CONTENIDO

1.0 GENERALIDADES

1.1 OBJETO DEL ESTUDIO1.2 UBICACIÓN Y ÁREA DEL TERRENO EN ESTUDIO1.3 CONDICIONES CLIMÁTICAS DEL ÁREA EN ESTUDIO1.4 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

2.0 INVESTIGACIONES REALIZADAS

2.1 ANTECEDENTES GEOLÓGICOS DE LA ZONA EN ESTUDIO2.2 TRABAJOS DE CAMPO

2.2.1 EXCAVACIONES2.2.2 MUESTREO Y REGISTROS DE EXCAVACIONES

2.3 ENSAYOS DE LABORATORIO2.3.1 ENSAYOS ESTÁNDAR2.3.2 ENSAYOS ESPECIALES

2.4 CLASIFICACIÓN DE SUELOS

3.0 CONFORMACIÓN DEL SUBSUELO

4.0 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

4.1 PROFUNDIDAD Y TIPO DE CIMENTACIÓN4.2 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE4.3 CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS

5.0 ANÁLISIS QUÍMICO DE SALES AGRESIVAS AL CONCRETO

6.0 CONSIDERACIONES SÍSMICAS

7.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ANEXOS

ANEXO I :

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

ANEXO II :

REGISTROS DE EXCAVACIONES

ANEXO III :

FOTOGRAFÍAS

ANEXO IV :

PLANO DE UBICACIÓN DE CALICATAS

INFORME TÉCNICO

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN

1.0 GENERALIDADES

1.1 OBJETO DEL ESTUDIO

El presente Informe Técnico tiene por objeto realizar el Estudio de Mecánica de Suelos con fines de Cimentación del terreno asignado al proyecto : Institución Educativa Especial “Anexo Ventanilla”, mediante trabajos de campo a través de excavaciones, ensayos de laboratorio y labores de gabinete, en base a los cuales se definen los perfiles estratigráficos del subsuelo, sus principales características físicas y mecánicas y sus propiedades de resistencia y deformación, los que nos conducen a la determinación del tipo y profundidad de cimentación, capacidad portante admisible y asentamientos probables.

1.2 UBICACIÓN Y ÁREA DEL TERRENO EN ESTUDIO.-

El terreno en estudio se encuentra ubicado en el Jr. Trujillo s/n, AA.HH. “Mi Perú”, Mz. J-17, lote 02, distrito de Ventanilla, provincia constitucional del Callao, departamento de Lima.

El área en estudio encierra una superficie total de 1,500.00 m².

1.3 CONDICIONES CLIMÁTICAS DEL ÁREA EN ESTUDIO.-

El clima en este sector de la ciudad de Lima es templado y húmedo. La temporada de invierno (junio a setiembre) se presenta con lloviznas y altos índices de humedad. La temperatura máxima alcanza por lo general los 28 ºC en los meses de verano, predominando en la estación invernal un clima ligeramente frío, con temperaturas mínimas del orden de 13 ºC y bajas sensaciones térmicas debido a la humedad. Las precipitaciones superan los 80 mm. anuales.

1.4 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO.-

De acuerdo a la información proporcionada por los responsables del proyecto, en el área en estudio se construirán estructuras aporticadas de hasta 02 niveles o pisos de altura máxima. Para tal efecto, se considerará una transmisión de cargas al subsuelo del orden de 40 tn/columna, en caso de tomarse en cuenta una cimentación convencional con zapatas cuadradas conectadas.

2.0 INVESTIGACIONES REALIZADAS

2.1 ANTECEDENTES GEOLÓGICOS DE LA ZONA EN ESTUDIO.-*

La historia geológica del área refleja los acontecimientos más importantes de la orogenia andina en el centro del país, la cual está ligada a la evolución del geosinclinal andino. Se considera que durante casi todo el Mesozoico la región habría constituido parte del geosinclinal andino; que por ese entonces era un fondo marino, en el que se acumulaban gruesas capas de sedimentos intercalados con emisiones volcánicas submarinas. El inicio de la orogenia andina, a finales del Cretácico, eleva a posiciones continentales los volúmenes volcánicos sedimentarios mesozoicos. Paralelamente, y hasta períodos del Terciario, ocurrió la intrusión del gigantesco batolito costanero.

La cuenca baja de los ríos que cruzan el área, está asentada sobre rocas de origen ígneo y sedimentario, cuyas edades corresponden al Jurásico y Cretáceo Inferior. En este periodo de tiempo ocurrieron intensas actividades volcánicas, con levantamientos y hundimientos sucesivos del nivel del mar, dando lugar a la deposición de cuerpos lávicos con intercalaciones de lutitas y calizas; producto de dicha actividad resultaron las formaciones Santa Rosa, Puente Inga, Ventanilla, Cerro Blanco, entre otros. Consecutivamente, en un ambiente de mar profundo, se depositaron sedimentos calcáreos que dieron origen a las formaciones Marcavilca, Pamplona y Atocongo.

* Fuente : INGEMMET

2.2 TRABAJOS DE CAMPO.-

2.2.1 EXCAVACIONES : Se realizaron cuatro (04) excavaciones o calicatas en la modalidad “a cielo abierto”, ubicadas convenientemente en las zonas de probable edificación y con profundidades suficientes de acuerdo a las cargas estimadas en el proyecto.

Este sistema de exploración nos permite analizar directamente los diferentes estratos encontrados, así como sus principales características físicas y mecánicas, tales como : granulometría, color, humedad, plasticidad, compacidad, etc.

Las excavaciones alcanzaron las siguientes profundidades:

Ver siguiente página

CALICATA PROFUNDIDAD (m)

C-1 3.30C-2 3.20C-3 3.00C-4 3.20

En ninguna de las excavaciones realizadas se detectó la presencia del nivel freático (ver Registros de Excavaciones en el Anexo II).

2.2.2 MUESTREO Y REGISTROS DE EXCAVACIONES : Se tomaron muestras alteradas o disturbadas de cada estrato atravesado y en cada una de las excavaciones, de las cuales se ensayaron las más representativas en el laboratorio, realizándose ensayos con fines de identificación y clasificación.

Paralelamente al muestreo, se elaboraron los registros de excavaciones de cada una de ellas, indicando las principales características de todos los estratos encontrados.

2.3 ENSAYOS DE LABORATORIO.-

Los ensayos fueron realizados en el laboratorio de mecánica de suelos J.J. TELLO INGENIEROS CONSULTORA Y CONSTRUCTORA E.I.R.L., siguiendo las normas establecidas por la American Society for Testing Materials (ASTM).

Asimismo, el análisis químico de sales agresivas fue realizado en el laboratorio de análisis de agua y suelo de la UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA (UNALM).

(Ver Resultados de los Ensayos de Laboratorio en el Anexo I).

2.3.1 ENSAYOS ESTÁNDAR : Con las muestras representativas extraídas se realizaron los siguientes ensayos:

Análisis Granulométrico por Tamizado (NTP 339.090). Contenido de Humedad (NTP 339.127).

2.3.2 ENSAYOS ESPECIALES : Se realizaron los siguientes ensayos:

Corte Directo en especímenes remoldeados y saturados (NTP 339.171). Análisis Químico para determinar el contenido de Cloruros (NTP 339.177) y Sulfatos

(NTP 339.178).

2.4 CLASIFICACIÓN DE SUELOS.-

Las muestras ensayadas se han clasificado usando el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) y las muestras no ensayadas se han clasificado mediante pruebas sencillas de campo, observaciones y comparaciones con las muestras representativas.

3.0 CONFORMACIÓN DEL SUBSUELO

El área en estudio presenta superficialmente un material de relleno removido arenoso, no plástico, poco húmedo, color beige claro, de compacidad mediana y con presencia aislada de gravas sub-angulosas, además de restos también aislados de ladrillos, plásticos y papeles. Finalmente, se detectó una arena pobremente graduada de partículas medianas a finas, del tipo SP, no plástica, poco húmeda a húmeda conforme se avanza en profundidad, de color variable entre beige claro y beige oscuro de acuerdo al incremento de la humedad y de compacidad suelta a mediana conforme se avanza en profundidad. Hasta la máxima profundidad excavada de 3.30 m. no se detectó la presencia del nivel freático.

4.0 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

4.1 PROFUNDIDAD Y TIPO DE CIMENTACIÓN.-

Analizando los perfiles estratigráficos, los resultados de los ensayos de laboratorio y teniendo en consideración las características estructurales del proyecto, se concluye que la cimentación de la estructura será superficial, del tipo zapatas cuadradas conectadas, desplantadas en suelo natural arenoso pobremente graduado de partículas medianas a finas (SP), no plástico y de compacidad suelta a mediana, a partir de la profundidad promedio de 1.20 m. medida desde el nivel actual de superficie del terreno.

4.2 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE.-

Se ha calculado la capacidad admisible de carga para el área en estudio de acuerdo al tipo de edificación. Para tal efecto, se ha utilizado el criterio de Terzaghi-Peck (1967), modificado por Vesic (1973), según el cual la capacidad última de carga se expresa por la siguiente ecuación:

Para zapatas cuadradas conectadas (falla local por corte):

q ult = Sc c Nc + Sq q Nq + 0.5 Sg g B Ng

Siendo la capacidad admisible de carga : q ad = q ult/FS, donde:

FS = Factor de Seguridad = 3Nc, Nq, Ng = Factores de Capacidad de CargaSc, Sq, Sg = Factores de Formaq = Presión de Sobrecarga (Ton/m²) = gd = 1.94 g = Peso Unitario del Suelo (Ton/m³) = 1.62d = Profundidad de Cimentación (m) = 1.20 B = Ancho de la Cimentación (m)

En la calicata C-4, de 0.50 a 3.20 m. de profundidad, se realizó el ensayo de Corte Directo en especímenes remoldeados y saturados del estrato arenoso pobremente graduado de partículas medianas a finas (SP), no plástico y de compacidad suelta a mediana. De acuerdo a este ensayo, se obtuvieron los siguientes resultados:

- Ángulo de Fricción Interna : f = 30°- Cohesión (Kg/cm²) : c = 0- Densidad Húmeda Inicial (gr/cm³) : 1.620- Contenido de Humedad Inicial (%) : 2.2- Contenido de Humedad Final Promedio : 17.2

Para el estrato arenoso pobremente graduado de partículas medianas a finas (SP), no plástico y de compacidad suelta a mediana, se estima la ocurrencia de una falla local.

Como se observa, c = 0. Por lo tanto, los valores de Nc y Sc no serán considerados.

Para f = 30°, los factores de capacidad de carga correspondientes son : Nq = 8.31, Ng = 4.39

FALLA POR CORTE

Considerando zapatas cuadradas conectadas de ancho B = 2.00 m., los factores de forma correspondientes son : Sq = 1.58, Sg = 0.60

q ult = 1.58 x 1.94 x 8.31 + 0.5 x 0.60 x 1.62 x 2.00 x 4.39

q ult = 3.0 Kg/cm²

La capacidad de carga admisible es:

q ad = 1.0 Kg/cm²

FALLA POR ASENTAMIENTO

Se propone limitar el asentamiento de la cimentación a 1” (2.54 cm.), utilizando la ecuación planteada por Terzaghi y Peck que se presenta a continuación:

Dq B (1-µ²) r = ----------------- If

Es

En esta expresión:

r : Asentamiento (cm) = 2.54Dq : Presión Transmitida a la Cimentación (Kg/cm²).B : Ancho de la Cimentación (m) = 2.00 µ : Relación de Poisson = 0.20Es : Módulo de Elasticidad (Kg/cm²) = 200If : Factor de Forma (cm/m) = 112

Para zapatas cuadradas conectadas de ancho B = 2.00 m., la presión admisible será de:

2.54 x 200 Dq = ------------------------- = 2.4 Kg/cm² 2.00 x 0.96 x 112

Finalmente, considerando el valor más desfavorable, obtenemos:

q ad = 1.0 Kg/cm²

4.3 CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS.-

En suelos granulares como los que se encuentran en el área en estudio y que servirán de apoyo a las estructuras, los asentamientos son instantáneos, por lo que éstos deben ser calculados por la Teoría Elástica de acuerdo a la siguiente ecuación:

q B (1-²) Si = ------------------ If

Es

donde:

Si = Asentamiento Probable (cm) = Relación de Poisson (-) = 0.20Es = Módulo de Elasticidad (Ton/m²) = 2,000If = Factor de Forma (cm/m) = 112

q = Presión de Trabajo (Ton/m²) = 1.94B = Ancho de la Cimentación (m) = 2.00

Optando valores de tablas pre-establecidas, haciendo los reemplazos correspondientes, se obtiene:

Si = 0.21 cm < 1”

Por lo tanto, el asentamiento probable será menor que el asentamiento permisible.

5.0 ANÁLISIS QUÍMICO DE SALES AGRESIVAS AL CONCRETO

Los resultados obtenidos de acuerdo a los análisis efectuados en una muestra representativa de la calicata C-3, de 0.50 a 3.00 m. de profundidad, son los siguientes:

* Cloruros (ppm) : 4,406.40(NTP 339.177)

* Sulfatos (ppm) : 381.60(NTP 339.178)

Estos valores nos indican que no habrá agresividad al concreto de cimentación más sí a la armadura respectiva, debido a que el porcentaje obtenido de cloruros excede el valor mínimo permisible, por lo que se recomienda el uso de cemento Portland tipo I y aditivos plastificantes en la preparación del concreto de cimentación.

6.0 CONSIDERACIONES SÍSMICAS

Dentro del territorio peruano se han establecido diversas zonas, las cuales presentan diferentes características de acuerdo a la mayor o menor presencia de sismos. Según el Mapa de Zonificación Sísmica del Perú y de acuerdo a las Normas Sismo-Resistentes del Reglamento Nacional de Construcciones, el distrito de Ventanilla, en la provincia constitucional del Callao, departamento de Lima, se encuentra localizado en la Zona 3, es decir, en la zona de sismicidad alta.

La fuerza horizontal o cortante total en la base debido a la acción sísmica se determinará por la fórmula siguiente:

Z * U * S * C H = --------------------- * P

Rd

donde :

Z = 0.4 g (Factor de Zona).S = 1.2 (Factor de Suelo correspondiente al Tipo de Suelo de Cimentación S2 para un

período determinante Tp = 0.6 seg.).

7.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Del análisis efectuado en el presente Estudio, en base a los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, perfiles estratigráficos obtenidos y al conocimiento de los suelos encontrados, se concluye:

El área en estudio, donde se llevará a cabo el proyecto : Institución Educativa Especial “Anexo Ventanilla”, se encuentra ubicada en el Jr. Trujillo s/n, AA.HH. “Mi Perú”, Mz. J-17, lote 02, distrito de Ventanilla, provincia constitucional del Callao, departamento de Lima.

El presente proyecto contempla la construcción de estructuras aporticadas de hasta 02 niveles o pisos de altura máxima. Para tal efecto, se considerará una transmisión de cargas al subsuelo del orden de 40 tn/columna, en caso de tomarse en cuenta una cimentación convencional con zapatas cuadradas conectadas.

El área en estudio presenta superficialmente un material de relleno removido arenoso, no plástico y de compacidad mediana. Finalmente, se detectó una arena pobremente graduada de partículas medianas a finas (SP), no plástica y de compacidad suelta a mediana conforme se avanza en profundidad.

La cimentación de la estructuras consideradas en el presente proyecto será superficial, del tipo zapatas cuadradas conectadas, desplantadas en suelo natural arenoso pobremente graduado (SP), no plástico y de compacidad suelta a mediana conforme se avanza en profundidad, a partir de la profundidad promedio de 1.20 m. medida desde el nivel actual de superficie del terreno. A este tipo de suelo le corresponde:

q ad = 1.0 Kg/cm² (zapatas cuadradas conectadas de B = 2.00 m.).

Se recomienda armar la cimentación para un asentamiento diferencial del orden de 0.21 cm. Este valor es inferior a los 2.54 cm. recomendados para este tipo de estructuras de acuerdo a las normas vigentes, por lo que se prevée que no se presentarán problemas de asentamiento.

Los resultados obtenidos de acuerdo a los análisis efectuados en una muestra representativa de la calicata C-3, de 0.50 a 3.00 m. de profundidad, son los siguientes:

* Cloruros (ppm) : 4,406.40(NTP 339.177)

* Sulfatos (ppm) : 381.60(NTP 339.178)

Estos valores nos indican que no habrá agresividad al concreto de cimentación más sí a la armadura respectiva, debido a que el porcentaje obtenido de cloruros excede el valor mínimo permisible, por lo que se recomienda el uso de cemento Portland tipo I y aditivos plastificantes en la preparación del concreto de cimentación.

Debido al elevado contenido de cloruros en el área en estudio, se recomienda el uso de aditivos hidrófugos (plastificantes) con la finalidad de impermeabilizar y protegerel concreto de cimentación del ataque de éstos al fierro de las armaduras. Asimismo, el concreto a utilizar tendrá que estar lo más seco posible, realizando un buen vibrado y usando una relación agua-cemento de baja trabajabilidad que produzca un concreto denso que proteja al fierro.

Por ningún motivo, las redes de servicio en general, tales como redes de agua, desagüe, ductos telefónicos y conductos eléctricos podrán ser de fierro, debido a la elevada presencia de cloruros en el área en estudio. Se recomienda el uso de tuberías del tipo PVC o similar apoyadas sobre material granular inerte debidamente compactado.

Se recomienda que antes del vaciado de las zapatas se compacte el suelo de apoyo que generalmente se altera por el proceso de excavación.

Hasta la máxima profundidad excavada de 3.30 m. no se detectó la presencia del nivel de aguas freáticas.

Las conclusiones y recomendaciones establecidas en el presente Informe Técnico son sólo aplicables para el área en estudio.