mecanica de los suelos

SITE 155232- LIM_LOS_LIRIOS

Alfredo Zegarra Av. Habich 471 – 2º piso

Ingeniero Civil Urb. Ingeniería – S.M.P.Ingeniero Civil CIP 58647 Telf.

ESTUDIO DE SUELOS

CON FINES DE CIMENTACIÓN

PROYECTO:

SITE 155232-LIM_LOS_LIRIOS

SOLICITA : ENTEL.

DIRECCIÓN : Avenida Canta Callao S/N

Jardines de Naranjal 3ra Etapa Lote 8.

DISTRITO : SAN MARTIN DE PORRES.

PROVINCIA : LIMA.

REGION : LIMA.

ABRIL 2,015




ÍNDICE

1.0 GENERALIDADES

1.1 Objeto del estudio.

1.2 Normatividad.

1.3 Ubicación del proyecto.

1.4 Acceso al área de estudio.

1.5 Condiciones climáticas y altitud de la zona.

2.0 GEOLOGÍA Y SISMICIDAD

2.1 Geología del área en estudio.

2.2 Sismicidad.

2.3 Parámetros de Diseño Resistente.

3.0 RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION

4.0 INVESTIGACIÓN DE CAMPO 4.1 Calicatas de exploración 4.2 Toma de Muestras y obtención de Densidades de Campo.

5.0 ESTRUCTURAS DE CIMENTACIÓN 5.1 Calicatas de exploración 5.2 Toma de Muestras y obtención de Densidades de Campo.

6.0 ENSAYOS DE LABORATORIO

7.0 PERFILES ESTRATIGRÁFICOS

7.1 Descripción de la estratigrafía.

7.2 Características de los suelos.

8.0 ANÁLISIS DE CIMENTACIÓN

8.1 Profundidad de Cimentación.

8.2 Tipo de Cimentación.

8.3 Cálculo y análisis de la capacidad admisible de carga.

8.4 Cálculo de asentamientos

9.0 AGRESION DEL SUELO A LA CIMENTACIÓN

9.1 Resultados de análisis

10.0 NIVEL DE NAPA FREATICA

11.0 CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES Y ANEXOS

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS




ANEXOS

ANEXO I Registros de excavaciones

ANEXO II Resultado de ensayos de laboratorio

ANEXO III Ubicación de calicatas y columnas estratigráficas

ANEXO IV Ubicación en Mapa Geológico.

Mapa de zonificación sísmica del Perú

ANEXO V Material fotográfico




INFORME TÉCNICO

1.0 GENERALIDADES

1.1 Objeto del Estudio

El objetivo del presente Informe Técnico, es el presentar los resultados

de la investigación del subsuelo de un terreno donde se proyectará el

emplazamiento de una estación de telefonía móvil. Investigación

realizada mediante la excavación de calicatas, ejecución de ensayos de

campo, ensayos de laboratorio, y de los datos experimentales recogidos

en obras anteriores, para determinar las condiciones de fundación de

la mencionada obra.

1.2 Normatividad

Los estudios están en concordancia con: Norma E-050 de Suelos y

Cimentaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones.

1.3 Ubicación del proyecto

Dirección : Avenida Canta Callao S/N

Jardines de Naranjal 3ra Etapa Lote 8.

Coordenadas : Lat: - 11.97641° Long: - 77.09164°

Distrito : San Martin de Porres.

Provincia : Lima.

Departamento : Lima.




Ubicación regional de la zona de estudio

Ubicación local de la zona de estudio




1.4 Acceso al área de estudio.

Se accede a través del centro de Lima siguiendo cualquiera de las

principales vías urbanas principales, como la Av. Canta Callao vía Av.

Naranjal.

1.5 Condiciones Climáticas y altitud de la zona

El clima de la zona es el típico de la costa en Lima, templado y

húmedo con lloviznas muy leves en los meses de invierno. En general

el clima correspondiente a la faja costanera un clima desértico

templado y húmedo, con lloviznas bajas entre Abril y Diciembre, y sol

intenso entre Enero y Marzo con mayor insolación en las pampas y

tablazos. La temperatura anual promedio es de 18.8° a 19° C. Según

Tosi, la clasificación ecológica corresponde a desierto subtropical. La

altitud de la zona es de 47.0 m.s.n.m.

Vista Panorámica del terreno en estudio




Sección típica del proyecto




2.0 GEOLOGÍA Y SISMICIDAD

2.1 Geología del área en estudio

Geología

Los materiales que componen el sub suelo pertenecen al cono

deyectivo del Río Rímac. Asimismo, en la investigación en profundidad

mediante la excavación de calicatas, se ha podido apreciar la

conformación predominante de sedimentos de diferente granulometría

con primacía de limos, arcillas y arenas hasta los 3.00m. de

profundidad excavados.

La zonificación del mapa geológico (24-i, Chancay) muestra que esta

zona se encuentra comprendida en el abanico fluvio aluvional de Lima,

indicando la litoestratigrafía la presencia de materiales aluvionales

(Qp-al) constituidos por formaciones del cuaternario pleistocénico

reciente, interactuando en esta zona con material fino y arenoso.

Geomorfológicamente se ubica en las denominadas planicies

costaneras.

Depósitos aluviales pleistocénicos (Qp-al)

Estos depósitos se encuentran formando los conos deyectivos de los

ríos Chancay, Rímac y Lurín ostentando espesores del orden de

decenas de metros, sobre los que se asientan los centros urbanos y la

agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la

región; ya que ellos contienen acuíferos notables que dan vida a

numerosas poblaciones y gran parte de la agricultura.

El principal depósito aluvial pleistocénico lo constituye el antiguo cono

aluvial del río Rímac, donde se asienta la ciudad de Lima, teniendo su

separación interfluvial con el río Lurín debajo de las arenas eólicas

entre el cerro Lomo de Corvina y playa Conchán y con el río Chillón en

la playa de Márquez.




Geología y Leyenda de la zona según cuadrángulo 24-i, Chancay

(INGEMMET)




2.2 Sismicidad

Desde el punto de vista sísmico, el territorio peruano pertenece al

Círculo Circumpacífico, que comprende las zonas de mayor actividad

sísmica en el mundo y por lo tanto se encuentra sometido con

frecuencia a movimientos telúricos. Pero, dentro del territorio

nacional, existen varias zonas que se diferencian por su mayor ó

menor frecuencia de estos movimientos, así tenemos que las Normas

Sismo - resistentes del Reglamento Nacional de Construcciones,

dividen al país en tres zonas:

Zona 1.- Comprende la ciudad de Iquitos y parte de los departamentos

de Loreto, Ucayali y Madre de Dios; en esta región la sismicidad es

baja.

Zona 2.- En esta zona la sismicidad es media. Comprende el resto de

la región de la selva, Puno, Madre de Dios y parte del Cusco. En esta

región los sismos se presentan con mucha frecuencia, pero no son

percibidos por las personas en la mayoría de las veces.

Zona 3.- Es la zona de más alta sismicidad. Comprende toda la costa

peruana, de Tumbes a Tacna, la sierra norte y central, así como parte

de ceja de selva; es la zona más afectada por los fenómenos telúricos.

El terreno en estudio se encuentra en la Zona 3, de Alta Sismicidad. A

pesar de ello, en sus características estructurales no se identifican

rasgos sobre fenómenos de tectonismo que hayan influido en la

estructura geológica de la zona.




2.3 Parámetros de Diseño Sismo Resistente

El Local en estudio encuentra en la Zona III de Alta Sismicidad, de

acuerdo al “Mapa de Zonificación Sísmica del Perú” de acuerdo a las

Normas de Diseño Sismo-Resistente del Reglamento Nacional de

Construcción. De acuerdo a la zona sísmica y el tipo de suelo

encontrado (limos y arcillas), se pueden considerar los siguientes

parámetros de diseño:

(a) Factor de Zona Z = 0.4 (*')

(b) Condiciones Geotécnicas

El suelo investigado, pertenece al perfil Tipo S3, que corresponde a un

suelo flexible (material limoso).

(c) Periodo de Vibración del Suelo Tp = 0.9 seg

(d) Factor de Amplificación del Suelo S = 1.4

*'El área en estudio, corresponde a la zona 3, el factor de zona se

interpreta como la aceleración máxima del terreno con una

probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años.

Mapa de zonificación de tipo de suelo (CISMID)




3.0 RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION

• TIPO DE CIMENTACIÓN: ZAPATAS AISLADAS / CIMIENTOS CORRIDOS

• PARÁMETROS DE DISEÑO PARA LA CIMENTACIÓN

o ESTRATO DE CIMENTACION : “ML”

o PROFUNDIDAD DE DESPLANTE

A) ZAPATAS : 3.00m.

o PRESIÓN ADMISIBLE :

A) ZAPATAS : 0.75 kg/cm2

o FACTOR DE SEGURIDAD POR CORTE

a) Factor de Seguridad para los parámetros de corte es de 2/3.

b) Factor de Seguridad Capacidad Portante : 3.00

o ASENTAMIENTOS TOTALES (MÁXIMOS)

A) ZAPATAS AISLADAS : 2.45cm

• AGRESIVIDAD DEL SUELO DE CIMENTACIÓN

Los contenidos de Sales Solubles Totales y Sulfatos no son perjudiciales al

concreto, por lo que se utilizará Cemento Tipo I.

4.0 INVESTIGACIÓN DE CAMPO

Para determinar las características físico mecánicas del suelo, lo cual nos ha

permitido obtener las condiciones de resistencia para la cimentación, se ha

realizado una evaluación de las condiciones geológicas, así como de las

condiciones in situ excavándose una (01) calicata de la que se ha obtenido

muestras en suficiente cantidad para la ejecución de los respectivos ensayos

de laboratorio. La profundidad de la calicata excavada ha sido la siguiente:

CALICATA Nº PROFUNDIDAD EXCAVADA

C – 1 3.00




5.0 ESTRUCTURAS DE CIMENTACIÓN

5.1 Tipo de Edificación.

La construcción proyectada será de una torre autosoportada cuadrada

de 33.0 metros.

5.2 Cimentación Tipo

De acuerdo a los parámetros estandarizados de las cimentaciones

típicas se evaluará que está constituida por Zapatas aisladas.

6.0 ENSAYOS DE LABORATORIO

Se realizaron los respectivos ensayos de Mecánica de Suelos de acuerdo a las

normas ASTM, y según la relación que se indica. Los que han permitido

determinar la clasificación de acuerdo al sistema unificado de clasificación de

suelos (SUCS).

- Análisis Granulométrico por Tamizado ASTM D-422.

- Contenido de Humedad ASTM D-2216.

- Limite Líquido ASTM D-4253.

- Límite Plástico ASTM D-4254.

- Contenido de Sulfatos. BS 1377- Parte3 ASTM D-1889.

7.0 PERFILES ESTRATIGRÁFICOS

Los perfiles geológicos y la determinación de las propiedades de los estratos

se han determinado de acuerdo a las investigaciones de campo, descubiertos

con las excavaciones realizadas y a partir de la descripción visual-manual

(ASTM D 2488), de esto se puede concluir que por lo observado según las

exploraciones practicadas en el lugar de emplazamiento proyectado los

depósitos de materiales superficiales de desmonte y tierra de chacra, sobre

capas de arcilla para finalmente aparecer depósitos limosos con algo de




arena, presentando uniformidad en el área de proyecto en cuanto a los

materiales presentes en la zona de proyecto (Ver Registro de Excavaciones),

de acuerdo a las exploraciones se concluye que estos materiales se

correlacionan con la geología descrita en el cuadrángulo correspondiente.

7.1 Descripción de la estratigrafía.

Como se indica en el párrafo anterior la estratigrafía que presenta el

subsuelo es uniforme.

Calicata C-1 (3.00)

De 0.00m. a 0.10m. Material de desmonte. De 0.10m. a 1.90m.

Material de tierra de chacra. De 1.90m. a 2.80m. Material de arcilla

húmeda. De 2.80m. a 3.00m. Material de limo con algo de arena,

húmedo.

7.2 Características de los suelos.

Se han identificado el tipo de material existente en el área de proyecto,

el suelo que básicamente se encuentra diseminado son los depósitos

de material aluvial, encontrándose en el sector materiales arcillosos

sobre capas de matriz limosa con algo de arena. De acuerdo a los

perfiles estratigráficos y propiedades de los suelos se ha definido que

el estrato de apoyo de las estructuras de cimentación a proyectarse

sea el clasificado SUCS como “ML”. El peso volumétrico seco es del

orden de 1.40 tn/m3.




8.0 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

8.1 Profundidad de Cimentación

De acuerdo con las características del subsuelo descrito

anteriormente, así como de la estructura a proyectar, se ha

considerado para el análisis una profundidad mínima de cimentación

Df=3.00m., a partir del nivel del terreno, apoyada siempre sobre suelo

limo arenoso.

8.2 Tipo de Cimentación

De acuerdo con las características del subsuelo descrito

anteriormente, así como de la estructura a construir, se ha

considerado para el análisis una profundidad de cimentación

Df=3.00m. Siempre apoyada sobre el suelo limoso arenoso. Esta

cimentación podría ser de zapatas rígidas, y podrían conectarse de

acuerdo a la demanda estructural por condiciones de borde, tales

como cimentaciones excéntricas, etc.

De acuerdo al cliente, tenemos que las zapatas están sometidas a los

siguientes efectos:

Momento M= 12.00 Tnf-m

Peso Total P = 6.00 Tnf

Cortante V = 4.00 Tnf

Luego, asumiendo las dimensiones de zapatas, calculamos el peso de

la Zapata (Pz):

Largo=Ancho=3.20 m.

Peralte de Zapata=0.60 m.

Peso del concreto Armado=2.40 Tn/m3

Pz=3.20*3.20*0.60*2.40=14.75 Tnf




De manera similar el peso del relleno, Pr (estimamos Peso: 1.80

Tnf/m3):

Pr=3.20*3.20*(3.00-0.60)*1.80=44.24 Tnf

El peso total de la cimentación será:

Pt=P+Pz+Pr=64.98 Tn

La excentricidad es del orden de

e=M/Pt

e=12.00/64.98

e=0.18 m.

8.3 Cálculo y análisis de la capacidad admisible de carga.

A la profundidad considerada de Df=3.00m, los cimientos se apoyarán

sobre el suelo natural limoso con algo de arena, cuyas características

de resistencia se han determinado a partir de las características del

suelo, así como de la comparación con los resultados de los estudios

in situ realizados.

Utilizándose para efectos de cálculo y de acuerdo a nuestra evaluación

los siguientes resultados:

Suelo de fundación Suelo arcilloso ML

Angulo de fricción interna =21.00º

Cohesión C= 0.00 Kg/cm2.

Densidad = 1.40 Tn/m3.

Corregida por posible saturación parcial a ´ = 1.00 Tn/m3.Aplicando

la relación propuesta por Karl Terzaghi la Capacidad Portante




Admisible (criterio de falla general y considerando suelo puramente

friccionante) será de:

Qu= Sc.C.Nc.ic+0.50.S.’. (B-2e).N.i+Sq. ’.Df.Nq.iq

Donde:

Profundidad de Cimentación Df = 3.00m

Ancho de Cimiento B = 3.20 m.

Factores Adimensionales Nc = 15.81

Nq = 7.07

N = 6.20

Sc=1+Nq/Nc; Sq=(1+tanΦ)); S=0.60

Sc = 1.45

Sq = 1.38

S = 0.60

Factor de Seguridad F.S. = 3.00

Qad = Qu/FS

Zapatas cuadradas (3.20mx3.20m): Qult = 34.62 ton/m2

Qad = 1.15 kg/cm2

En el caso de considerar fuerzas laterales, el factor de seguridad de

acuerdo a la Norma E.050 del RNE será FS=2.50, como consecuencia

la capacidad para el caso de solicitaciones dinámicas (cargas

laterales), será: Qad sd = 1.38 kg/cm2

Dicha capacidad deberá ser confirmada o reajustada para cumplir con

los asentamientos máximos tolerables que se pueda generar en el

suelo determinando finalmente una capacidad admisible de trabajo

final Qt.




8.4 Análisis de Asentamientos

Se ha adoptado el criterio de limitar el asentamiento total de la

cimentación a 1” (2.54cm.). Así, el asentamiento elástico inicial según

la Teoría de la elasticidad (Lambe y Withman, 1,969), está dado por:

Es

IuqBs W)1( 2

Dónde:

S = Asentamiento (cm)

Q = Esfuerzo neto transmitido (ajustado a ZC=0.75Kg/cm2)

B = Ancho de cimentación (ZC=3.20m)

Es = Módulo de Elasticidad (100kg/m2.)

u = Relación de Poissón (0.30).

Iw= Factor de Forma (112).

Para los depósitos de limo (con algo de arena) de la zona, se

considera aquí un módulo de elasticidad Es=100kg/m2. Realizando

la verificación por asentamiento, para obtener un asentamiento

permisible, los valores de la carga de trabajo a utilizar son los

siguientes:

Qad = Qt = 0.75 Kg/cm2

Qad = Qt = 0.90 Kg/cm2 (Solicitaciones dinámicas)

Para un asentamiento permisible s =2.45 cm




9.0 AGRESION DEL SUELO A LA CIMENTACIÓN

9.1 Resultados de análisis

Se ha realizado el Análisis Químico para determinar el contenido de

Sulfatos y Cloruros en el Laboratorio de Agua, Suelo, Medioambiente y

Fertirriego de la Facultad de Ingeniería Agrícola de la Universidad

Nacional Agraria La Molina, obteniéndose los siguientes resultados:

Sulfatos (SO4=) = 43.15ppm.

Cloruros (Cl¬-) = 77.86ppm.

Los valores indican un grado de agresividad leve para ambos

parámetros, que recomienda el uso de cemento portland tipo I, de

acuerdo a lo indicado en el siguiente cuadro.

10.0 NIVEL DE NAPA FREATICA

No se encontró presencia de nivel freático.




11.0 CONCLUSIONES - RECOMENDACIONES Y ANEXOS

1.- Se ha verificado en la excavación, que el subsuelo del área en estudio

está constituido superficialmente por suelos arcillosos debajo de los

cuales se desarrolla capas de limo con algo de arena.

2.- El proyecto a desarrollar en el terreno investigado, será una estación

de telefonía móvil a proyectar, denominada SITE 155232-

LIM_LOS_LIRIOS. Dicha torre será autosoportada cuadrada de 33.0

metros.

3.- Se evalúa y recomienda cimentar las estructuras a una profundidad

mínima de 3.00m. a partir del nivel del terreno, siempre sobre el

estrato limoso (con algo de arena), utilizando como valor de capacidad

portante 0.75Kg/cm2

4.- Parámetros recomendados para el análisis sísmico.

Factor de Tipo de Suelo, S = 1.4

Factor de Zonificación Sísmica, Z = 0.3 (zona III)

Periodo, Tp = 0.9

5.- Se recomienda utilizar cemento portland tipo I.

6.- Para el diseño de muros de contención y calzadura, se utilizará un

valor del coeficiente de empuje activo promedio de Ka=0.47.

7.- Durante las excavaciones para la cimentación deberá verificarse que

se hayan sobrepasado las capas superiores de suelo de relleno, la

arcilla y el limo encontrados. Si al efectuar la excavación para los

cimientos hasta las profundidades de cimentación mínimas

recomendadas no se satisface este requisito, deberá profundizarse la

cimentación hasta cumplirlo y vaciar en la altura de sobre-excavación

efectuada con un falso cimiento de concreto pobre ciclópeo.




8.- Asimismo, si al nivel de cimentación se encuentra un bolsón de suelos

de relleno deberá profundizarse la cimentación hasta sobrepasarlo y

vaciar en la altura de sobre-excavación efectuada, un falso cimiento de

concreto pobre ciclópeo.

9.- Por último, en los casos en que en el emplazamiento de un cimiento

haya sido efectuada una excavación hasta una profundidad mayor que

la profundidad considerada para la cimentación (calicata por ejemplo),

deberá rellenarse a la altura de sobre-excavación efectuada con

concreto pobre ciclópeo.

10.- Los resultados del presente estudio, son solo válidos para la zona de

estudio investigada




REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1.- REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES NORMA E030 - DISEÑO SISMORRESISTENTE MTC

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES MORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN E-050. 2.- CONCRETE MANUAL BUREAU OF RECLAMATION US DEPARTMENT OF THE INTERIOR WAS. 1966. 3.- MECÁNICA DE SUELOS ENLA INGENIERÍA PRÁCTICA

TERZAGHI- PECK-G. MESRI 1996. 4.- INGENIERÍA DE CIMENTACIONES

MANUEL DELGADO VARGAS 1999. 5.- FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA BRAJA M. DAS 1999. 6.- ELEMENTOS OF SOILS MECHANICS

IAM SMITH 2,006. 7.- INGENMET. GEOLOGÍA DEL CUADRÁNGULO DE LIMA BOLETIN 43.

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