2. Estudio Geotecnico Ñacoreque Grande Cuyocuyo

TORRES NOVAC I.C. S.RL.

ESTUDIO GEOTECNICO CON

FINES DE CIMENTACION

MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS EDUCATIVOS DE

LA I.E.I. ÑACOREQUE GRANDE DEL DISTRITO DE

CUYOCUYO - SANDIA - PUNO

MAYO DEL 2014

MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS EDUCATIVOS DE LA I.E.I. ÑACOREQUE GRANDE DEL DISTRITO DE CUYOCUYO - SANDIA - PUNO

TORES NOVAC I.C. S.R.L. – AREA DE GEOTECNIA

JR. ARGENTINA 130 - BARRIO LAVINI, CEL: 950972678 - 950869232, E-mail: [email protected]

CONTENIDO

1. GENERALIDADES

1.1. OBJETIVO DEL ESTUDIO

1.2. UBICACIÓN Y VIAS DE ACCESO

1.3. CONDICIONES CLIMÁTICAS DE LA ZONA

1.4. ALTITUD DE LA ZONA

1.5. TOPOGRAFIA

2. EVALUACION GEOLOGICA DE LA ZONA

2.1. RELIEVE GEOLOGICO

2.2. SISMICIDAD

3. INVESTIGACION GEOTECNICA EN CAMPO

3.1. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DEL PROYECTO

4. ENSAYOS DE LABORATORIO

5. PERFILES ESTRATIGRAFICOS

6. NIVEL DE LA NAPA FREÁTICA

7. ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

7.1. TIPO DE CIMENTACIÓN

7.2. CÁLCULO DE CAPACIDAD ADMISIBLE (qadm)

7.3. PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACIÓN

7.4. PRESION ADMISIBLE RECOMENDADA

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

9. ANEXOS




1. GENERALIDADES

1.1. OBJETIVO DEL ESTUDIO

El presente Informe de Estudio de Mecánica de Suelos tiene por objeto investigar el

terreno de fundación del Proyecto: “MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS

EDUCATIVOS DE LA I.E.I. ÑACOREQUE GRANDE DEL DISTRITO DE

CUYOCUYO - SANDIA - PUNO”; por medio de trabajos de campo a través de

pozos de exploración o calicatas “A Cielo Abierto”.

El alcance del trabajo, determinará en primer lugar las condiciones del suelo como

material de fundación y en segundo lugar establecer dicha capacidad en relación a la

interacción suelo estructura prediseñada.

Son objetivos del presente estudio:

Establecer el perfil geotécnico del suelo que conforma el área del proyecto.

Determinar las propiedades físicas y características de comportamiento

mecánico del suelo (resistencia), hasta la profundidad donde las cargas

externas (peso propio) sean de consideración.

Realizar las recomendaciones que sean necesarias para la correcta elaboración,

estructuración y materialización del proyecto, como tipo y profundidad de

cimentación y capacidad portante admisible.

1.2. UBICACIÓN Y VIAS DE ACCESO

La I.E.I. de Ñacoreque Grande se encuentra ubicado en el C.P. de Ñacoreque del

Distrito de Cuyocuyo, provincia de Sandia, cuyas coordenadas geográficas 15° 50´

15” latitud sur y 70° 01’ 18” longitud oeste del Meridiano de Greenwich. Su extensión

urbana actual es de 1,566.64 Hás., que representa el 0.24% del territorio de la

provincia de Sandia

1.3. CONDICIONES CLIMÁTICAS DE LA ZONA

El clima de Cuyocuyo es frío húmedo con constantes neblinas. La temperatura

promedio anual, para la parte media del distrito, es de 8°C, siendo la máxima de 19°C

y la mínima de 2°C. Llueve casi todo el año, siendo más frecuente y abundante entre

los meses de diciembre a marzo, habiéndose registrado en la ciudad, precipitaciones

de 30 mm, en el promedio de un día de lluvia.




De abril a octubre período seco, con un clima frígido a templado principalmente por la

noche, con descensos de temperatura muy fuertes que llegan hasta 5°C en forma

normal, por lo que se da el fenómeno común de frigidez; en el día es soleado y tibio,

pero los vientos son intensos y provienen del sur, las precipitaciones son muy

esporádicas.

De noviembre a marzo con fuertes precipitaciones pluviales, acompañado de

tempestad y neblinas, temperaturas medias de 10 y 20 °C. El promedio de

precipitación es de 523 a 1,800 mm, notándose una elevación de la temperatura

ambiental.

1.4. ALTITUD DE LA ZONA

El Distrito de Cuyocuyo, provincia Sandia y Departamento de Puno, está ubicado al

norte del departamento de Puno a altitudes que varían entre los 3,658 m.s.n.m.

1.5. TOPOGRAFIA

Es de topografía accidentada, la zona de estudio se caracteriza por presentar una

superficie predominantemente agreste, montañosa, con quebradas, taludes y laderas

que son rodeados por cerros de gran altura formando lomadas de pendientes altos.

2. EVALUACION GEOLOGICA DE LA ZONA

2.1. RELIEVE GEOLOGICO

Las características geomorfológicos locales de la zona del proyecto está enfocado

netamente un modelamiento en la superficie donde se desarrollaron los procesos

exógenos de degradación y agradación o acumulación, cuya secuencia de

conformación estaría dada a partir de la presencia del material sedimentarios y

metamórficos, la zona de estudio se caracteriza por presentar una superficie

predominantemente montañosa, quebradas, taludes y laderas rodeado por cerros de

gran altura formando lomadas de pendientes altos.

Las unidades lito-estratigráficas presentes en el área de proyecto están constituidas por

materiales formados en la era Paleozoica, y Cenozoico constituido esencialmente por

pizarras, filitas, lutitas y materiales cuaternarias recientes.

2.2. SISMICIDAD

Conforme a la Norma E – 030 de diseño Sismorresistente, la comunidad de




Ñacoreque Grande - Sandia se encuentra ubicado en la zona II (sismicidad media),

por lo tanto presenta:

Factor de zona Z = 0.3.

Tipo de suelo S2.

Factor de suelo S= 1.4

Periodo predominante Tps=0.9 seg

Factor de uso o tipo de edificación U=1.5 categoría A.

3. INVESTIGACION GEOTECNICA EN CAMPO

TRABAJOS DE CAMPO

Correspondió a la etapa de prospección in-situ, donde se tomaron muestras de

excavaciones a manera calicatas de profundidades variables, que permitieron

caracterizar al suelo de fundación en el área delimitada para el Proyecto en mención,

tomándose muestras de los estratos de suelo encontrado.

MUESTREO Y REGISTROS DE EXPLORACIÓN

Las muestras de materiales obtenidas en los trabajos de campo fueron analizadas en

el Laboratorio de Mecánica de Suelos, para determinar sus propiedades y

características físico - mecánicas fundamentales, tales como, Análisis

Granulométricos por Tamizado, Límites de Consistencia, Humedad, Densidades y

otros, todos los ensayos son ejecutados siguiendo las normas vigentes.

El proceso seguido para los fines propuestos, fue el siguiente:

• Recopilación y análisis de la información existente, incluyendo estudios

anteriores.

• Reconocimiento del sector de estudio, incluyendo la evaluación de los

principales aspectos de las condiciones geotécnicas.

• Distribución y ejecución de calicatas.

• Tomas de muestras disturbadas y transportadas al laboratorio.

• Elaboración de ensayos estándar y especiales de laboratorio de las muestras

extraídas.

• Evaluación de los trabajos de campo y laboratorio.

• Perfil estratigráfico.

• Cálculo y Análisis de la Capacidad Portante Admisible.

• Análisis, ordenamiento e interpretación de los resultados obtenidos en

laboratorio.




• Elaboración del informe geotécnico, incluyendo conclusiones y

recomendaciones.

3.1. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DEL PROYECTO

Las edificaciones comprendidas en este estudio están constituidas por estructuras del

tipo convencional de concreto armado de un piso de altura. La edificación transmite

sus cargas al terreno mediante cimientos corridos y/o zapatas aisladas de concreto

armado, de área construida de 193.00m2. Una vez realizada la exploración

geotécnica, se determinó el número de calicatas según la norma E-050 (tabla 1), para el

tipo de edificación C, que considera 01 calicata cada 800m2, por lo que se realizó 01

calicatas, en la zona de estudio.

Tabla: 1

TIPO DE EDIFICACIÓN PARA DETERMINAR

EL NÚMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACIÓN

CLASE DE

ESTRUCTURA

DISTANCIA

MAYOR ENTRE

APOYOS * (m)

NÚMERO DE PISOS (Incluidos los sótanos)

< 3 4 a 8 9 a 12 > 12

APORTICADA DE

ACERO < 12 C C C B

PORTICOS Y/O MUROS

DE CONCRETO < 10 C C B A

MUROS PORTANTES

DE ALBAÑILERÍA < 12 B A --- ---

BASES DE MÁQUINAS

Y SIMILARES Cualquiera A --- --- ---

ESTRUCTURAS

ESPECIALES Cualquiera A A A A

OTRAS ESTRUCTURAS Cualquiera B A A A

* Cuando la distancia sobrepasa la indicada, se clasificará en el tipo de edificación inmediato superior.

TANQUES ELEVADOS Y SIMILARES

< 9 m de

altura > 9 m de altura

B A

RNE: Norma E 050

4. ENSAYOS DE LABORATORIO

Los ensayos fueron realizados en el Laboratorio de TORRES NOVAC I.C. S.R.L.,

bajos las normas de la American Society For Testing and Materials (A.S.T.M) y

Normas peruanas NTP.

Se realizaron los siguientes ensayos:




• Humedad Natural (ASTM D - 2216)

• Análisis Granulométrico por Tamizado (ASTM D 422 y C - 136)

• Límites de Consistencia (ASTM D - 4318)

- Limite Líquido.

- Limite Plástico.

- Índice de Plasticidad.

• Clasificación de Suelos SUCS (ASTM D - 2487)

• Densidad Natural de Campo (ASTM D - 1556)

• Pesos Unitarios Suelto y Compactado (ASTM D 4254 - ASTM D 4253)

5. PERFILES ESTRATIGRAFICOS

Según la prospección efectuada en las calicatas y el análisis de la muestra recuperada,

el suelo de fundación está constituido por las siguientes características.

Calicata C - 1, Según la prospección efectuada en la calicata de 1.50 m de profundidad

y el análisis de la muestra recuperada, el suelo de fundación está constituido por: el

estrato superior de suelo orgánico 0.00 - 0.50m conformado con material orgánico de

pastos y raíces. El segundo estrato conformado de Grava Arcillosa (GC) a una

profundidad de 0.50 - 1.50m en estado húmedo, suelo de fino de compacidad media de

color marrón muy oscuro. Siendo un suelo uniforme conforme se profundiza hacia el

subsuelo.

La ubicación de las calicatas se presenta en el grafico “Ubicación de Calicatas”.




6. NIVEL DE LA NAPA FREÁTICA

Se encontró el Nivel Freático a -1.20m en la calicata C-1, de fecha Mayo del 2014,

estando en época de estiaje. Es un suelo que posee capacidad de permeabilidad media.

7. ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

7.1. TIPO DE CIMENTACIÓN

De acuerdo al análisis de cimentación, trabajo de campo, ensayos de laboratorio,

descripción de los perfiles estratigráficos y características del proyecto se ha

considerado un tipo zapatas cuadradas aisladas con cimientos corridos.

7.2. CÁLCULO DE CAPACIDAD ADMISIBLE (qadm)

PARÁMETROS DE CÁLCULO:

Se empleará para el cálculo de capacidad de carga última por corte las

fórmulas propuestas por Terzaghi, para zapatas continuas y cuadradas, se

considerara para el cálculo como suelo totalmente saturado es decir con

nivel freático, por la clara presencia de nivel freático en épocas de avenida.




CALCULO DE LA DENSIDAD RELATIVA Y EL ANGULO DE

FRICCION INTERNA:

.

max

minmax

min

natx

natDR

Donde :

γmax : Densidad máxima

γmin : Densidad mínima

γnat : Densidad natural

DR : Densidad relativa

Entonces:

DR*15.025

DR: 57.44 Ø : 33.62 °

La corrección del ángulo de fricción se da por la presencia de finos en el

suelo Ø´. El suelo al ser altamente friccionante solo se tomara en cuenta el

valor del ángulo de fricción, el cual es:

CALCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE DEL SUELO

qa:

Aplicando la teoría de Karl Terzaghi para cimentaciones superficiales, se

tiene la siguiente formula:

donde :

C : Cohesión bajo la zapata.

Df : Profundidad de desplante.

γ : Peso específico del suelo.

γ' : Peso especifico efectivo (γ - γagua)

B : Ancho de zapata.

qu = 1.3*C*Nc +(γ'*Df)*Nq + 0.4 *γ' * B * Nγ

FACTORES DE CARGA: Para el Angulo de Fricción de Ø’ 27.

C =0.00 Kg/cm² ; Ø´ 27.47




Nc : 29.24

Nq : 15.90

Nγ : 11.60

Capacidad portante según Terzaghi C-1:

ANCHO DE

CIMENTACION

B (m)

PROF. DE

CIMENTACION

Df (m)

qu

Kg/cm2

qa

Kg/cm2

1.00 1.00 1.85 0.62

1.20 1.20 2.22 0.74

1.40 1.50 2.73 0.91

1.50 1.50 2.77 0.92

1.80 1.80 3.33 1.11

2.00 1.50 2.98 0.99

2.00 1.80 3.41 1.14

2.00 2.00 3.70 1.23

7.3. PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACIÓN

En base a las características del perfil estratigráfico y la capacidad de carga,

se recomienda cimentar a la profundidad de 1.50m, considerar Df = 1.50

metros desde el nivel de terreno natural.

7.4. PRESION ADMISIBLE RECOMENDADA

Considerando el análisis de la calicata, y teniendo en cuenta que a la

profundidad de 1.50m. donde se cimentara, los cálculos fueron realizados en

la calicata C-1, es que se recomienda diseñar la cimentación con una

capacidad portante admisible del suelo de qa= 0.92 kg/cm2.

Las zapatas serán desplantados a una profundidad de Df = 1.50 m en

material de Grava Arcillosa (GC) el cual es un suelo que tiene una

compacidad media.

qult = 2.77 Kg/cm² ; qadm = 0.92 Kg/cm²




8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo al resultado de los Cálculos, Características Físico - Mecánicas de los

Suelos, se establecen las siguientes consideraciones finales:

Conforme a la Norma E – 030 de diseño Sismorresistente, la comunidad de

Ñacoreque Grande - Sandia se encuentra ubicado en la zona II (sismicidad

media), por lo tanto presenta, Factor de zona Z = 0.3, Tipo de suelo S3, Factor

de suelo S= 1.4, (Tps=0.9 seg) y Factor de uso o tipo de edificación U=1.5

categoría A.

Correspondió a la etapa de prospección in-situ, donde se tomaron las muestras

de la calicata de profundidad de 1.50m, que permitieron caracterizar al suelo.

De las calicatas se extrajeron muestras alteradas para realizar ensayos Análisis

Granulométrico por tamizado, Límites de Consistencia, Humedad natural,

Clasificación de Suelos SUCS, Densidades Máximas y Mínimas.

La Estructura propuesta cumple con los requerimientos según el R.N.E.

Norma E 050 (Ítem 2.3.2), en el cual las características del suelo son iguales a

las de los terrenos colindantes, no presenta variabilidad geológica de la zona, el

tipo de edificación C.

Según la prospección efectuada, Calicata C - 1 de 1.50m, está constituido por: el

estrato superior de suelo orgánico 0.00 - 0.50m. El segundo estrato de Grava

Arcillosa (GC) 0.60 - 1.50m en estado húmedo, suelo de fino de compacidad

media de color marrón muy oscuro. Siendo un suelo uniforme conforme se

profundiza hacia el subsuelo.

ESTRATO DE FUNDACIÓN C - 1

Limite Liquido % 29.90

Limite Plástico % 17.57

I. P.

12.33

Clasificación SUCS GC

AASHTO A-2-6 ( 0 )

Humedad Natural % 11.37

Nivel Freático m 1.20

Se encontró el Nivel Freático a -1.20m en la calicata C-1, de fecha Mayo del

2014, estando en época de estiaje. Es un suelo que posee capacidad de

permeabilidad media.




El suelo es friccionante por la presencia de gravas, y corregido por la presencia

de finos en el suelo, se tomara en cuenta el valor del ángulo de fricción, el cual

es:

Profundidad De La Cimentación: En base a las características del perfil

estratigráfico y la capacidad de carga, se recomienda cimentar a la profundidad

de Df = 1.50 metros desde el nivel de terreno natural.

Tipo de Cimentación: De acuerdo al análisis de cimentación, trabajos de campo,

ensayos de laboratorio, descripción de los perfiles estratigráficos y

características del proyecto se ha considerado un tipo zapatas cuadradas

aisladas con cimientos corridos.

Presión Admisible: Considerando el análisis de la calicata, y teniendo en cuenta

que a la profundidad de 1.50m. donde se cimentara, los cálculos fueron

realizados en la calicata C-1, el suelo tiene una compacidad media, es que se

recomienda diseñar la cimentación con una capacidad portante admisible del

suelo de qa= 0.92 kg/cm2.

Dónde:

qu Kg/cm2 : Capacidad Portante Ultima.

qa Kg/cm2 : Capacidad Portante Admisible.

Las zapatas serán desplantados a una profundidad de Df = 1.50 m en material

de Grava Arcillosa (GC) el cual es un suelo conformado por gravas y finos

arcillosos, que presenta baja resistencia admisible, en presencia de nivel

freático.

Las conclusiones y recomendaciones presentes, sólo se aplican al terreno estudiado, no

pudiendo aplicarla para otros fines o a otros sectores.

C =0.00 Kg/cm² ; Ø´ 27.47

qult = 2.27 Kg/cm² ; qadm = 0.92 Kg/cm²




9. ANEXOS

PANEL FOTOGRAFICO

Calicata C-1, ubicación y excavación de la calicata.

Calicata C-1, Realización de la calicata y extracción de muestras.




Calicata C-1, Vista del perfil estratigráfico.




ENSAYOS CARACTERISTICOS DE LOS SUELOS •GRANULOMETRIA •LIMITES DE CONSISTENCIA •DENSIDADES MAXIMAS Y MINIMAS •DENSIDAD DE CAMPO

2. Estudio Geotecnico Ñacoreque Grande Cuyocuyo

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