas, de baja plasticidad, de color beige,

hmeda, con races aisladas, en estado semicompacto con un espesor de 0.50m,

subyaciendo hasta la profundidad explorada de 5.00m con arcillas arenosas, de

mediana plasticidad, de color marrn, hmeda, en estado semicompacto.


hmeda, en estado semicompacto en un espesor de 1.30m, continuando hasta la

profundidad explorada de 5.00m con arcillas arenosas, de baja plasticidad, de color

marrn, hmeda, en estado semicompacto.


hmeda, con races, en estado semicompacto, subyaciendo hasta la profundidad

explorada de 5.00m con arcillas arenosas, de mediana plasticidad, de color marrn,

hmeda, con gravas angulosas de tamao mximo 11 aisladas, en estado



semicompacto.



explorada de 5.00m con arcillas arenosas, de mediana plasticidad, de color marrn,

hmeda, en estado semicompacto.


hmeda, races, en estado semicompacto en un espesor de 1.30m, subyaciendo hasta

la profundidad explorada de 5.00m con arcillas arenosas, de mediana plasticidad, de

color marrn, hmeda, en estado semicompacto.



explorada de 5.00m con arcillas arenosas, de baja plasticidad, de color marrn,


3.2 Sector Area de Circulacin

En la calicata C-9 se presentan hasta la profundidad explorada de 1.60m, con arcillas

arenosas, de mediana plasticidad, de color marrn, hmedo, con races, en estado

semicompacto.

En la calicata C-10 se presentan hasta la profundidad explorada de 1.80m, con

arcillas arenosas, de mediana plasticidad, de color marrn, hmedo, con races, en

estado semicompacto.

En la calicata C-11 se presenta hasta la profundidad explorada de 1.70m con arcillas

arenosas, de mediana plasticidad, de color marrn, hmedo, en estado

semicompacto.


con races en estado semicompacto, en un espesor de 0.40m, continuando hasta la

profundidad de 1.80m con arcillas de mediana plasticidad, de color marrn,





hmeda, con races, en estado semicompacto, en un espesor de 0.40m, continuando

hasta la profundidad explorada de 1.70m con arcillas de mediana plasticidad, de

color marrn, hmeda, en estado semicompacto.

En la calicata C-14 se presentan hasta la profundidad explorada de 1.60m con

arcillas arenosas, de baja plasticidad, de color beige, hmedo, en estado

semicompacto.

En la calicata C-15 se presentan hasta la profundidad explorada de 1.60m con

arcillas arenosas, de baja plasticidad, color marrn, hmedo, en estado

semicompacto.


hmeda, con races, en estado semicompacto, con un espesor de 0.40, subyaciendo

hasta la profundidad explorada de 1.80m con arcillas arenosas, de mediana

plasticidad, de color marrn, hmeda, en estado semicompacto.

En la calicata C-17 se presentan arcillas arenosas, de mediana plasticidad, de color

beige, hmedo, con races, en estado semicompacto en un espesor de 0.30m,


mediana plasticidad, de color marrn, hmedo, en estado semicompacto.

En la calicata C-18 se presentan arcillas arenosas, de mediana plasticidad, de color

beige, hmeda, con races, en estado semicompacto en un espesor de 0.70m,


mediana plasticidad, de color marrn, hmeda, en estado semicompacto.

4.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION

4.1 Tipo y Profundidad de los Cimientos


De acuerdo a la descripcin del perfil estratigrfico, se cimentarn a una

profundidad de 1.00 m, medido con respecto al nivel del terreno actual, sobre las



arcillas arenosas, de baja a mediana plasticidad, en estado semicompacto, por medio

de zapatas conectadas y/o cimientos corridos armados.

4.2 Clculo de la Capacidad Portante


A la profundidad antes mencionada los cimientos se apoyarn sobre las arcillas

arenosas, de baja a mediana plasticidad, en estado semicompacto, cuyas

caractersticas de resistencia estn dadas principalmente por el ensayo de Corte

Directo realizado con una muestra de la calicata C-7 de 1.30 5.00 m, presentando

los siguientes resultados:

ngulo de Friccin Interna () = 21.0

Cohesin C = 0.10 Kg/cm2

Luego, considerando la teora de Karl Terzaghi, la Capacidad Portante Admisible se

puede calcular mediante la siguiente relacin:

[ ] BN 0. NDNC FS1 = q qfcad

'''' 43.1 ++

Coeficiente de Falla Local C = 2/3 C

Peso Volumtrico del Suelo = 1.95 gr/cm3

Ancho del Cimiento B = 1.50 m

Profundidad de Cimentacin Df = 1.00 m

Factor de Seguridad FS = 3.00

Factores Adimensionales en falla local, funcin de Nq, N, Nc Reemplazando valores, se obtiene:

qad = 0.90 Kg/cm2 Clculo de Asentamientos

Para el clculo de asentamientos se ha empleado la siguiente relacin:



+

+=

PoPPo

xHxLoge

CrHo1

Donde:

C = Cr C5

Indice de comprensibilidad en el tramo de recompresin.

Cc = 0.009 (LL - 10)

LL = 24.6 %

Cc = 0.13

Cr = 0.026

eo = 0.70 Relacin de vacos inicial

H = 2.50 m Espesor del estrato

P = 3.80 Ton/m2 Presin transmitida

Po = 4.39 Ton/m2 Presin Geoesttica efectiva

Reemplazando valores se obtiene:

HT = 1.00 cms

5.0 EMPUJES LATERALES

Para la determinacin de los empujes laterales sobre estructuras enterradas, muros

de contencin y encofrados, se emplear una distribucin triangular de presiones. El

empuje total puede determinarse mediante la siguiente relacin:

AA2

A K cHK H 21 = E 2

Donde:

KA : Coeficiente activo de presiones

H : Altura de muro (m)

: Peso volumtrico de masa (1.95 gr/cm3)

KA = Tag2 (45 - /2)

Para = 21.0



C= 0.10 Kg/cm2

KA = 0.47.

6.0 DISEO DE PAVIMENTOS

6.1 Diseo de Pavimentos Rgidos

6.1.1 Caractersticas del Terreno de Fundacin

De acuerdo con el anlisis efectuado de la estratigrafa del subsuelo y a los ensayos

de laboratorio se concluye que en el sector del rea en estudio, la subrasante de los

pavimentos estar constituido principalmente por arcillas arenosas, de baja a

mediana plasticidad, en estado semicompacto, clasificadas como CL (A-6 (10)),

presentando las siguientes caractersticas:

Permeabilidad : Mediana

Capilaridad : Mediana

Elasticidad : Medio

Cambio de Volmenes : Medio

Valor como Sub-Rasante : Bajo

Razn Soporte California

Promedio (para el 95% de

compactacin de la M.D.S.) : 7.50 %

Caractersticas de drenaje : Bajo

Mdulo de reaccin de la

subrasante (Kg/cm3) : 4.80

6.1.2 Metodologa de Diseo

Se ha empleado el Mtodo de diseo AASHTO-93 por medio de la siguiente

relacin:

( )

( )

( )

( ) ( )

( )

EclKDJ

DCdScPt

D

PSIPSI

D SZ= ESAL

t

eR

+

+

+

+++

25.075.0

75.0

10

46.8

3

010

1010 42.1863.215

132.1log32.022.4

110624.100.1

5.15.4log

06.0)1(log35.7log



Consideraciones para el Diseo de Pavimento.

Periodo de Diseo = 20 aos

Mdulo de Subrasante Kc = 173.36 PCI

Trfico ESAL = 1 x 106

Confiabilidad R (%) = 95%

Desviacin estndar S0 = 0.30

Perdida de la servicialidad de diseo PSI = 4.5 2.5 = 2

Mdulo Elstico del concreto Ec = 3.4 x 106 PSI

Mdulo de rotura del concreto Sc = 590 PSI

Coeficiente de drenaje Cd = 1

Coeficiente de transferencia de carga J = 3

Utilizando las cartas de diseo para pavimentos rgidos se obtiene un espesor

de D= 8.

Luego en base a los parmetros anteriores se ha adoptado como diseo de la seccin

del pavimento de la va a construir la siguiente seccin:

Subrasante: Ser escarificada retirando las partculas mayores de 3, races y otros,

con un espesor de 0.25 m, compactado al 95% de la Mxima Densidad Seca del

Proctor Modificado ASTM D-1557.

Sub-Base: Material granular con un espesor de 0.20 m, compactada al 95% de la

Mxima Densidad Seca del Proctor Modificado ASTM D-1557.

Losa de concreto: sobre la sub-base granular se colocar una losa de concreto de 8

(siete pulgadas) de espesor, con una resistencia a la compresin axial de de fc=245

Kg/cm2 a los 28 dias de fragua.

Losa de concreto fc=245 kg/cm2

Sub-Base compactado al 95% de la Mxima Densidad Seca del Proctor Modificado.

25 cms Subrasante escarificada compactada al 95% de la Mxima Densidad Seca del Proctor Modificado

20 cms

20 cms



6.2 Diseo de Pavimentos Flexibles

6.2.1 Mtodo AASTHO 1993

En lo que respecta al mtodo de diseo propuesto por la AASHTO, se ha tomado la

informacin proveniente de la Guide for Paviment Structures, edicin 1993, que se

basa en el valor de CBR (California Bearing Ratio) de la subrasante, nmero de ejes

estndar anticipado, para determinar el nmero estructural de diseo. Este mtodo

proporciona una expresin analtica que para efectos de clculos computarizados la

solucin matemtica es sumamente til. La evolucin del mtodo, establece las

complementaciones siguientes:

Se introduce el coeficiente de drenaje como parmetro de caracterizacin de

la base granular para fines del Nmero Estructural. Indirectamente se mide

la influencia del agua en la capacidad estructural del pavimento.

Se deja sin efecto el parmetro factor regional. Se introduce el concepto de prdida de servicio. El valor soporte de la subrasante S, se reemplaza por el mdulo resilente

MR.

Se introduce el parmetro de confiabilidad partiendo de la consideracin que el comportamiento vs. trnsito sigue la distribucin normal de Gauss.

A pesar de las bondades mencionadas la aplicacin de la versin 86, al igual

que la 72, encuentra un vaco en nuestro medio en cuanto a la ejecucin

directa al Ensayo que mide el MR en suelos, sin embargo para el diseo se

ha establecido la correspondencia con los valores de C.B.R., siguiendo las

recomendaciones de la experiencia Brasilera.

La frmula general que gobierna el nmero estructural de diseo, presenta la

expresin siguiente:

( ) ( )

( )

( ) 07.832.2

110944.0

5.12.420.0136.9 1019.5

10

101810 +

++

+++= MRLog

SN

PSILogSNLogSoZrWLog



Donde:

18W : Nmero proyectado de carga equivalente de 18 kip (18000 lb)

de aplicacin de carga axial simple.

Zr : Desviacin estndar normal

So : Error estndar combinado del trafico proyectado y del

comportamiento proyectado

PASI: Diferencia entre ndice de Serviciabilidad inicial (po), y el ndice

de Serviciabilidad terminal (pt).

MR : Mdulo Resilente (psi)

Sn : Nmero estructural indicativo del espesor total del pavimento

requerido

Del procedimiento iterativo de la frmula, se despeja el valor de

diseo SN ,diseo que permite encontrar la situacin de un pavimento nuevo.

Luego los espesores de las diferentes capas del pavimento, se obtienen

mediante la siguiente relacin:

SN = 33322211 mDamDaDa

+ +

Donde:

=1a Coeficiente de la capa i

=iD Espesor de la capa (pulgadas) i

=im Coeficiente de drenaje de la capa i

Con la finalidad de procesar iterativamente la frmula indicada, se dividi el

anlisis por componentes. Estas componentes son de fcil proceso y

permitieron establecer los valores en una hoja de clculo y cuyas partes tienen

la forma siguiente:

( ) 07.820.0*18101 ++= SoZrWLogK

= 5.12.4102PSILogK

( )MRLogK 103 *32.2=

Donde:



MR (psi) =1500*(CBR) (AASHTO)

Para CBR < 10%

Sudfrica

MR (psi) =3000* CBR0.65 ; 10 < CBR < 20%

Sabiendo que:

1 psi = 007.0/07.0 2 =cmkgf Mpa

Mpacmkgf 1.0/ 2 = 22.14= psi

Finalmente se emple la frmula siguiente:

MR (psi) =1500*(CBR) (AASHTO)

Luego de reemplazar y despejar, la ecuacin general de AASHTO qued de la

manera siguiente:

( )

( ) 19.5

21031

1109440.0

1*36.9

++

++=

SN

KSNLogKK

Si, se hace:

Y adems:

( ) 19.5

22

1109440.0+

+=

SN

KJ

Por igualdad se debe cumplir que:

2131 JJKK += ; o tambin ( ) ( ) 02131 =+ JJKK Esta ltima expresin, permiti efectuar las iteraciones hasta cumplir la

igualdad y por lo tanto encontrar el SN de diseo. El cuadro adjunto Diseo

de Pavimentos Flexibles - AASHTO 93, presentan los insumos para la

evaluacin de las frmulas antes descritas, como valores de CBR y concluye

en los espesores de refuerzo o alternativas de solucin a interpretar por el

ingeniero especialista.

( )1*36.9 101 += SNLogJ



Datos:

W18 : 400,000 Valor mnimo EAL

ZR : 0.95 Factor de confiabilidad

SO : 0.35 Desviacin estndar

PO : 4 Serviciabilidad inicial.

PE : 2 Serviciabilidad final.

C.B.R. de diseo : 7.50 %

MR : 11,250.00 PSI Mdulo Resilente

El nmero estructural de diseo es de 2.640; luego de realizados los clculos, se

obtiene un nmero estructural de 2.650.

Luego en base a los parmetros anteriores se ha adoptado como diseo de la seccin

del pavimento de la va a construir la siguiente seccin:

Subrasante: Ser escarificada retirando las partculas mayores de 3, races y otros,

con un espesor de 0.25 m, compactado al 95% de la Mxima Densidad Seca del

Proctor Modificado ASTM D-1557.

Sub-Base: Material granular con un espesor de 0.20 m, compactada al 100% de la


Base: Material granular con un espesor de 0.15 m, compactada al 100% de la


Superficie de Rodadura: 5.00 cms (Cinco centmetros), constituido por una mezcla

asfltica en caliente, de granulometra cerrada y colocada de acuerdo a las

especificaciones de obra.

Carpeta asfltica en caliente

Sub-Base compactado al 100% de la Mxima Densidad Seca del Proctor Modificado.

Base Granular compactada al 100% de la Mxima Densidad Seca del Proctor

Modificado

20 cms

25 cms Subrasante escarificada compactada al 95% de la Mxima Densidad Seca del

Proctor Modificado

15 cms

5 cms



7.0 CONTENIDO DE SALES

Los resultados del anlisis fsico-qumico efectuado con 03 muestras representativas

del subsuelo, muestra los siguientes valores:

Exploracin N

Profundidad (m)

Cloruros (ppm)

Sulfatos (ppm)

Sales Solubles Totales (ppm)

C-2 0.00 1.50 36.63 45.10 --- C-8 0.00 1.40 36.91 249.99 ---

C-14 0.00 1.60 34.79 31.41 170.04

Dichos valores se encuentran por debajo de los limites mximos permisibles de

agresividad al concreto, pudindose emplear por lo tanto Cemento Prtland Tipo I,

en la preparacin del concreto de los cimientos.

8.0 ASPECTOS SISMICOS

De acuerdo a la Informacin Sismolgica en el Departamento Cusco, se han

producido sismos con intensidades promedio de VII - VIII, segn la Escala de

Mercalli Modificada.

Por otra parte la zona en estudio se encuentra ubicada en la Zona 2 del Mapa de

Zonificacin Ssmica del Per, de acuerdo a la Norma Tcnica de Edificacin

E.030-Diseo Sismo Resistente.

Las Fuerzas Ssmicas Horizontales pueden calcularse de acuerdo a las Normas de

Diseo Sismo Resistente segn la siguiente relacin:

Donde:

S = Factor Suelo Ts = Perodo Predominante Z = Factor de Zona

S Ts Z 1.4 0.4 0.3

Ver Anexo V Mapa de Zonificacin Ssmica del Per

R

P x C x Sx U x Z = V

DIVECENTER S.A.C.JULIO, 2014

6.1.2 Metodologa de DiseoH = 2.50 m Espesor del estrato

ProfundidadExploracin(m)NoProfundidadExploracin(m)No6.1.2 Metodologa de DiseoC.B.R. de diseo : 7.50 %

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