INFORME TECNICO GEOTECNIA

LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES

- PAVIMENTOS

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE

CIMENTACIÓN

AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA E.P.M.

N° 34004 “LORENZO ROCKOVICH MINAYA”

PROPIETARIO : GOBIERNO REGIONAL PASCO

DISTRITO : CHAUPIMARCA

PROVINCIA : PASCO

REGIÓN : PASCO

ABRIL 2004

Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179


- PAVIMENTOS

CONTENIDO

Pág. N°1.0 GENERALIDADES 1

1.1 OBJETIVO1.2 NORMATIVIDAD 1.3 UBICACIÓN1.4 CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES

2.0 GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO 22.1 GEOLOGÍA2.2 SISMICIDAD

3.0 INVESTIGACION GEOTECNICA EFECTUADA 33.1 CALICATAS3.2 MUESTREO DISTURBADO3.3 REGISTRO DE EXCAVACIÓN

4.0 ENSAYOS DE LABORATORIO 34.1 ENSAYOS ESTÁNDAR4.2 ENSAYOS ESPECIALES4.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS

5.0 DESCRIPCIÓN DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO 5

6.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION 5

7.0 CAPACIDAD PORTANTE 67.1 CAPACIDAD DE CARGA7.2 ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS

8.0 CONTENIDO DE SALES 9

9.00 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 10

BIBLIOGRAFÍAFIGURAS Y TABLASANEXO I : REGISTRO DE EXCAVACIÓNANEXO II: ENSAYOS DE LABORATORIOFOTOGRAFÍASPLANO DE UBICACIÒN DE CALICATAS Y PERFIL ESTRATIGRÁFICO


LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -

CIMENTACIONES - PAVIMENTOS

INFORME TÉCNICO

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN

1.0 GENERALIDADES

1.1 OBJETIVO

El presente Informe Técnico tiene como objetivo establecer el comportamiento

del suelo de cimentación frente a los esfuerzos transmitidos por la estructura

proyectada, correspondiente a la Ampliación y Mejoramiento de la E.P.M. N°

34004 “Lorenzo Rockovich Minaya”.

Para tal efecto, se ha desarrollado una investigación geotécnica en la cual se

complementan trabajos de campo y ensayos de laboratorio, necesarios para

definir la estratigrafía, características físicas y mecánicas de los suelos

predominantes, sus propiedades de resistencia y estimación de asentamientos.

1.2 NORMATIVIDAD

El Estudio de Mecánica de Suelos con Fines de Cimentación se ha efectuado en

concordancia con la Norma Técnica E-050 “Suelos y Cimentaciones” del

Reglamento Nacional de Construcciones.

1.3 UBICACIÓN

El área en estudio, se ubica en el Distrito de Chaupimarca, Provincia de Pasco,

Departamento de Pasco, la altitud aproximada es de 4.400 m.s.n.m. El área que

ocupará el proyecto es de 230 m2 y se ubicará un bloque con un total de 06

aulas.

Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 1



1.4 CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES

El proyecto contempla la construcción de una estructura de 02 niveles. El

sistema estructural estará conformado por pórticos de concreto armado y muros

de albañilería.

2.0 GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO

2.1 GEOLOGIA

La zona en estudio pertenece a la zona del flanco occidental andino a 4,400

m.s.n.m. aproximadamente. La estratigrafía ha sido formada por la erosión

glaciaria de los macizos ígneos intrusivos la cuál ha formado el manto de origen

residual- coluvial sobre el cuál se ubica Chaupimarca.

Las formaciones que se ubican en la zona se presentan en la Figura N°1, según la

carta geológica de INGEMMET,

2.2 SISMICIDAD

Según los mapas de zonificación sísmica y mapa de máximas intensidades

sísmicas del Perú y de acuerdo a las Normas Sismo-Resistentes del Reglamento

Nacional de Construcciones, el Departamento de Pasco se encuentra

comprendido en la Zona 2, correspondiéndole una sismicidad media y una

intensidad de VI a VII en la escala Mercalli Modificada.

En la Figura N°3, se presenta el Mapa de Distribución de Máximas Intensidades

Sísmicas observadas en el Perú realizado por Alva et al (1984), el cuál se basó en

Mapas de Isosistas de Sismos Peruanos y datos de intensidades puntuales de

sismos históricos recientes. En la Figura N°2, se presenta el Mapa de

Zonificación Sísmica considerando por la norma Técnica E-030 “Diseño

Sismorresistente” del Reglamento Nacional de Construcciones. Los parámetros

sísmicos a usarse son:




Factor de Zona, Z = 0.3

Factor de ampliación de ondas sísmicas S = 1.4

Período de vibración predominante Tp = 0.9 seg

3.0 INVESTIGACION GEOTECNICA EFECTUADA

3.1 CALICATAS

La exploración del subsuelo se realizó mediante 03 excavaciones a cielo abierto

ó calicatas, denominadas C-1, C-2 y C-3, ubicadas estratégicamente de tal

manera de cubrir el área estudiada. La profundidad máxima explorada fue de

3.00m.

3.2 MUESTREO DISTURBADO

Se extrajeron muestras disturbadas representativas de los estratos típicos en

cantidad suficiente para la realización de ensayos de laboratorio estándar,

especiales y análisis químicos.

3.3 REGISTRO DE EXCAVACIONES

Paralelamente al muestreo se efectuó el registro de cada una de las

exploraciones, anotándose las características de los suelos tales como espesor,

color, humedad, compacidad, etc.

4.0 ENSAYOS DE LABORATORIO

Los ensayos estándar se efectuaron en el Laboratorio de Mecánica de Suelos de la

consultora que avala el presente Informe Técnico, los ensayos especiales se efectuaron

en el Laboratorio N° 2 de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería Civil d la

UNI, los ensayos químicos en el Laboratorio N° 21 Investigación y Química

Aplicada de la Facultad de Ingeniería Química y Manufacturera de la UNI, siguiendo

las normas de la American Estándar Test (ASTM) y fueron los siguientes:




4.1 ENSAYOS ESTÀNDAR

Análisis Granulométrico por Tamizado ASTM D-422

Límite Líquido ASTM D4318

Límite Plástico ASTM D4318

Humedad ASTM D2216

Peso volumétrico

4.2 ENSAYOS ESPECIALES

Ensayo de Corte Directo

4.3 ANÁLISIS QUÍMICOS

Determinación del Contenido de Sulfatos

Determinación del Contenido de Cloruros

Ver Anexo II, Ensayos de Laboratorio.

4.4 CLASIFICACIÓN DE SUELOS

Los suelos representativos ensayados, se han clasificado de acuerdo al Sistema

Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) de acuerdo a la siguiente relación:

CUADRO N°1-CLASIFICACION DE SUELOS

CALICATA C-1 C-1 C-2 C-3

PROF.(m) 0.90-1.80 1.80-3.00 1.60-2.20 1.20-1.50

Retiene N°4 0.0 6.6 24.4 8.1

Pasa malla N°200 36.4 47.8 48.4 41.4

Límite Líquido (%) - - 32.6 -

Indice Plástico (%) N.P. N.P. 24.1 N.P.

CLASIFICACIÓN SUCS SM SM SM SM




5.0 DESCRIPCIÓN DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO

La estratigrafía se definió mediante la interpretación de los registros estratigráficos

de las exploraciones efectuadas, las cuales se muestran en el ANEXO I “Registro de

Excavaciones” y en el perfil estratigráfico inferido mostrado en el Plano MS,

estableciéndose la siguiente conformación del subsuelo:

Superficialmente, el terreno presenta una capa de relleno con matriz areno- limosa,

en estado semisuelto, color marrón oscuro y con raíces delgadas. Esta capa tiene un

espesor comprendido entre 0.30m y 0.90 m..

Luego, en las calicatas C-2 y C-3 se ubicó un limo arenoso de baja plasticidad color

marrón oscuro de consistencia blanda Este material tiene un espesor variable entre

0.40m. y 1.20m. alcanzando mayor potencia en la zona de C-2.

Subyaciendo a los suelos finos descritos anteriormente, se ubicó una arena limosa de

baja plasticidad a no plástica, de compacidad semisuelta a semicompacta, con

gravillas aisladas de forma subangulosa; este material presenta un típico color marrón

oscuro a marrón amarillento y presenta pequeños lentes aislados de limo de baja

plasticidad.

En la calicata C-2, debajo de la arena limosa, se ubicó un material granular gravoso

de partículas angulosa, de origen residual proveniente de un manto rocoso

intemperizado.

Se detectó filtraciones en el subsuelo, en la zona de las calicatas C-1 y C-3 aflorando

entre 2.20 y 2.50m. de profundidad.

6.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION

De acuerdo a los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, estratigrafía del subsuelo,

se evaluó la capacidad portante, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:




6.1 El sistema estructural es en base a pórticos de concreto armado y muros de

albañilería, la alternativa de cimentación consiste en zapatas conectadas. La

profundidad de cimentación será de 1.60m. como mínimo, medido a partir del

nivel del terreno natural.

6.2 El material presente en la zona activa de cimentación, está conformado

mayormente por arenas limosas de origen residual. De acuerdo al ensayo d e

corte directo efectuado en el laboratorio, se obtuvo:

Angulo de fricción interna, : 30°

Cohesión, C (kg/cm2) : 0.05

7.0 CAPACIDAD PORTANTE

La capacidad portante se ha determinado considerando un factor de seguridad mínimo

para la falla por corte, luego se ha verificado que los asentamientos diferenciales

producidos por esta presión no sean mayores que los admisibles.

7.1 CAPACIDAD DE CARGA

Se ha determinado la capacidad de carga admisible del terreno de cimentación,

empleando la Teoría de Terzaghi de acuerdo a la siguiente relación para zapatas

cuadradas:

Donde:

q ad = Capacidad portante admisible (Kg/cm2)

C´ = Cohesión para falla local = 2/3 C (Kg/cm2)


qad=1F . S .

(1 .3CN c+γ1D f N q+0 . 4 Bγ2N γ



1 = Peso específico del suelo sobre el nivel de cimentación

(gr/cm3)

2 = Peso específico efectivo del suelo debajo del nivel de

cimentación (gr/cm3)

Df = Profundidad de cimentación

B = Ancho del cimiento

N c, Nq, N = Factores de capacidad de carga para falla local

de Terzaghi modificado por Kumbhojkar (1993)

F.S. = Factor de seguridad = 3

Reemplazando los datos correspondientes a las condiciones de cimentación, a

los resultados de los ensayos de laboratorio y considerando falla local debido

a la naturaleza compresible de los materiales predominantes, se tiene:

N c, Nq, N = 18.99, 8.31, 4.39

1 = 1.3 kg/cm2

2 = 1.03 kg/cm2 ( efectivo)

Para un factor de seguridad igual a 3, un ancho de cimentación de 1.80m. y

una profundidad de desplante mínima de 1.60m. resulta:

qad = 0.95 kg/cm2

7.2 ANALISIS DE ASENTAMIENTOS

Definitivamente, la presión anterior puede generar asentamientos mayores a los

admisibles, por lo tanto se verificará los asentamientos.

En suelos granulares permeables los asentamientos son básicamente

instantáneos y son los asentamientos totales que sufrirá la cimentación, ellos

pueden estimarse a partir del método elástico según la relación siguiente:




Donde:

S = Asentamiento inmediato en cm.

u = relación de Poisson

If = factor de forma (cm/m)

Es = Módulo de elasticidad (Ton/m2)

q = presión de trabajo (Ton/m2)

B = ancho de la cimentación (m)

Para el análisis de asentamientos se considera la dimensión mayor de la

cimentación del proyecto asumida en 2.40m. y una presión vertical transmitida

del orden de 0.60 kg/cm2.

Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron adoptados a partir de

tablas e investigaciones publicadas de acuerdo al tipo de suelo donde irá

desplantada la cimentación.

Para la arena limosa se adopta un módulo de elasticidad de E=600Tn/m2 y un

valor de relación de poissón de 0.25m. y reemplazando los datos

correspondientes resulta un asentamiento inmediato de 2.52 cm. El

asentamiento diferencial será del orden del 75% del asentamiento inmediato,

luego para un asentamiento de 2.52 cm. se espera un asentamiento diferencial

de 1.90 cm.

El asentamiento diferencial tolerable estará en el orden de 2 a 3 cm.; el tipo de

cimentación propuesto consistente en zapatas conectadas, absorberá los

asentamientos diferenciales a producirse.


S=qB(1-u2) I f

ES



8.0 CONTENIDO DE SALES

La agresión que ocasiona el suelo a la cimentación de la estructura, está en función de

la presencia de elementos químicos que actúa sobre el concreto y el acero de refuerzo,

causándole efectos nocivos.

Esta acción química ocurre en presencia del agua que pueda llegar a la cimentación

(cimentación bajo por nivel freático, zona de ascención capilar, filtración,

inundaciones etc.). Los elementos químicos a evaluar son los sulfatos y cloruros por su

acción química sobre el concreto y acero del cimiento respectivamente y la sales

solubles totales por causar pérdida de resistencia por lixiviación.

Los resultados obtenidos en una muestra representativa del suelo, se presentan en el

cuadro siguiente:

CUADRO N°2 - CONTENIDO DE SALES

CalicataProf.

(m)

VALORES OBTENIDOS

AgresiónSales Solubles Totales

(ppm)Sulfatos (ppm) Cloruros (ppm)

C-2 2.00 -- 279.35 140.82 LEVE

De acuerdo a las Tablas N°1 y N°2 los porcentajes obtenidos se encuentran por debajo

de los límites máximos permisibles, por lo tanto se podrá utilizar Cemento Portland

Tipo I en la preparación del concreto de los cimientos de la estructura.




9.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- El presente Informe Técnico se ha elaborado en base a la Norma Técnica E-

050 Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de Construcciones y

corresponde al estudio geotécnico del Proyecto de Ampliación y Mejoramiento

de la E.P.M. N° 34004 “Lorenzo Rockovich Minaya”, ubicado en el Distrito de

Chaupimarca, Provincia y Región Pasco.

- La alternativa de cimentación consiste en zapatas conectadas, con una

profundidad de desplante mínima de 1.60 m. medido a partir del nivel del terreno

natural.

- El suelo presente en la profundidad activa de cimentación,

está conformado mayormente por arenas limosas. El material

presenta consistencia semisuelta a suelta, cuyos parámetros de

resistencia al esfuerzo cortante obtenidos en laboratorio son:

Angulo de fricción interna, : 30°

Cohesión, C (kg/cm2) : 0.05

- Se determinó la capacidad de carga admisible, mediante un análisis de capacidad

portante por corte y verificados luego por asentamientos, obteniéndose una

capacidad de carga admisible igual a qad = 0.95 kg/cm2

- Se estimó el asentamiento diferencial a producirse por el método elástico,

obteniéndose 1.90 cm, el cuál es menor que el asentamiento tolerable

recomendado para este tipo de estructuras. Este asentamiento será absorbido por

la cimentación propuesta.




- De acuerdo al resultado de los análisis químicos, el subsuelo no presenta sales

agresiva por lo cual se podrá utilizar cemento Portland Tipo I en la preparación

del concreto de los cimientos.

- El fondo de las excavaciones destinadas al cimiento deberá ser cuidadosamente

compactados mediante el uso de equipo manual, antes del vaciado del concreto

- Los resultados obtenidos en el presente estudio, así como las conclusiones y

recomendaciones establecidas, solo son válidos para la zona investigada y no

garantiza a otros proyectos que lo tomen como referencia.



- PAVIMENTOS

BIBLIOGRAFÍA

- Reglamento Nacional de Construcciones - Norma E-050 “Suelos y

Cimentaciones”

- Reglamento Nacional de Construcciones -Norma E-030 “Diseño Sismo

Resistente”

- INGEMMET – Mapas Geológicos

- Braja M. Das. “Principio de Ingeniería de Cimentaciones”

- Lambe - Whitman “Mecánica de Suelos”

- A.C.I. “Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones”



- PAVIMENTOS

FIGURAS Y TABLAS



- PAVIMENTOS

ANEXO II

ENSAYOS DE LABORATORIO



- PAVIMENTOS

PLANO

UBICACIÓN DE CALICATAS

PERFIL ESTRATIGRÁFICO



- PAVIMENTOS

ANEXO I

REGISTRO DE EXCAVACIÓN



- PAVIMENTOS

FOTOGRAFÍAS


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