CENTRO DE SALUD NUEVO LURIN

ESTUDIO DE CAPACIDAD PORTANTE

DEPARTAMENTO : LIMA

PROVINCIA : LIMA

DISTRITO : LURIN

NOVIEMBRE 2005

ESTUDIO DE CAPACIDAD PORTANTE DEL CENTRO DEL SALUD NUEVO LURIN

INDICE

1. GENERALIDADES

1.1. OBJETIVO

1.2. UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

1.3. CARACTERISTICAS TOPOGRÁFICAS DEL TERRENO

1.4.CARACTERÍSTICAS DE LA CIMENTACIÓN

2. ENSAYOS DE LABORATORIO

2.1.EXCAVACIONES A CIELO ABIERTO

2.2.MUESTREO

3. TRABAJO DE LABORATORIO

3.1.CLASIFICACION DE SUELOS

3.2.CORTE DIRECTO

4. PERFIL ESTRATIGRAFICO5. ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

5.1.PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN

5.2.TIPO DE CIMENTACIÓN

5.3.PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN Y CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE

5.4.CÁLCULO DE ASIENTAMIENTOS

6. ASPECTOS SISMICOS7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ESTUDIO DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION

PROYECTO : CENTRO DE SALUD NUEVO LURIN

UBICACION : KM. 40 DE LA ANTIGUA PANAMERICANA SUR

PROPIETARIO : MINISTERIO DE SALUD

1. INTRODUCCION

El presente estudio se ha efectuado sobre una área total de

aproximadamente 1243.20 m2 donde se desarrollará el proyecto “CENTRO DE SALUD NUEVO LURIN” en el distrito de LURIN, tiene por finalidad establecer

una zonificación de los suelos con fines de cimentación.

1.1 OBJETIVO

El objeto de los trabajos geotécnicos efectuados en el área, fue verificar

la resistencia del terreno sobre el cual se va construir el Centro de Salud, estas

investigaciones llevan a determinar la profundidad de la cimentación, así como

el comportamiento físico - mecánico de los materiales existentes en el sub-

suelo.

1.2 UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

La zona en estudio se encuentra ubicada en el Km. 40 de la antigua

panamericana sur (lado derecho) y el acceso es mediante la carretera antes

mencionada y el jr. 28 de Julio con intersección con el jr. Uruguay

perteneciente al distrito de Lurin, en la provincia y departamento de Lima.

1.3 CARACTERÍSTICAS TOPOGRÁFICAS DEL TERRENO

El terreno presenta una topografía semi–plana con formación arenosa y

con cotas similares a las construcciones aledañas.

1.4. TRABAJOS DE CAMPO

Las exploraciones de campo se realizaron en base a la ejecución de 02

calicatas a cielo abierto con profundidades de 2 mts. de excavación. Se

extrajeron muestras disturbadas de los pozos habiéndose identificado

previamente la fracción fina hasta llegar a los niveles probables de la

profundidad de cimentación.

2 ENSAYOS DE LABORATORIO

El programa de ensayos standard se efectuó teniendo en cuenta el perfil

estratigráfico de los suelos encontrados y fue el siguiente:

CALICATA C-1 :

MUESTRA M-1, PROFUNDIDAD 2.00 mts.

1) Análisis Granulométrico por tamizado y clasificación de suelos, ASTM D 422

2) Límites de consistencia, ASTM D 4318.

CALICATA C-2 :

MUESTRA M-2, PROFUNDIDAD 2.00 mts.

1) Análisis Granulométrico por tamizado y clasificación de suelos, ASTM D 422

2) Límites de consistencia, ASTM D 4318.

Se anexa cuadro con los resultados de laboratorio y gráficos correspondientes.

3.0. TRABAJOS DE LABORATORIO

Con las muestras obtenidas en el campo, se realizaron ensayos de

acuerdo a las normas Estandar de la American Society for Testing and

Materials. Los ensayos fueron ejecutados en el Laboratorio de Suelos de la

Universidad Nacional de Ingeniería.

A continuación se detallan los ensayos a los que fueron sometidas las

muestras tomadas en campo:

Análisis Granulométrico ASTM D-2216

Limite Liquido ASTM D-4318

Limite Plástico ASTM D-4318

Contenido de Humedad ASTM D-2216

Corte Directo ASTM D-3080

Clasificación de Suelos (SUCS) ASTM D-2487

3.1 CLASIFICACIÓN DE SUELOS

Las muestras analizadas han sido clasificadas mediante el Sistema Unificado de Clasificación de

Suelos (SUCS) y los resultados obtenidos se presentan en el anexo del presente estudio a manera de

resumen se presenta en el cuadro N° 1 “Clasificación de Suelos (SUCS)”.

Cal. MuestraProf.

(m)

%

Acumulado

que pasa la

malla N°4

%

Acumulado

que pasa la

malla N°200

LL

(%)

LP

(%)

IP

(%)

Clasif.

SUCS

C–1 M-1 2.00 mt. 96 23 25.32 20.04 5.28 SP-SM

C-2 M-2 2.00 mt. 92 19 25.16 19.98 5.23 SP-SM

CUADRO N° 1 CLASIFICACIÓN DE SUELOS (SUCS)

3.2 ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Se realizo con la finalidad de determinar los parámetros de resistencia

del suelo donde se apoyara la cimentación y se determinó los siguientes

valores indicados en el cuadro N° 2 “PARÁMETROS DE RESISTENCIA”

CUADRO N° 2 PARÁMETROS DE RESISTENCIA

4. PERFIL ESTRATIGRAFICO

La descripción de los materiales encontrados en las dos calicatas

efectuadas, se presenta en forma especial, “Registro de Excavaciones” (ver

anexo). El formato presenta características del tipo de excavación utilizado

como a cielo abierto (calicatas), el número de muestra que corresponde para la

misma calicata, una simbología que representa al material, una breve

descripción de lo observado en campo.

En el cuadro N° 3 “RESUMEN ESTRATIGRAFICO”, se presenta un resumen

de los trabajos realizados, indicando el numero de calicata, profundidad,

muestra, nivel freático y la descripción del material.

Cal. Muestra Prof. (m)Angulo de

fricción interna

Cohesión

(Kg/cm2)

C - 1 M – 1 2.00 mt. 33° 0.00

C – 2 M - 2 2.00 mt. 33° 0.00

CUADRO N° 3 RESUMEN ESTRATIGRAFICO

CALICATA PROF. (m)MUESTR

A

NIVEL

FREÁTICO (m)DESCRIPCIÓN

C – 10.00 – 0.20

0.20 - 2.00M – 1 NO PRESENTA

MATERIAL ARENOSO DE

GRANO GRUESO Y ORIGEN

CUARZOSO TIPO SP-SM

C - 20.00 – 0.20

0.20 - 2.00M - 2 NO PRESENTA

MATERIAL ARENOSO DE

GRANO GRUESO Y ORIGEN

CUARZOSO TIPO SP-SM

5. ANALISIS DE LA CIMENTACIÓN

Se presenta a continuación el análisis de la cimentación, efectuada

considerando las características del terreno y el tipo de edificación a construir.

5.1 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN

En base a los perfiles estratigráficos obtenidos de las excavaciones de las

calicatas, se determinó que la profundidad de desplante de las zapatas de

concreto simple correspondiente es de 1.20 mt., con respecto al nivel de

terreno.

5.2 CAPACIDAD ADMISIBLE DE CARGA

Se ha determinado la capacidad portante del terreno basado en teorías que

pueda emplear el proyectista en el cual el Ingeniero Estructural verificará las

cargas transmitidas al terreno. Se ha determinado la capacidad admisible de

carga en base a la formula de Terzaghi y Peck (1967):

para C – 1 con un valor de ángulo de fricción interna igual a 33° y 0.00 de

cohesión sin considerar la napa freática, y para C – 2 con un valor de ángulo de

fricción interna igual a 33° y 0.00 de cohesión sin considerar la napa freática.

Así mismo, se han considerado los factores de forma propuestas por Alexandra

Sedmak Vesic. Se han considerado las dimensiones de cimientos corridos y

zapatas de concreto simple, un ancho de cimentación de 0.50 mt. Para el

cimiento corrido y una dimensión de 1.20 m x 1.50 m para zapata rectangular

como mínimo, con una profundidad de cimentación de 1.20 mt.

5.3 PROFUNDIDAD DE CIMENTACION Y CAPACIDAD PORTANTE

ESTIMADA.

La estimación de la capacidad portante se efectúa con fines de

cimentación de edificaciones de hasta 02 pisos que ocupen no mas de 800m2

de área construida.

La estructura de la edificación será del tipo aporticada con techos de luces no

mayores a 7.50 mts. que no alberguen maquinaria pesada o que vibren, con

elementos de soporte constituidos por muros y.

La profundidad mínima de cimentación, Df, será la necesaria para llegar al

material firme compuesto por arcillas inorgánicas de plasticidad media o

pequeña; arcillas arenosas; arcillas limosas. En ningún caso se cimentará

sobre el relleno no controlado.

qult = γ1 Df Nq Sq + 0.5 γ2 B Nγ Sγ + Sc C Nc

qadm = qult / F.S.

donde:

qult = capacidad ultima de carga

qadm = capacidad admisible de carga

F.S = factor de seguridad = 3

γ = peso unitario estimado

B = ancho de cimentación

C = cohesión

Df = profundidad de cimentación

N = factores de carga

S = factores de forma

Toda modificación de la cimentación en forma creciente proporciona una mayor

capacidad portante del terreno, esto también se cumple para profundidades de

desplante mayores a los calculados. Vease la hoja de calculo en el cuadro N° 4

y N° 5 “Capacidades Admisibles y Asentamientos“, para las zapatas

correspondientes y cimientos corridos respectivamente.

5.4 CALCULO DE ASENTAMIENTO

El cálculo de asentamientos se efectuó en base al método elástico, teniendo

como parámetro de base, las propiedades elásticas del suelo aplicadas a las

arenas, gravas, suelos no saturados, arcillas duras y rocas. Vease los

resultados en el cuadro N° 4 y N° 5 de “Capacidades Admisibles y

Asentamientos”, para las zapatas correspondientes y cimientos corridos

respectivamente.

Aplicaremos la formula:

Si = q B ( 1 – μ 2 ) lf

Es

donde :

Si = Asentamiento probable (cm)

μ = Relacion de Poisson

Es = Modulo de elasticidad ( ton/m2 )

lf = Factor de forma ( cm/m )

q = Presion de trabajo

B = Ancho de la cimentación ( m )

Se tendrá en cuenta el criterio de daños en la estructura; para asentamientos

admisible; igual a :

l / 500 = s / ldonde :

s = asentamiento

l = longitud entre columnas

s / l = distorsión angular

Tomado como limite de seguridad para edificios en los que no son admisibles

grietas (Normas Rusas).

6. ASPECTOS SISMICOS

De acuerdo a la información Sismológica en el departamento de Lima,

se han producido sismos con intensidades promedio de VII – VIII, según la

Escala de Mercalli Modificada. Por otro lado la zona en estudio se encuentra

ubicada en la zona3 del Mapa de Zonificacion Sísmica del Perú, de acuerdo a

la Norma Técnica de Edificación E – 030 – Diseño Sismo Resistente.

Las fuerzas Sísmicas horizontales pueden calcularse de acuerdo a las Normas

de Diseño Sismo Resistente según la siguiente relación.

V = Z x U x S x C x P

R

donde:

S =1.4, es el factor suelo

Ts =0.9, periodo predominante

Z =0.4g, factor de zona

U =1.5;categoría de edificación

C =2.5;factor de amplificación

sísmica.

ver Anexo VI ( Mapa de Zonificacion Sísmica del Perú ).

7.0. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La zona en estudio corresponde al “Centro de Salud Nuevo Lurin”,

perteneciente al MINISTERIO DE SALUD, se encuentra ubicado en

el Km. 40 de la antigua panamericana sur, en el distrito de Lurin,

provincia y departamento de Lima.

En la calicata C-1, el suelo encontrado esta constituido por un

primer estrato de material removido con restos aislados de piedras

pequeñas, seguido por material arenoso de granos gruesos y

origen cuarzoso (SP-SM) de baja plasticidad, de consistencia

media, el cual estuvo presente hasta 2.00 m de profundidad

excavada.

En la calicata C-2, el suelo encontrado esta constituido por un

primer estrato de material removido con restos aislados de piedras

pequeñas, seguido por material arenoso de granos gruesos y

origen cuarzoso (SP-SM) de baja plasticidad, de consistencia

media, el cual estuvo presente hasta 2.00 m de profundidad

excavada.

La cimentación que contempla la edificación es de una cimentación

superficial con cimientos corridos y zapatas. Las cargas de la

estructura, se trasmitirán a través de columnas de concreto armado

que nacen de las zapatas.

En el cuadro N° 4 de “Capacidades Admisibles y Asentamientos”,

se presentan las capacidades de carga admisibles a 1.20 m de

profundidad de desplante de las zapatas rectangulares, cuyas

dimensiones son: 1.20m de ancho y 1.50 de largo, dando una

resistencia del suelo de 2.10 kg/cm2

También en ese cuadro se observan los asentamientos que se

producen debido a las cargas.

En el cuadro N° 5 de “Capacidades Admisibles y Asentamientos”,

se presentan la capacidad de de carga admisible a 1.20 m de

profundidad de desplante de los cimientos corridos, considerando

un ancho de cimiento de 0.50 m, dando una resistencia del suelo

de 2.10 kg/cm, utilizado para el diseño de las estructuras.

También en ese cuadro se observan los asentamientos que se

producen debido a las cargas.

Los asentamientos calculados se encuentran dentro de los

márgenes de tolerancia admisible.

Se recomienda proteger adecuadamente la cimentación ante

posibles fugas de agua y/o desagüe, que puedan reducir su

capacidad portante.

Para la determinación de la Fuerza Sísmica, se empleara un

factor con un valor de S = 1.5, para un periodo predominante de

Ts = 0.9 y Z = 0.4g, como factor de zona.

Los resultados de este estudio son exclusivas para el proyecto.

RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION

1.- Tipo de Cimentación: Cimientos Corridos y Zapatas aisladas.

2.- Estrato de apoyo de la Cimentación: Es arenoso de granos gruesos de baja

plasticidad, tipo SP-SM.

3.- Parámetros de diseño para la cimentación:

Profundidad de la cimentación : 1.20m

Presión admisible y asentamiento total:

Prof.(m)B (m).Ancho de Zapata

rectangular

L (m.) Longitud

de Zapata

rectangular

Capacidad

Admisible

qadm(Kg/cm )

Asentamiento (cm)

1.20 1.2 1.5 2.10 0.67

Prof.(m)B (m.) Ancho de Cimiento

corrido

Capacidad Admisible

qadm(kg/cm)Asentamiento (cm)

1.20 0.50 2.10 0.44

• Factor de seguridad : 2

CUADRO N°4 CAPACIDADES ADMISIBLES Y ASENTAMIENTOS

CAPACIDAD ADMISIBLE Según TERZAGUI Y PECK ( 1967) :

qult = γ1Df Nq Sq + 0.5 γ2 B Nγ Sγ + Sc C Nc

qadm = qult / FS

DATOS DE DISEÑO :Angulo de friccion interna: 33°

Cohesión (Kg/cm ) : 0.00

Peso especifico de sobrecarga(gr/cm3) : 1.843

Peso especifico de cimentación (gr/cm3): 1.843

Dimensiones de la zapata rectangular 1.20

Prof.del fondo de cimentación (m) : 1.20

Nivel freatico : no presenta

Factor de seguridad : 2.00

CALCULO DE ASENTAMIENTOMETODO ELASTICO

Si = q B ( 1 – υ2 ) lf / Es

DATOS DE ASENTAMIENTO :q variable ton/m

υ 0.30

lf 112.0 cm/m

Es 12000 ton/m2

POR CONSOLIDACION

Sc= (Cc x Log ( σ1 / σ0 ) x H0) / (1+e0)

Stotal = Si + Sc

Cc = 0.243

CIMENTACION CON ZAPATAS AISLADAS

FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA FACTORES DE FORMA

Nc = 41

Nq = 30

Ny = 20

Nq/Nc= 0.73

Tan φ = 0.45

Sc = 0.09

Sq = 0.08

Sy = 0.06

CUADRO DE CAPACIDADES ADMISIBLES CALCULO DE ASENTAMIENTOS COTA

RELATIVA

Desplant

e

Df(m)

Ancho de

cimentaci

ón B (m)

qult

(kg/cm )

qadm

(kg/cm )q

(Kg/cm2)

Si

(cm)

Stotal

(cm) ( m)

0.80 1.20 3.08 1.54 1.54 0.16 0.26 0.80

1.00 1.20 3.64 1.82 1.82 0.19 0.29 1.00

1.20 1.20 4.20 2.10 2.10 0.21 0.31 1.20

NOTA.-La profundidad de cimentación de la zapata según planos es de 1.20m,

el cual se apoyara sobre suelo arenoso de granos gruesos. Las dimensiones

de la zapata rectangular de concreto como mínimo es de 1.20 x 1.50m., según

plano de cimentación

La capacidad admisible se incrementa con la profundidad.

ANEXOS

ANEXOS I :

PLANOS CONTENIENDO :

LOCALIZACIÓN

UBICACIÓN DE CALICATAS

PERFIL ESTRATIGRAFICO

ANEXO II :

REGISTRO DE EXCAVACIONES

ANEXO III :

ENSAYOS DE LABORATORIO

ANEXO IV :

MAPA DE ZONIFICACIÓN SISMICA DEL PERU

ANEXOS V :

LINDEROS

LOTIZACIÓN

A N E X O I

PLANO DE LOCALIZACIÓN

PLANO DE UBICACIÓN DE CALICATAS

PLANO ESTRATIGRAFICO

A N E X O II

REGISTRO DE EXCAVACIONES

A N E X O III

ENSAYOS DE LABORATORIO

A N E X O IV

MAPA DE ZONIFICACION SISMICA DEL PERU

A N E X O V

PLANO DE LINDEROS

PLANO DE LOTIZACIÓN