1. Informe Suelos - Chirinos

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION ESTUDIO GEOTECNICO EMS N°046-2016-GG

PROYECTO: AMPLIACIÓN DE ALMACÉN, CONSTRUCCIÓN DE MURO PERIMÉTRICO Y REMODELACIÓN DE OFICINAS DE LA C.A.C. LA PROSPERIDAD DE CHIRINOS LTDA.

UBICACION REGION PROVINCIA DISTRITO LUGAR

: : : :

CAJAMARCA SAN IGNACIO CHIRINOS CHIRINOS

RESPONSABLE DEL ESTUDIO ING. JORGE LUIS MARTINEZ SANTOS Reg. CIP Nº 37768 CHICLAYO, DICIEMBRE DE 2016.

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CONTENIDO DEL INFORME

1.

GENERALIDADES 1.1. Introducción 1.2. Objeto del Estudio 1.3. Alcance del Estudio 1.4. Ubicación del Área en Estudio 2. CARACTERIZACION FISICO GEOGRAFICA 2.1. Aspecto Geológico 2.2. Topografía 3. GEODINAMICA 3.1. Geodinámica Interna 4. ALCANCE DE LA INVESTIGACION DE CAMPO Y LABORATORIO 4.1. Alcance de la Investigación de Campo 4.2. Alcance de la Investigación de Laboratorio 4.3. Resultados de los ensayos de laboratorio 5. CARACTERIZACION DEL SUELO 5.1. Clasificación de suelos 5.2. Perfil estratigráfico del suelo 5.3. Ubicación del nivel freático 6. ANALISIS DE SUELOS ESPECIALES 6.1. Análisis de suelos expansivos 6.2. Análisis de suelos licuables 6.3. Análisis de suelos colapsables 7. ANALISIS DE AGRESION DEL MEDIO 7.1. Agresión del medio 8. ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO MECANICO DEL SUELO 8.1. Profundidad de cimentación 8.2. Tipo de cimentación 8.3. Análisis de la resistencia al esfuerzo cortante del suelo 8.4. Análisis de compresibilidad del suelo 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 10. BIBLIOGRAFIA 11. ANEXOS 11.1. Anexo 01: Plano de Ubicación 11.2. Anexo 02: Perfiles Estratigráficos 11.3. Anexo 03: Ensayos de Laboratorio 11.4. Anexo 04: Panel Fotográfico

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1. GENERALIDADES 1.1. Introducción En la ciudad de Chirinos, provincia de Jaén, se ha realizado el Estudio de Mecánica de Suelos con Fines de Cimentación, para el proyecto “AMPLIACIÓN DE ALMACÉN, CONSTRUCCIÓN DE MURO PERIMÉTRICO Y REMODELACIÓN DE OFICINAS DE LA C.A.C. LA PROSPERIDAD DE CHIRINOS LTDA”.

Fig. N° 1.1.- Vista espacial de ampliación proyectada. Fuente.- Información proporcionada por el cliente.

1.2. Objeto del Estudio El objetivo del estudio, es determinar la resistencia al esfuerzo cortante y el grado de compresibilidad del suelo subyacente, en base a sus propiedades físicas y mecánicas; que permitan determinar la profundidad de cimentación, la capacidad portante admisible y el tipo de cimentación, para la edificación proyectada. 1.3. Alcance del Estudio El alcance del estudio comprende las siguientes fases: 1.3.1. Planeamiento y Coordinación Planeamiento de los trabajos; recolección y revisión de la información existente, y coordinación con los responsables del proyecto. 1.3.2. Etapa de Investigaciones de Campo y Laboratorio Programa de exploración, para conocer la estratigrafía del suelo subyacente y sus características; así como la extracción de muestras de suelo, para los ensayos de laboratorio. 1.3.3. Caracterización Geotécnica

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Con la compatibilización y análisis de los resultados obtenidos en las investigaciones de campo y laboratorio, se realiza una caracterización geotécnica de todos los materiales existentes en el área de estudio. 1.3.4. Análisis Geotécnico El análisis geotécnico comprende: o

Análisis de suelos especiales: expansivos, colapsables y licuables.

o

Análisis de agresividad del medio.

o

Análisis de resistencia al esfuerzo cortante y determinación de la capacidad admisible del suelo a nivel de cimentación.

o

Análisis de compresibilidad y determinación de la magnitud de asentamientos del suelo a nivel de cimentación.

o

Recomendaciones sobre el tipo y profundidad de cimentación.

1.4. Ubicación del Área en Estudio La zona en estudio, se encuentra ubicada en terreno de propiedad de la Cooperativa Agraria cafetalera La Prosperidad, distrito Chirinos, provincia San Ignacio, región Cajamarca. 2. CARACTERIZACION FISICO GEOGRAFICA 2.1. Aspecto Geológico La geología de la zona en estudio, pertenece a la Formación Oyotún, caracterizada por presencia de lavas afaníticas, siendo posible observar algunos horizontes de alteración silícea. Cerca a San Ignacio, se encuentran intercalaciones de limoarcillitas laminares de color beige amarillento, bastante fracturadas; estos horizontes sedimentarios pertenecerían a la parte media de la secuencia.

Fig. No 2.1.- Geología de la zona en estudio (Jo). Fuente.- INGEMMET Mapa Geológico INGEMMET. Estudio de Mecánica de Suelos Informe EMS N° 045-2016-GG Proyecto: AMPLIACIÓN DE ALMACÉN, CONSTRUCCIÓN DE MURO PERIMÉTRICO Y REMODELACIÓN DE OFICINAS DE LA C.A.C. LA PROSPERIDAD DE CHIRINOS LTDA.

2.2. Topografía La topografía del terreno en estudio, es relativamente accidentada, con pendientes que varían de 10 a 60%. 3. GEODINAMICA 3.1. Geodinámica Interna La zona en estudio, se encuentra dentro de una zona de sismicidad alta (Zona 3), de acuerdo a la zonificación sísmica realizada por el Instituto Geofísico del Perú. Además, se cuenta con el Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas observadas en el Perú (J. Alva Hurtado, 1984), que se presenta en la Figura N° 3.1, basado en isosístas de sismos ocurridos en el Perú y datos de intensidades puntuales de sismos históricos y sismos recientes, existiendo la posibilidad de que ocurran sismos de intensidades de grado VII en la escala Mercalli Modificada.

Fig. N° 3.1.- Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas Fuente.- Avances en la Microzonificación Sísmica en el Perú.

4. ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN DE CAMPO Y LABORATORIO 4.1. Alcance de la Investigación de Campo En base a la Norma Técnica E.050 Suelos y Cimentaciones, se ha realizado una exploración de campo, mediante cuatro (04) Sondeos Exploratorios, denominados: S-01, S-02, S-03 y S-04, con una profundidad máxima de 6.00m; ubicados en dos zonas del proyecto destinadas a: ampliación de almacén y muro de contención.

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Fig. N° 4.1.- Ubicación de Sondeos Exploratorios. Fuente.- Elaboración propia en base a información del cliente.

En cada sondeo de exploración, se ha realizado Ensayos Normales de Penetración SPT (Standard Penetration Test), según lo establecido por la Norma Técnica NTP 339.133 (ASTM D 1586), hasta llegar a la profundidad indicada. La ventaja de los ensayos SPT, frente a otro tipo de exploración, es que brinda información del suelo en toda su profundidad, para los análisis de suelos especiales: colapsables, expansivos y licuables; análisis de resistencia al esfuerzo cortante y análisis de compresibilidad. En cada uno de los pozos de exploración, se ha realizado la Descripción Visual de Suelos, de acuerdo a la Norma Técnica Peruana NTP 339.150 (ASTM D2488), registrando el perfil estratigráfico de campo, que se complementa con los resultados de los ensayos de laboratorio. En esta fase de exploración, también se ha tomado muestras representativas de suelo en cada uno de los estratos, como Muestras Alteradas en Bolsa de Plástico (Mab) y Muestras Alteradas para Humedad en Lata Sellada (Mah); estas muestras, han sido remitidas al Laboratorio de Geo Gestión SAC, para los ensayos respectivos. Los resultados de los Ensayos Normales de Penetración (SPT) de campo, han sido corregidos posteriormente, por sobrecarga efectiva, energía, diámetro de perforación, longitud de barra de perforación y tipo de muestreador; los mismos, que se presentan en la Tabla N° 4.1.

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Profundidad

0

N corregidos (Número de Golpes/pie) del Ensayo SPT

5

Número de Golpes por pie (Ncampo) 10 15 20 25

30

0.00

(m)

S-01

S-02

S-03

S-04

1.00

6

9

8

3

1.00

2.00

8

19

22

7

2.00

3.00

5

18

22

11

4.00

11

25

26

11

5.00

27

6.00

Profundidad (m)

12

S-01 S-02

3.00

S-03

4.00

S-04

5.00 6.00 7.00

Tabla N° 4.1.- Resultado de Ensayos de Penetración Estándar (SPT), de campo. Fuente.- Elaboración propia.

4.2. Alcance de la Investigación de Laboratorio Con las muestras de suelo obtenidas en la Investigación de Campo, se han realizado los ensayos de laboratorio, con la finalidad de obtener los parámetros que permitan su clasificación e identificación de propiedades físicas, mecánicas y químicas. Los ensayos de laboratorio que se indican, se han realizado bajo el marco de la Norma Técnica E.050 Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones. ENSAYO

NORMA APLICABLE

Contenido de Humedad

NTP 339.127 (ASTM D 2216)

Análisis Granulométrico por Tamizado

NTP 339.128 (ASTM D 422)

Límite Líquido y Limite Plástico

NTP 339.129 (ASTM D 4318)

Peso Unitario

NTP 339.139 (BS 1377)

Contenido de Sales Solubles

ASTM D 1411-82

Tabla N° 4.2.- Ensayos de Laboratorio realizados. Fuente.- Elaboración propia.

4.3. Resultados de los Ensayos de Laboratorio

16.00

4.3.1 Propiedades Índice Los resultados de los ensayos: análisis granulométrico por tamizado, límite líquido y límite plástico, de las muestras de suelo de los sondeos S-01, S-02 , S-03 y S-04 se presentan en la siguiente Tabla, en donde se observa que la mayor parte de suelos es de granulometría fina y mediana plasticidad.

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Analisis Granulométrico Sondeo

Humedad Natural

Muestra

Límites de Atterberg

Grava

Arena

Finos

L. Liquido

L. Plástico

I. Plástico

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

M-101

29.17

0.20

17.97

81.84

38.50

25.50

25.50

M-102

40.91

0.00

13.94

86.06

43.17

26.75

26.75

M-103

6.59

2.41

61.53

36.06

22.36

15.26

15.26

M-201

31.41

0.17

5.07

94.77

44.90

29.93

29.93

M-202

31.37

0.25

33.86

65.89

34.33

25.75

25.75

M-301

39.53

2.39

10.59

87.02

50.40

27.38

27.38

M-302

38.93

0.00

0.82

99.18

79.49

21.12

21.12

M-401

26.53

4.77

29.77

65.47

34.63

21.12

21.12

12.10

6.92

73.48

19.61

24.11

18.05

18.05

S-01

S-02

S-03

S-04

M-402

Tabla N° 4.3.- Resultados de ensayo de propiedades índice. Fuente.- Elaboración propia.

5. CARACTERIZACION DEL SUELO 5.1. Clasificación de Suelos Con los resultados de los ensayos de laboratorio, se ha realizado la clasificación de suelos, de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos S.U.C.S. NTP 339.134 (ASTM D 2487). En la Tabla Nº 5.1, que se muestra a continuación, se presentan los suelos clasificados, de acuerdo a la magnitud de sus propiedades índices.

Sondeo

S-01

Muestra

Clasificación SUCS

M-101

ML

LIMO INORGÁNICO ARENOSO DE BAJA PLASTICIDAD

M-102

ML

LIMO INORGÁNICO DE BAJA PLASTICIDAD

M-103

SC

ARENA ARCILLOSA

M-201

ML

LIMO INORGÁNICO DE BAJA PLASTICIDAD

M-202

ML

LIMO INORGÁNICO ARENOSO DE BAJA PLASTICIDAD

M-301

CH

ARCILLA INORGANICA DE ALTA PLASTICIDAD

M-302

CH

ARCILLA INORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD

M-401

CL

ARCILLA INORGANICA DE BAJA PLASTICIDAD

M-402

SC-SM

ARENA LIMO ARCILLOSA

S-02

S-03

S-04

Tabla N° 5.1.- Clasificación de Suelos. Fuente.- Elaboración propia. Estudio de Mecánica de Suelos Informe EMS N° 045-2016-GG Proyecto: AMPLIACIÓN DE ALMACÉN, CONSTRUCCIÓN DE MURO PERIMÉTRICO Y REMODELACIÓN DE OFICINAS DE LA C.A.C. LA PROSPERIDAD DE CHIRINOS LTDA.

5.2. Perfil Estratigráfico del Suelo Con la Clasificación de Suelos realizada mediante el sistema SUCS, y con la información obtenida durante la exploración de campo, se caracteriza el suelo que conforma la zona en estudio, determinando la siguiente estratigrafía por cada una de las zonas estudiadas: 5.2.1. Ampliación de Oficinas a) A nivel de superficie, existe un estrato de suelo de matriz limo-arcillosa, de consistencia medianamente compacta, con apreciable cantidad de materia orgánica. El espesor de este suelo varía de 0.20 m a 1.00 m. b)

Por debajo del estrato indicado anteriormente, se tiene un manto de limo inorgánico de baja a mediana plasticidad, de consistencia medianamente compacta a compacta Este suelo tiene un espesor que varía de 3.50 m a 3.80 m.

c) A mayor profundidad, se registra una capa de arena arcillosa (SC), de compacidad relativa densa. 5.2.2. Muro de Contención 5.2.2.1. Zona interior a muro de contención En la zona interior al muro de contención a reemplazar, se tiene lo siguiente: a) De 0.00 m a 0.70 m, un estrato de limo de baja plasticidad, de consistencia medianamente compacta. b) De 0.70 m a 1.70 m, un estrato de arcilla de alta plasticidad (CH), de consistencia medianamente compacta, con 2 % de grava, 10 % de arena y 88 % de arcilla. c) De 1.70 m a 4.00 m, un estrato de estrato de arcilla de alta plasticidad (CH), de consistencia muy compacta, con 1 % de arena y 99 % de arcilla. 5.2.2.2. Zona exterior a muro de contención En la zona exterior al muro de contención proyectado, existe la siguiente estratigrafía: a) De 0.00 m a 1.80 m, relleno no controlado, constituido por residuos de material de construcción, con abundante materia orgánica, inadecuado como asiento de edificación. b) De 1.80 m a 3.50 m, arcilla inorgánica de baja plasticidad (CL), de consistencia medianamente compacta, con 5 % de grava, 30% de arena y 65 % de arcilla.

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c) De 3.50 m a 5.50 m, arena limo-arcillosa (SM-SC), de compacidad relativa medianamente densa, con 7 % de grava, 73% de arena y 20 % de finos limoarcillosos.

Figura N° 5.1.- Perfil Estratigráfico de la zona destinada a ampliación de oficinas. Fuente.- Elaboración propia.

5.3. Ubicación del Nivel Freático Durante el proceso de exploración de suelos, no se ha registrado la presencia de agua subterránea. 6. ANALISIS DE SUELOS ESPECIALES 6.1. Análisis de Suelos Expansivos El análisis de expansión de suelos, se realiza principalmente en suelos arcillosos, con la finalidad de determinar el potencial de esponjamiento ante un incremento en su contenido de humedad. Esta característica se da principalmente, en arcillas que presentan plasticidad alta y contenido de humedad bajo. En la Tabla N° 6.1, se presenta las características de los mantos arcillosos que se encuentran en los sondeos S-03 y S-04. Con esas características, se realiza un reconocimiento del grado de esponjamiento del suelo, cuyo resultado se muestra en la misma tabla.

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SONDEO MUESTRA SUCS

PARAMETROS DE COMPARACION PRIMERO SEGUNDO TERCERO Contenido Grado de Densidad Grado de Composición Límite Ensayo humedad expansión Seca expansión granulométrica Líquido S.P.T. (%) (gr/cm3) % pasa L.L. Nº de malla 200 (%) golpes > 95 60 - 95 30 - 60 < 30

S-03

M-301

CH

39.53

M-302

CH

M-401

CL

> 60 40 - 60 30 - 40 < 30

> 30 20 - 30 10 - 20 < 10

Bajo

1.36

Bajo

97.61

50.40 Alto

38.93

Bajo

1.44

Bajo

99.18

26.53

Medio

1.46

Bajo

65.47

Grado de expansión

Muy alto Alto Medio Bajo Medio a alto

CUARTO Indice Plástico I. P. Esponja(%) miento > 55 55 - 35 35 - 15 0 - 15

RESUMEN DE PARAMETROS DE COMPARACION

Muy alto Alto Medio Bajo

27.4

Medio

Expansión media.

79.49 Muy alto Medio a muy alto

21.1

Medio

Expansión media.

34.63 Medio

21.1

Medio

Expansión baja.

Bajo a medio

Tabla N° 6.1.- Reconocimiento de suelos expansivos. Fuente.- Elaboración propia.

Del análisis efectuado, se determina que los estratos de arcilla indicados, presentan un grado de expansión medio, porque ya han desarrollado su mayor potencial de esponjamiento debido a que presentan un contenido de humedad mayor a 30%. En el proceso de excavación de zanjas, debe evitarse exponer el suelo arcilloso a tiempos prolongados de secado, porque se generaría un proceso de contracción que luego revierte en presión de expansión afectando elementos de concreto. 6.2. Análisis de Suelos Licuables Los fenómenos de licuación consisten en la pérdida rápida de resistencia al esfuerzo cortante, temporal o definitivo. Tal pérdida, conduce al colapso a cualquier estructura edificada sobre un material que entre en licuación. La licuefacción casi instantánea ha ocurrido en arcillas saturadas muy sensibles y en arenas finas sueltas, sobre todo en condición saturada. Los suelos granulares más susceptibles a la licuación son los finos, de estructura suelta, saturados. Estas características describen a las arenas finas y uniformes y a los suelos finos no plásticos, o sus mezclas. En la zona en estudio, no se tiene la existencia de los suelos desfavorables indicados en el párrafo anterior; además, no se tiene presencia de agua subterránea que origine una presión de poro. Por lo indicado, en la zona no es posible que ocurra el fenómeno de licuación de suelos.. 6.3. Análisis de Suelos Colapsables Los suelos colapsables, son suelos que cambian violentamente de volumen por la acción combinada o individual de las siguientes acciones: a) Al ser sometidos a un incremento de carga o Estudio de Mecánica de Suelos Informe EMS N° 045-2016-GG Proyecto: AMPLIACIÓN DE ALMACÉN, CONSTRUCCIÓN DE MURO PERIMÉTRICO Y REMODELACIÓN DE OFICINAS DE LA C.A.C. LA PROSPERIDAD DE CHIRINOS LTDA.

b) Al humedecerse o saturarse. La evaluación de colapso de un suelo, se realiza principalmente en suelos plásticos; por ello, como primera acción, se evalúa el potencial de colapso en base al Límite Líquido (L.L.) y el Peso Volumétrico Seco (γd). El resultado de dicha evaluación se presenta en la tabla siguiente. SONDEO MUESTRA

SUCS

PARAMETROS DE COMPARACION Contenido Densidad Densidad humedad Húmeda Seca (%) (gr/cm3) (gr/cm3)

SEG-01

Límite Líquido L.L. (%)

M-101

ML

29.17

1.80

1.39

38.50

M-102

ML

40.91

1.85

1.31

43.17

M-201

ML

31.41

1.80

1.37

44.90

M-202

ML

31.37

1.90

1.45

34.33

M-301

CH

39.53

1.90

1.36

50.40

M-302

CH

38.93

2.00

1.44

79.49

M-401

CL

26.53

1.85

1.46

34.63

V

RESULTADO

No colapsable

V

V

Tabla N° 6.3.- Evaluación de licuefacción de suelos. Fuente.- Elaboración propia.

Como se observa en la tabla indicada, los mantos de arcilla y limo son no colapsables; por tanto, no se espera cambios bruscos de volumen. Esto conclusión, también se respalda, en el hecho de que los suelos existentes se encuentran con un contenido de humedad muy alto. 7. ANALISIS DE AGRESION DEL MEDIO 7.1. Agresión del Medio Para determinar el grado de agresión del sub-suelo sobre los elementos de concreto, se ha realizado un análisis de contenido de sales en muestras de suelo habiendo obtenido el siguiente resultado:

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SONDEO O CALICATA

S-01

S-01

S-01

S-02

S-02

S-03

S-03

S-04

S-04

MUESTRA

M-101

M-102

M-103

M-201

M-202

M-301

M-302

M-401

M-402

CONTENIDO DE SALES ppm

0.00

0.00

0.00

928.07

481.00

1,107.42

838.22

955.11

0.00

GRADO DE ALTERACIÓN

LEVE

LEVE

LEVE

LEVE

LEVE

MODERADO LEVE

LEVE

LEVE

Tabla N° 8.1.- Evaluación del Contenido de Sales en suelo de zona en estudio. Fuente.- Elaboración propia.

De la evaluación de resultados, se determina que la concentración de sales en las muestras de suelo, representa un tipo de agresión leve a moderada; siendo mayormente leve. Teniendo en cuenta que la cimentación se encontrará en contacto con el suelo, se recomienda utilizar en la fabricación de concreto, Cemento Portland Tipo MS, asegurando también un buen diseño de mezcla de concreto. 8. ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO MECANICO DEL SUELO 8.1. Profundidad de cimentación 8.1.1. Ampliación de Almacén En la zona de Ampliación de Almacén, el terreno presenta una pendiente natural de 10 %, por esa razón se recomienda que el nivel de cimentación se encuentre en la cota 1772.30, de manera que en la parte más baja del terreno, se asegure una profundidad de enterramiento de la cimentación. 8.1.2. Muro de Contención En esta zona, se recomienda una profundidad de cimentación mínima de 1.00 m sobre suelo natural; dada la pendiente del terreno, se sugiere proyectar un muro de contención en forma escalonada. Durante la exploración del suelo se ha encontrado una zona con relleno no controlado, constituido por residuos de construcción y abundante materia orgánica. En ese lugar debe removerse el suelo inadecuado y reemplazarse por un material granular, tipo afirmado, el que debe ser debidamente compactado hasta alcanzar una densidad seca no menor al 95 % de la densidad seca máxima obtenida con el ensayo Proctor Modificado. 8.2. Tipo de Cimentación 8.2.1. Ampliación de Almacén Se recomienda proyectar zapatas de forma cuadrada y de forma rectangular, conectadas con vigas de cimentación. 8.2.2. Muro de Contención Estudio de Mecánica de Suelos Informe EMS N° 045-2016-GG Proyecto: AMPLIACIÓN DE ALMACÉN, CONSTRUCCIÓN DE MURO PERIMÉTRICO Y REMODELACIÓN DE OFICINAS DE LA C.A.C. LA PROSPERIDAD DE CHIRINOS LTDA.

Se recomienda proyectar zapatas de concreto armado de forma continua, por tramos, de acuerdo a los desniveles de terreno. 8.3. Análisis de la Resistencia al Esfuerzo Cortante del Suelo Para calcular la resistencia del suelo al esfuerzo cortante, se utilizará la expresión de Capacidad de Carga de Cimentaciones sobre un Talud propuesta por. 1 𝑞𝑢 = 𝑐𝑁𝐶𝑞 + 𝛾𝐵𝑁𝛾𝑞 2 Dónde: 𝑁𝐶𝑞

𝑦 𝑁𝛾𝑞 ,

son factores de capacidad de carga que dependen de b, B y 𝛽.

b, es la distancia del borde de cimentación al pie del talud. B, es el ancho del cimiento. 𝛽, es el ángulo de inclinación del talud. 𝛾, es el peso unitario del suelo a nivel de cimentación. c, es cohesión del suelo. La distancia entre el borde de cimentación y borde de talud (b), se considera igual a 1.00, como situación más desfavorable. El ángulo de inclinación del terreno en la zona de ampliación de almacén es de aproximadamente 30°. En la zona de muro de contención dicha inclinación llega hasta 60°, en el punto más desfavorable. El ancho de cimentación (B), se toma para tres casos: 1.00 m, 1.50 m y 2.00 m. El suelo de cimentación en la zona de ampliación de almacén es un limo de baja plasticidad (ML), en donde el ángulo de fricción interna del suelo se considera igual a cero, dada la plasticidad del mismo. En la zona de muro de contención, el suelo de cimentación es una arcilla de alta plasticidad (CH), en donde se aplica el mismo criterio. Por tanto, en el cálculo de capacidad de carga última de las dos zonas del proyecto, se anula el segundo término de la expresión, quedando la siguiente: 𝑞𝑢 = 𝑐𝑁𝐶𝑞 La cohesión del suelo a nivel de cimentación es la siguiente: a) Ampliación de Almacén, 9 ton/m2, obtenida en base a las correlaciones existentes entre Ensayos Normales de Penetración (SPT) y Carga Última del Ensayo de Compresión Simple (qu). Según Terzaghi, el valor de qu = N/5, para suelo limoso. En falla local, el valor de cohesión se reduce en 2/3 del valor incial. b) Muro de Contención, de 6.0 ton/m2, obtenida con el mismo criterio. En falla local, el valor de cohesión reducida es de 4.0 ton/m2.

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Con los parámetros establecidos, se calcula la resistencia al esfuerzo cortante del suelo y la capacidad admisible, tal como se muestra a continuación. 8.3.1. Capacidad admisible en Ampliación de Almacén. Para cimientos de ancho 1.00 m, 1.50 m y 2.00 m, se ha determinado la capacidad admisible del suelo en 1.22 kg/cm2, 1.16 kg/cm2 y 1.12 kg/cm2 respectivamente, conforme se muestra en la Tabla N° 8.1.

N (golpes/pie) Para limo, qu (kg/cm2)=N/5 Cohesión (ton/m2) Tipo de Falla Cohesión corregida (ton/m2) β Df (m) b (m) B (m) Df/B b/B Ncq qu (ton/m2) FS Qadm (ton/m2) Qadm (kg/cm2)

9.00 1.80 9.00 Local 6.00 30.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 6.10 36.60 3.00 12.20 1.22

9.00 1.80 9.00 Local 6.00 30.00 1.00 1.00 1.50 0.67 0.67 5.80 34.80 3.00 11.60 1.16

9.00 1.80 9.00 Local 6.00 30.00 1.00 1.00 2.00 0.50 0.50 5.60 33.60 3.00 11.20 1.12

Tabla N° 8.1.- Capacidad admisible del suelo en zona de Ampliación de Almacén. Fuente.- Elaboración propia.

8.3.2. Capacidad admisible en Muro de Contención. Para cimientos de ancho 1.00 m, 1.50 m y 2.00 m, se ha determinado la capacidad admisible del suelo en 0.88 kg/cm2, 0.78 kg/cm2 y 0.74 kg/cm2. En la Tabla N° 8.2, se muestra el resultado del cálculo. N (golpes/pie) Para limo, qu (kg/cm2)=N/5 Cohesión (ton/m2) Tipo de Falla Cohesión corregida (ton/m2) β Df (m) b (m) B (m) Df/B b/B Ncq qu (ton/m2) FS Qadm (ton/m2) Qadm (kg/cm2)

6.00 1.20 6.00 Local 4.00 60.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 6.60 26.40 3.00 8.80 0.88

6.00 1.20 6.00 Local 4.00 60.00 1.00 1.00 1.50 0.67 0.67 5.85 23.40 3.00 7.80 0.78

6.00 1.20 6.00 Local 4.00 60.00 1.00 1.00 2.00 0.50 0.50 5.55 22.20 3.00 7.40 0.74

Tabla N° 8.1.- Capacidad admisible del suelo en zona de Muro de Contención. Fuente.- Elaboración propia Estudio de Mecánica de Suelos Informe EMS N° 045-2016-GG Proyecto: AMPLIACIÓN DE ALMACÉN, CONSTRUCCIÓN DE MURO PERIMÉTRICO Y REMODELACIÓN DE OFICINAS DE LA C.A.C. LA PROSPERIDAD DE CHIRINOS LTDA.

8.4. Análisis de Compresibilidad del Suelo Terzaghi y Peck (1967) consideran que no es practica una estimación precisa del asentamiento, ya que existen numerosos factores a ser considerados (propiedades del suelo, tamaño de zapata, profundidad de cimentación, ubicación del nivel freático, etc.). En condiciones normales se deben utilizar reglas simples y prácticas. Los cálculos refinados solo se justifican si el sub-suelo contiene estratos de arcilla blanda. 8.4.1. Asentamientos en Ampliación de Almacén. Para determinar la magnitud de los asentamientos inmediatos, se utiliza el Método Elástico, en vista que el suelo a nivel de cimentación es limo de baja plasticidad. Con la Relación de Poisson, Módulo de Elasticidad del Suelo, Factor de Forma, Presión de Trabajo y Ancho de cimentación, se determina la magnitud del asentamiento inmediato mediante la expresión: Si = q.B (1-µ²)/Es * If Donde: Si

asentamiento inmediato en cm,

Q

carga de trabajo en ton/m2,

B

ancho de la cimentación en m,

µ

Relación de Poisson

Es

módulo de Elasticidad en ton/m2

If

factor de forma

A continuación, se presenta la estimación de asentamientos inmediatos, para cimientos de forma cuadrada y forma contínua. Para obtener un grado de asentamientos menor a 5.0 cm (Sowers, 1960), ha sido necesario disminuir la presión a nivel de cimiento a 1 kg/cm2. Con presiones mayores los asentamientos superan el valor tolerable. Por lo tanto, la capacidad portante admisible a nivel de cimentación debe ser de 1.00 kg/cm2.

Elemento

Forma

Suelo

Df (m)

B

q (ton/m2)

μ

Es (ton/m2)

Cimiento

Cuadrada

ML

Cimiento

Contínua

ML

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

1.00 1.50 2.00 0.50 0.60 0.80

10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00

0.35 0.35 0.35 0.25 0.25 0.25

400.00 400.00 400.00 400.00 400.00 400.00

S (cm) Flexible Centro 2.46 3.69 4.91 2.98 3.57 4.76

S (cm) Flexible Borde 1.23 1.84 2.46 1.49 1.79 2.38

S (cm) Flexible Medio 2.08 3.13 4.17 2.64 3.16 4.22

Tabla N° 8.1.- Asentamiento Elástico en zona de Ampliación de Almacén.. Fuente.- Elaboración propia Estudio de Mecánica de Suelos Informe EMS N° 045-2016-GG Proyecto: AMPLIACIÓN DE ALMACÉN, CONSTRUCCIÓN DE MURO PERIMÉTRICO Y REMODELACIÓN DE OFICINAS DE LA C.A.C. LA PROSPERIDAD DE CHIRINOS LTDA.

8.4.2. Asentamientos en Muro de Contención En este caso, por tratarse de un suelo arcilloso de alta plasticidad con alto contenido de humedad, se aplica Teoría de Consolidación. El asentamiento menor al tolerable de 2” (Sowers, 1960), solo es posible conseguir con una presión neta de 4.31 ton/m2; para ello la capacidad admisible del suelo debe reducirse a 0.60 kg/cm2. Δ de Presión

Semi ancho

Distancia

Profundidad

p

b

x

z

α

β

Δ de presión bajo eje central Δ de Presión Δ de Presión principal vertical en Estrato vertical centro del estrato σ1=(p/π)*(α+senα)

(ton/m2) 4.31 4.31 4.31

(m) 1.25 1.25 1.25

(m) 0.00 0.00 0.00

(m) 0 2 4

1.117 0.606

(ton/m2) 4.31 2.77 1.61

0.000 0.000

(SUCS)

(ton/m2)

CL

2.83

Tabla N° 8.2.- Incrementos de presión bajo cimiento continuo de muro de contención. Fuente.- Elaboración propia

Con esa presión neta, se aplica la Teoría de Consolidación, determinando que para una presión neta de 4.31 ton/m2, el asentamiento total se encuentra dentro de lo tolerable. Esta situación lleva a determinar que la capacidad admisible del suelo para el diseño del muro de contención debe ser de 0.60 kg/cm2. ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN, EN ESTRATO CH Profundidad de Cimentación

Estrato

Prof.

(m)

(SUCS)

1

CH

Espesor H

p0

Δp

p1

(m)

(cm)

(kg/cm2)

(kg/cm2)

(kg/cm2)

De 1.00 a 4.00

400.00

0.39

0.28

0.67

Presión efectiva total

S  H 

ΔH e0

Cc

0.802

0.098

(cm) 5.11

p Ho Cc. log( 1 ) 1  eo p0

Tabla N° 8.3.- Asentamiento por consolidación bajo muro de contención. Fuente.- Elaboración propia

8.5. Parámetros para el diseño del Muro de Contención Para la revisión del muro de contención respecto a volteo, se debe tener presente que el relleno tras el muro debe ser con material granular. No se recomienda utilizar el suelo proveniente de la excavación, por tratarse de un suelo arcilloso de alta plasticidad, que al excavarse, se seca y se contrae; cuando se compacta un suelo contraído, posteriormente, genera expansiones muy grandes ocasionadas por el aumento en el contenido de humedad. Esta expansión incrementa las presiones sobre un muro de contención propiciando su falla.

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El material granular de relleno debe tener un ángulo de fricción de 30° y cohesión = 0.00 kg/cm2. Con el tipo de relleno sugerido, el valor del coeficiente de empuje activo (Ka)=0.333. La cohesión el suelo a utilizar en el diseño es de 4.4 ton/m2 (0.44 kg/cm2) y el peso unitario es 1.9 ton/m3. Para la revisión al deslizamiento, considerar en la base del muro un valor de Ca=0.6 C = 0.60 (4.4 ton/m2) = 2.64 ton/m2. 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 9.1.

La zona en estudio, de Ampliación de Almacén presenta la siguiente configuración estratigráfica: a) A nivel de superficie, existe un estrato de suelo de matriz limo-arcillosa, de consistencia medianamente compacta, con apreciable cantidad de materia orgánica. El espesor de este suelo varía de 0.20 m a 1.00 m. b)

Por debajo del estrato indicado anteriormente, se tiene un manto de limo inorgánico de baja a mediana plasticidad, de consistencia medianamente compacta a compacta Este suelo tiene un espesor que varía de 3.50 m a 3.80 m.

c) A mayor profundidad, se registra una capa de arena arcillosa (SC), de compacidad relativa densa. 9.2.

Por su parte, la zona de Muro de Contención presenta la siguiente estratigrafía: 9.2.1.

Zona interior a muro de contención d) De 0.00 m a 0.70 m, de limo de baja plasticidad, de consistencia medianamente compacta. e) De 0.70 m a 1.70 m, arcilla de alta plasticidad (CH), de consistencia medianamente compacta. f)

9.2.2.

De 1.70 m a 4.00 m, arcilla de alta plasticidad (CH), de consistencia muy compacta.

Zona exterior a muro de contención d) De 0.00 m a 1.80 m, relleno no controlado, constituido por residuos de material de construcción, con abundante materia orgánica, inadecuado como asiento de edificación. e) De 1.80 m a 3.50 m, arcilla inorgánica de baja plasticidad (CL), de consistencia medianamente compacta.

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f)

De 3.50 m a 5.50 m, arena limo-arcillosa (SM-SC), de compacidad relativa medianamente densa.

9.3.

En la zona en estudio no se ha registrado presencia de nivel freático.

9.4.

El análisis de suelos especiales, determina que en la zona en estudio se tiene suelos con potencial de expansión medio; sin embargo, su alto contenido de humedad determina que la presión de esponjamiento ya se ha realizado; por ello, no representa mayor peligro.

9.5.

En lo referente a suelos licuables, la zona en estudio no presenta este tipo de suelos; por ello, al ocurrir sismos de alta magnitud, no habrá incrementos de poro que hagan perder la resistencia al esfuerzo cortante.

9.6.

La zona no presenta suelos que colapse cuando se incremente su contenido de humedad; el cual de darse no afectará en mayor medida a los suelos existentes, porque presentan un contenido de humedad alto.

9.7.

Los suelos a nivel de cimentación presentan un tipo de agresión leve a moderado; por ello, en la fabricación de concreto se recomienda utilizar cemento portland tipo MS; además, de un buen diseño de mezcla de concreto.

9.8.

La profundidad de cimentación más adecuada es la siguiente: a) Para Ampliación de Almacén, cimentar las estructuras en la cota 1772.30. b) Para Muro de Contención, se recomienda una cimentación no menor a 1.00 m. En las zonas donde se tenga suelo inadecuado, se debe eliminar el suelo existente en toda su totalidad y reemplazar con un material granular tipo afirmado, compactando adecuadamente hasta conseguir una densidad seca no menor al 95 % de la densidad seca que se obtiene con el ensayo Proctor Modificado.

9.9.

El tipo de cimentación más adecuada para la Ampliación de Almacén, es mediante zapatas de forma cuadrada y rectangular, conectadas con vigas de cimentación. En la zona de Muro de contención, se recomienda Zapata de forma continua.

9.10. En la zona de Ampliación de Almacén, se recomienda utilizar una capacidad portante admisible de 1.00 kg/cm2 para todos los elementos de cimentación, con la finalidad de evitar asentamientos totales mayores a 5.1 cm (Sowers, 1960). 9.11. En la Zona de Muro de Contención, se recomienda utilizar una capacidad portante admisible de 0.60 kg/cm2; también con la finalidad de tener asentamiento menor a 5.1 cm.

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9.12. En el diseño del Muro de Contención, debe considerarse un relleno con material de préstamo, tipo granular, con un ángulo de fricción interna de 30° como mínimo y cohesión nula. Este suelo presenta un coeficiente de empuje activo Ka de 0.333. 9.13. La cohesión del suelo natural de la zona de Muro de Contención es de 4.4 ton/m2 y su peso unitario de 1.9 ton/m3. 9.14. Para la revisión al deslizamiento del Muro de Contención, considerar en la base del muro un valor de Ca= 2.64 ton/m2. 9.15. Las conclusiones y recomendaciones indicadas en el presente informe, solo son válidas para la zona en estudio. 10. BiBLIOGRAFIA LAMBE, T. William y WHITMAN, Robert V., Mecánica de Suelos, México, Ed. Limusa, 1981. DAS, Braja M., Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, México, Ed. Thomson, 2001. DAS, Braja M., Principios de Ingeniería de Cimentaciones, México, Ed. Thomson, 2001. BADILLO, Eulalio, RICO RODRIGUEZ, Alfonso, Mecánica de Suelos Tomo I Fundamentos de la Mecánica de Suelos, México, Ed. Limusa, 1990. JUAREZ

JUAREZ BADILLO, Eulalio, RICO RODRIGUEZ, Alfonso, Mecánica de Suelos Tomo II Teoría y Aplicaciones de la Mecánica de Suelos, México, Ed. Limusa, 1989. JUAREZ BADILLO, Eulalio, RICO RODRIGUEZ, Alfonso, Mecánica de Suelos Tomo III Flujo de Agua en Suelos, México, Ed. Limusa, 1974. REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES – NORMA E.050, Suelos y Cimentaciones, Perú.

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ANEXO N°01 PLANO DE UBICACIÓN DE EXPLORACIONES

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ANEXO N°02 PERFILES ESTRATIGRAFICOS

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ANEXO N°03 ENSAYOS DE LABORATORIO

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ANEXO N°04 PANEL FOTOGRÁFICO

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