1.- Informe Geotécnico GRUPO 2
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Transcript of 1.- Informe Geotécnico GRUPO 2
Universidad de Carabobo
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Departamento de Estructuras
Informe Geotécnico
Prof. Beatriz Haro.
Integrantes:
Da Silva, Raúl
Fermín, Henixon
Martínez, Daner
Rosales, Yohann
Naguanagua, Marzo de 2015
1. INTRODUCCIÓN
A solicitud de la Fundación Fondo Nacional de Transporte Urbano (FONTUR), la empresa GRUPO
2, C.A. procedió a realizar el presente estudio, orientado a evaluar las características del suelo y
determinar los parámetros geotécnicos necesarios para el proyecto: “Comedor de la Planta Yutong”,
a ejecutarse en la ciudad de San Felipe, Estado Yaracuy.
GRUPO 2 llevó a cabo el programa de investigación de campo que contempló, la ejecución de dos
(02) perforaciones mecánicas de ocho metros lineales (08 ml), dos (02) perforaciones mecánicas
de nueve metros lineales (09 ml) y una (01) perforaciones mecánicas de once metros lineales (11
ml), en el área donde se construirán los edificios.
El presente informe contiene los resultados obtenidos de los ensayos realizados en campo y
laboratorio, el análisis de éstos, las conclusiones y recomendaciones inherentes al caso en estudio,
así como también un cuerpo de anexos que lo respaldan.
El presente informe contiene los resultados obtenidos de los ensayos realizados en campo y
laboratorio, el análisis de éstos, las conclusiones y recomendaciones inherentes al caso en estudio,
así como también un cuerpo de anexos que lo respaldan.
2. OBJETIVO GENERAL
Determinar los parámetros geotécnicos y geomecánicos del suelo, mediante ensayos específicos de
laboratorio y campo referidos a las muestras de suelo resultantes de la ejecución de dos (02)
perforaciones mecánicas de ocho metros lineales (08 ml), dos (02) perforaciones mecánicas de
nueve metros lineales (09 ml) y una (01) perforaciones mecánicas de once metros lineales (11
ml), en el área donde se ejecutará la construcción del edificio.
3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
3.1. Identificar el tipo de suelo correspondiente al área explorada.
3.2. Ejecutar el ensayo de Penetración Normal (SPT) y recuperación de muestras alteradas de suelo
a cada 50 cm. hasta los primeros dos metros de profundidad, y a cada 100 cm. a profundidades
mayores.
3.3. Identificar visualmente, realizar ensayos de laboratorio y clasificar las muestras de suelo
recuperadas, basadas en el Sistema Unificado de Clasificación del Suelo. (S.U.C.S.).
3.4. Determinar los parámetros básicos de los suelos identificados y estimar los parámetros
geotécnicos y geomecánicos necesarios para el cálculo del sistema de fundación más apropiado.
3.5. Establecer el perfil litológico probable del suelo.
3.6. Determinar la profundidad del nivel freático y las aguas de infiltración, dentro de la zona del
suelo explorada.
3.7. Analizar los resultados de la investigación y los parámetros geotécnicos obtenidos.
3.8. Emitir recomendaciones relativas al diseño y construcción de las estructuras interactuantes con
el suelo.
4. METODOLOGÍA
4.1. Recopilación de toda la información técnica disponible.
4.2. Inspección del terreno y áreas adyacentes con el fin de conocer sus rasgos topográficos notables
y aspectos resaltantes de su geología superficial.
4.3. Movilización del equipo y personal al área de estudio.
4.4. Ubicación de los sondeos y su profundidad, con el objeto de lograr muestras lo más
representativas posible de la zona del subsuelo sometida a estudio. A tal efecto, la profundidad se
estableció de manera tal que cubriera la zona de significación geotécnica involucrada en el mismo.
4.5. Ejecución de dos (02) perforaciones mecánicas de ocho metros lineales (08 ml), dos (02)
perforaciones mecánicas de nueve metros lineales (09 ml) y una (01) perforaciones mecánicas de
once metros lineales (11 ml) realizadas con el equipo de perforación cuyas especificaciones y
características se muestran a continuación:
Avance por rotación con sistema hidráulico de control.
Bomba hidráulica marca Vickers de 40 HP. 1800 r.p.m./300 psi.
Desplazamiento en camión FORD CARGO 815 Motor CUMMINS de 4 Cilindros.
Barrenos helicoidales huecos con las siguientes especificaciones:
Broca con dientes remisibles de acero, reforzados en la punta, con una aleación de carbono
y tungsteno.
4.6. Las perforaciones se realizan a través de la aplicación del método de penetración normal
(comúnmente conocido como SPT), con muestreo continuo (cada 0,50m) hasta los dos (2.00)
metros de profundidad, y a cada metro a profundidades mayores. El ensayo es ejecutado de acuerdo
a las normas ASTM D1586-08, la cual establece un peso para el martillo de 140 lb (63.5 Kg.) y una
altura de caída libre de 30 in (76.2 cm.). Se toman las precauciones especiales para evitar que la
energía de caída del martillo no se reduzca por fricción con las guías. El líquido de perforación es
empujado hacia abajo a través de la varilla perforadora y sale por las ventanas de la broca para sacar
el material excavado del sondeo. Las ventanas o salidas de agua en la broca están dispuestas en tal
forma, que no se genera el efecto chorro del fluido de perforación delante de la broca. Se hinca una
camisa inmediatamente después de la broca para repeler la entrada de materiales de capas no
rocosas; la camisa se omite cuando se demuestra que en las operaciones sin camisa no entraran
suelos de una elevación mayor cuando la muestra sea tomada.
De acuerdo a la norma. El equipo HOLLOW – STEM CONTINUOUS FLIGHT AUGERS, fue
utilizado de acuerdo al procedimiento establecido en el punto 6.3 de la Norma ASTM D1586-08.
4.7. Recuperación de las muestras alteradas de suelo con un muestreador tipo cuchara partida
hincado y guiado a través de los forros previamente rotados hasta la profundidad de muestreo.
4.8. Identificación de las muestras extraídas tanto en campo como en laboratorio para un posterior
sometimiento a los diferentes ensayos que determinen su caracterización, incluyendo propiedades
índices y clasificación según los criterios del SISTEMA DE
CLASIFICACIÓN UNIFICADA (S.U.C.S) y HIGHWAY RESEARCH BOARD (H.R.B.) según
sea el caso. Dichas muestras son colocadas en frascos herméticos sellados con cinta plástica
adhesiva para preservar su humedad natural e identificadas, y transportadas al laboratorio en los
tubos de muestra de acuerdo con la Norma ASTM-D-1587, para su inspección visual, ensayo y
clasificación, según lo especificado en la guía de ingeniería PDVSA N° 90615.1.011 “Investigación
de Suelos en Tierra Firme” y las Normas ASTM. Las normas utilizadas son las siguientes:
ENSAYO NORMA
IDENTIFICACION VISUAL DEL SUELO ASTM D2488
CONTENIDO DE HUMEDAD ASTM D 2216
GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO ASTM D 422
LIMITE LÍQUIDO ASTM D 423
LIMITE PLÁSTICO ASTM D 424
GRAVEDAD ESPECIFICA ASTM D854
COLOR DE LOS SUELOS MUSELL
PESO UNITARIO DESPLAZAMIENTO
El peso unitario de los suelos granulares se estima correlacionándolo con la compacidad relativa del
ensayo de penetración normal.
4.9. Procesamiento electrónico de los resultados de los ensayos de campo y laboratorio a través de
software especialmente diseñado para la empresa, permitiendo así minimizar los errores que con
frecuencia se presentan, cuando el volumen de la información a procesar es considerable.
Los parámetros básicos de los suelos se determinan a partir de las relaciones peso-volumen y el
valor de los parámetros geotécnicos de interés se estima mediante correlaciones conocidas o por
relación directa cuando el problema que se estudia así lo requiera.
5. DESCRIPCIÓN DE LOS RESULTADOS
5.1 DESCRIPCIÓN DEL PERFIL DE SUELO OBTENIDO EN LAS PERFORACIONES:
Las perforaciones mecánicas ejecutadas en el área, se identifican como P-9, P-10, P-11, P-12 y P-13
respectivamente, se trabajará con la información suministrada por el perfil Geotécnico 2:
UBICACIÓN PERFORACION LONGITUD SPT (m)
COORDENADAS ESTE
COORDENADAS NORTE
PLANTA YUTONG,
SAN FELIPE
P-9 9.00 526,762 1,139,485
P-10 9.00 526,742 1,139,485
P-11 8.00 52,680 1,139,463
P-12 11.00 526,821 1,139,404
P-13 8.00 526,798 1,139,447
Ubicación del Perfil Geotécnico 2 realizado con las perforaciones que la conforman
Perforación P-10:
+
Perforación P-11:
Perforación P-13:
6. ESPECIFICACIONES SÍSMICAS.
De acuerdo a la Norma Venezolana para Edificaciones Sismorresistentes, COVENIN 1756-1:
2001, las especificaciones sísmicas de la zona en estudio se observan a continuación: El área de
estudio se encuentra en una Zona Sísmica 5, que considera un Peligro Sísmico Elevado, la velocidad
de ondas de corte (Vsp) para H > 50 m, oscilará entre 170-250 m/s, esto de acuerdo al
comportamiento del material encontrado en los sondeos realizados.
7. AGUAS SUBTERRÁNEAS
Para la fecha de ejecutar las perforaciones mecánicas (Julio 2014), no se reportó la presencia del
Nivel Freático y/o Aguas de Infiltración en los sondeos realizados.
8. PARÁMETROS GEOTÉCNICOS DEL SUELO
Basados en los resultados obtenidos, se presenta adjunto un perfil litológico simplificado del suelo,
tomando en consideración para los cálculos, la perforación que reportó las condiciones más
desfavorables e irregulares probables, conjuntamente con los parámetros geotécnicos y
geomecánicos determinados, bien sea por medición directa y/o por correlaciones ampliamente
conocidas. Para perfil simplificado del suelo se tomó como referencia la perforación P-13, por
reunir las características anteriormente mencionadas.
A continuación, se presenta el procedimiento de la obtención de los datos preliminares para el
cálculo de la capacidad admisible y el el diseño estructural de la fundación superficial. Basados en
la información suministrada por la perforación más desfavorable P-13, se obtuvo la siguiente
información:
Perforación más Desfavorable: P-13
Z (m) NSPT Símbolo Consistencia γd (Ton/m3) w γ (Ton/m3)
P- 13 P- 13 P- 13 P- 13 Tabla 1.5 P- 13 γd = γ / (1+w)
0 17 SM-SC Media 1.70 0.01 1.72
1 22 (SM-SC)g Media 1.70 0.08 1.84
2 11 (SP-SM)g Suelta 1.60 0.02 1.63
3 85 SM Muy Densa 1.90 0.02 1.94
4 23
(SP-SM)g Media 1.80 0.02 1.84
5 23
6 18
SC Media 2.15
7 26
8 47 (SP-SM)g Media 1.70 0.06 1.80
Pág. 11 Principios de la Ingeniería de Cimentaciones 4ta. Edición Braja Das.
9.- CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO
9.1 FUNDACIÓN SUPERFICIAL
Se realizó el cálculo de la capacidad admisible total para cimentaciones superficiales, empleando
los Criterios de Terzaghi y otros autores, con la aplicación de un Factor de Seguridad (FS = 3).
Para las fundaciones superficiales mediante losa de fundación se usó el siguiente valor de carga de
servicio:
Descripción
Cargas Servicio
Sin Mayorar Mayoradas
500-930 625-1160
Q1 [Ton] 500.00 625.00
Q2 [Ton] 900.00 1160.00
Q [m] 715.00 892.50
B [m] 31.20 31.20
L [m] 42.65 42.65
ρE [mm] 254.00 254.00
A continuación, se aplica Método Rígido Convencional, donde los criterios de Terzaghi han sido
simplificados mediante la explicación del texto Principios de la Ingeniería de Cimentaciones, 4ta
Edición de Braja Das, en su Capitulo 11. En el caso de estudio, la losa de fundación se ubica sobre
material granular se aplica la siguiente fórmula para obtención de la Capacidad de Carga Admisible
000000000000Última:
Así como también la fórmula de Presión Neta aplicada a la fundación:
Se verifica si se cumple la condición de que la Presión Neta Aplicada sea menor o igual a la
Capacidad de Carga Admisible Última. Se igual forma, se chequea asentamiento del estrato de
arcilla y se compara con el asentamiento permitido.
Usando Ábacos Pág. 136 Fig. 5.21 Incremento
del esfuerzo bajo el centro de un área
rectangular flexible uniformemente cargada,
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica 4ta.
Edición Braja Das, se calculan los Δσt , Δσm y
Δσb respecto al estrato de arcilla en estudio y
obtener Δσav mediante la siguiente expresión:
Luego se procede a calcular el Asentamiento en
arcillas normalmente consolidadas. Pág. 34
Problemario Mecánica de Suelos Franco y
Romero. Universidad de Carabobo.
S = ρarcilla
A continuación, se presentan los valores
obtenidos y la verificación de las condiciones.
Descripción
Cargas Servicio
Sin Mayorar Mayoradas
500-930 625-1160
Df [m] 0.35 0.40
NCORR (prom) 20.50 20.50
q adm (neta) [kN/m2] 2553.62 2554.96
q [kN/m2] 4.77 6.02
q ≤ q adm (neta) Ok Ok
ρarcilla [cm] 0.66 2.02
ρarcilla < ρE Ok Ok
9.2 FUNDACIÓNES PROFUNDAS
Se realizó el cálculo de la capacidad admisible total para cimentaciones profundas, empleando los
Criterios de Meyerhof y otros autores, con la aplicación de un Factor de Seguridad (FS = 3) a la
Capacidad de Carga total última admisible
del suelo. Los valores referenciales de
Capacidad Admisible del suelo:
QÚltima = QP +QF + QADH
QAdmisible = Q última/ F.S.
Para la Carga por Punta:
Para la Carga por Fricción:
Para la Carga de Adherencia:
Se usó Método α, la resistencia unitaria de
adherencia de suelos arcillosos se obtiene a
partir de la siguiente ecuación.
Partiendo del valor de CU se obtiene el valor
de α.
Para CU = 50 kN/m2 α = 1.
Para las Columnas que se encuentran en el perímetro de la edificación se aplicaran las siguientes
condiciones:
P = 500.00 [Ton]
M = 35.00 [Ton-m]
PILOTE: CON CAMISA PERFORADO
# Pilote por Cabezal: 9
D = 70.00 [cm]
L = 9.00 [m]
Lc = 7.00 [m]
Obtenemos las Capacidades por punta, por fricción y por adherencia:
QP = 440.94 [Ton]
QF = 5.30 [Ton]
QADH = 9.52 [Ton]
QÚltima = 455.76 [Ton]
QActuante = 120.00 [Ton]
QNominal = 134.70 [Ton]
QAdmisible = 151.92 [Ton]
QActuante < QNominal < QAdmisible
Se calcula Fricción Negativa:
QAdmisible (-) = 132.16 [Ton]
QActuante = 120.00 [Ton]
QAdmisible (-) > QActuante
Para las Columnas que se encuentran en el centro de la edificación se aplicaran las siguientes
condiciones:
P = 930.00 [Ton]
M = 65.10 [Ton-m]
PILOTE: CON CAMISA PERFORADO
# Pilote por Cabezal: 9
D = 90.00 [cm]
L = 9.00 [m]
Lc = 9.00 [m]
Obtenemos las Capacidades por punta, por fricción y por adherencia:
QP = 708.14 [Ton]
QF = 6.82 [Ton]
QADH = 11.12 [Ton]
QÚltima = 726.08 [Ton]
QActuante = 209.77 [Ton]
QNominal = 222.66 [Ton]
QAdmisible = 242.03 [Ton]
QActuante < QNominal < QAdmisible
Se calcula Fricción Negativa:
QAdmisible (-) = 218.10 [Ton]
QActuante = 209.77 [Ton]
QAdmisible (-) > QActuante
10. CONCLUSIONES
Los cortes del Perfil Geotécnico 2 se caracterizan por presentar diversos materiales que
cambian drásticamente a poca profundidad, comportamiento característico de suelos
provenientes de depósitos aluviales. Los estratos conformados por suelos granulares en su
mayoría poseen compacidades sueltas a medias, en pocos casos densas, mientras que los
estratos arcillosos poseen consistencias de medias a rígidas con plasticidades medianas. La
Humedad Natural varía de manera irregular en todos los sondeos, con valores
comprendidos entre 1.00% y 8.00%. La resistencia a la penetración se incrementa con la
profundidad con valores de NSPT que van desde 11 golpes/pie hasta 87 golpes/pie.
En la perforación 13 se detectó un estrato considerable de Arcilla de Baja Plasticidad
arenosa s(CL) con una humedad natural promedio de 10.00%, con una Cohesión de 0.9
kg/cm2 y una carga última de 1.57kg/cm2.
La Capacidad Admisible del suelo utilizado para el perfil de diseño 2, garantiza en forma
segura la estabilidad de la estructura a construir, con valores de Qadm = 482,42 Ton/cm2,
para una profundidad de desplante Df = 2.00 m. Los asentamientos inmediatos son menores
de 2.54 cm para cargas de hasta 482.42 Ton/cm2.
Basados en los valores obtenidos en campo, laboratorio y análisis de la información
geotécnica, se puede considerar que para el edificio proyectado, las soluciones que mejor se
adaptan a las condiciones del sitio son el uso de Fundación Superficial tipo Losa de
Fundación y de Fundación Profunda, ambas cumple con las Cargas Actuantes. Desde el
punto de vista económico, será apropiada la elección de Fundación Superficial porque
representará menos complicaciones en cuanto a ejecución y costos de los trabajos
destinados a lo que infraestructura se requiere.
11. RECOMENDACIONES
1. Sistema de Fundación:
Fundación Superficial del Tipo de Fundación:
Remover la capa vegetal de existir en la zona.
Excavar una profundidad mínima de 0.50 m.
Rellenar con material de préstamo en capas compactadas no mayores de 25
cm hasta la cota de proyecto.
El material de préstamo empleado deberá ser compactado con equipos
vibratorios.
Fundación del Tipo “Pilotes excavados y vaciados en sitio:
Longitud Mínima 9 metros lineales.
Diámetros a partir de 0.70 metros para columnas perimetrales y 0.90
metros para las columnas centrales
No sobrecargar los pilotes con más de 35 kg/cm2.
2. Drenaje y Subdrenaje:
Se recomienda diseñar un sistema de drenajes y subdrenajes para la recolección de aguas de
lluvia que garantice su adecuada disposición. Se deberá cuidar la ocurrencia de
infiltraciones hacia el suelo que servirá de asiento a la estructura proyectada, para evitar en
la medida de lo posible, la fuga e infiltración de agua en el subsuelo, ya que eso pudiera
generar una disminución considerable en la capacidad portante de los suelos y la generación
de asentamientos.
3. Recomendaciones Generales:
Verificar que se cumpla con un porcentaje de compactación mayor al 95% de la
Densidad Seca Máxima obtenida en el Ensayo del Proctor Modificado Norma
ASTM D1557-09.
Ejecutar una inspección y supervisión detallada de los procesos constructivos, así
como de los materiales seleccionados para la ejecución de la obra, a fin de
garantizar su seguridad y calidad.
La calidad del concreto utilizado en las fundaciones debe ser verificada, de acuerdo
al procedimiento establecido en la Norma COVENIN 338.
Todas las acciones deberán regirse por los procedimientos establecidos en la Norma
COVENIN 2000/II: 1992 y COVENIN 2000/IIA-92: 1999 y serán indicadas a
criterio del Ingeniero Residente.
Cumplir con todas las exigencias establecidas en la Norma COVENIN 1756-1:
2001 “Edificaciones Sismorresistentes”.
Ing. _______________
C.I.V. _____________