Informe Estudio de Suelos Actual

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

INFORME TECNICO

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION

“OBRA NUEVA DE LA IGLESIA ADVENTISTA DEL 7mo DIA - BUENAS NUEVAS – JULIACA - PUNO”

INVESTIGACION GEOTECNICA.

SOLICITADO POR: IGLESIA BUENAS NUEVAS

PREPARADO POR: ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

OGOSTO DEL 2013

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

Tabla de Contenido

1. GENERALIDADES. 1.1 OBJETIVO. 1.2 UBICACIÓN. 1.3 SISMICIDAD.

1.4 GEOLOGIA 2. INVESTIGACION GEOTECNICA. 2.1 TRABAJOS DE CAMPO 2.2 ENSAYOS DE LABORATORIO. 2.3 PERFIL ESTRATIGRAFICO. 2.4 CONDICIONES DEL SUB SUELO DE CIMENTACION.

3. CALCULO DE CAPACIDAD ADMISIBLE DE CARGA Y ASENTAMIENTOS 4. RECOMENDACIONES GENERALES DE CONSTRUCCION. 5. CONCLUSIONES. 6. REFERENCIAS

ANEXOS ANEXO I

REGISTROS ESTRATIGRAFICOS.

ANEXO II

ENSAYOS DE LABORATORIO.

ANEXO III

HOJA MODELO DE CALCULO.

ANEXO IV

PANEL FOTOGRAFICO.

ANEXO V

PLANOS.

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

1. GENERALIDADES El Estudio de Suelos con fines de cimentación para la “OBRA NUEVA DE LA IGLESIA ADVENTISTA DEL 7mo DIA - BUENAS NUEVAS – JULIACA - PUNO”, solicitado por IGLESIA BUENAS NUEVAS, se ubica en la Av. La Marina Cdra. 12 S/N, Juliaca Puno, se realizó mediante un programa de exploración y de trabajos de campo para que por medio de la auscultación directa del subsuelo con obtención de muestras hallaron los resultados de laboratorio determinando las características del suelo de apoyo para las estructuras proyectadas y así evaluar las soluciones más factible de cimentación.

1.1

OBJETIVO

Los principales objetivos del estudio son los siguientes: 

Caracterización del subsuelo de apoyo de la zona donde se construirá las

estructuras, se realizó mediante trabajos de exploración de campo y ensayos de laboratorio de las muestras obtenidas.  Determinar las dimensiones de profundidad factible para la cimentación de las estructuras proyectadas en el terreno investigado. 1.2

UBICACIÓN

La zona de estudio se encuentra en la Av. La Marina Cdra. 12 S/N, Juliaca – Puno.

Sismicidad De acuerdo al nuevo mapa de zonificación sísmica del Perú según la nueva Norma Sismo Resistente (NTP E-030) y del Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas observadas en el Perú (J. Alva Hurtado, 1984) el cual está basado en isosístas de sismos ocurridos en el Perú y datos de intensidades puntuales de sismos históricos y sismos recientes; se concluye que el área en estudio se encuentra dentro de la zona de sismicidad media (Zona 2), existiendo la posibilidad de que ocurran sismos de intensidades tan considerables como VII en la escala Mercalli Modificada según “Zonificación Sísmica del Perú” y

“Mapa de distribución de Máximas

Intensidades Sísmicas”. Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

De acuerdo a la nueva Norma Técnica NTE E-30 y el predominio del suelo bajo la cimentación, se recomienda utilizar en los diseños Sismo - Resistentes los siguientes parámetros:

Suelo

:

S2

Factor de Suelo

: z=0.40

Factor de amplificación del suelo

: S=1.20

Período que define la plataforma del espectro

: Tp=0.60

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

1.3

GEOLOGIA

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

2. INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA 2.1

TRABAJOS DE CAMPO.

Con la finalidad de caracterizar el terreno de fundación de la zona de estudio se realizó un programa de exploraciones de campo, las cuales citamos a continuación:  Excavación manual a cielo abierto denominadas calicatas con obtención de muestras de los diferentes tipos de suelo, Norma ASTM D420

 Inspección e Identificación visual y manual de suelos, Norma ASTM D248.

2.1.1 EXCAVACIÓN MANUAL A CIELO ABIERTO (CALICATAS) Y MUESTREO

Norma ASTM D420 – ASTM D2488 En la zona de estudio se ejecutaron en total (01) calicatas ubicadas estratégicamente en cada estructura complementaria para la iglesia buenas nuevas, procediendo a definir el perfil estratigráfico de cada zona mediante la identificación visual y manual de suelos (Norma ASTM D2488) a lo largo de las excavaciones obteniendo muestras representativas para ser ensayadas en el laboratorio de Mecánica de Suelos, las calicatas fueron exploradas hasta 1.74 m de profundidad.

CUADRO Nº1 UBICACIÓN DE CALICATAS – IGLESIA ADVENTISTA DEL 7mo DIA “BUENAS NUEVAS” Estructura complementaria

EXPLORACION/ MUESTRA

ENTRADA DE LA IGLESIA

C-1

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

EXCAVACION DE CALICATA EN LA ZONA DE LA ENTRADA DE LA IGLESIA BUENAS NUEVAS DESCRIPCION VISUAL Y MANUAL ASTM D 2487 2.2

ENSAYOS DE LABORATORIO.

En los trabajos de exploración del suelo se tomaron muestras representativas del suelo de la calicata ejecutada, para así proceder a su posterior clasificación en el laboratorio de Mecánica de suelos, el punto de exploración fue uno solo de tal manera de poder obtener un registro de la estratigrafía general de la zona de estudio.

Los ensayos de laboratorio efectuados se realizaron de acuerdo a las Normas Standards de la American Society for Testing and Materials- Norma ASTM.

Los siguientes ensayos en suelo fueron realizados con fines de cimentación de la “OBRA NUEVA DE LA IGLESIA ADVENTISTA DEL 7mo DIA - BUENAS NUEVAS – JULIACA - PUNO”.

A. Contenido de Humedad Natural - NORMA ASTM D 2216 B. Análisis granulométrico por Tamizado - NORMA ASTM D 422. C. Límites de Consistencia (Límite Líquido ,Plástico) - NORMA ASTM D 4318, NORMA ASTM D 427. D. Descripción Visual y Manual de Suelos - NORMA ASTM D 2488. E. Ensayo de Corte Directo - NORMA ASTM D 3080 F. Penetracion Dianamico de cono - NORMA ASTM D 6951

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

A CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL - NORMA ASTM D 2216 Es la determinación de la cantidad de agua presente en la muestra, comparada con respecto a su peso seco, nos sirve para obtener una idea general del momento en el cual se realizaron las exploraciones geotécnicas, debido al efecto importante que tiene este contenido de agua en la influencia de la resistencia mecánica. B

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO - NORMA ASTM D 422.

Consiste en determinar el tamaño promedio de los granos del suelo que conforman la masa total del suelo obtenido, en el laboratorio se realiza este ensayos con el material desde 0.0745mm (Nº200) hasta de 3”.

C

LIMITES DE CONSISTENCIA (LÍMITE LÍQUIDO, PLÁSTICO) – NORMA ASTM D 4318,

NORMA ASTM D 427.

El límite Líquido y Plástico, consiste en determinar el contenido de agua en la muestra que son los límites entre los estados líquido-plástico y plástico-no plástico. El ensayo de realiza con el material menor a la malla Nº40.

D

DESCRIPCIÓN VISUAL Y MANUAL DE SUELOS NORMA ASTM D 2488.

Las muestras extraídas se clasificaron y describieron en forma manual y visual de Suelos mediante el método y Normas ASTM.

SE MUESTRA A CONTINUACIÓN EL CUADRO RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO.

RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO

CALICATA/ PROFUNDIDAD

CLASIF.

CLASIF.

LIMITE

LIMITE

INDICE

CONTENIDO DE

OBRA

MUESTRA

(m)

SUCS

AASHTO

LIQUIDO (%)

PLASTICO (%)

PLASTICO (%)

HUMEDAD (w %)

IGLESIA ADVENTISTA DESEPTIMO DIA “NUEVO EDEN”

C-1/M-1

1.40 – 1.70

GP

A-1a

20.23

NT

NP

4.46

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

E

ENSAYO DE CORTE DIRECTO. NORMA ASTM D 3080.

Este ensayo se realiza con el material pasante de la malla Nº4, utilizando la densidad de campo para remoldear la muestra en laboratorio y así determinar los parámetros de suelo necesarios para evaluación de estudio.

CUADRO Nº4 ENSAYO DE CORTE DIRECTO ESTRUCTURA

ENTRADA DE LA IGLESIA

F

EXPLORACION/

ANGULO DE FRICCION

COHESION

MUESTRA

(GRADOS)

(KG/CM2)

C-1/M-1

31.70

0.00

Descripción Penetracion Dianamico de cono Norma astm d 6951.

Para poder determinar las propiedades mecánicas de un suelo en términos de su capacidad de soporte, dentro de la ingeniería geotécnica se tiene una variedad de metodologías. Dentro de las cuales podemos mencionar a las pruebas que se realizan en laboratorio, y las que se realizan in situ. Las pruebas que se realizan en laboratorio son temas de discusión en las siguientes prácticas por lo que solo se hace mención. Las pruebas de penetración de suelos destacan de las demás por su capacidad de alcanzar considerables profundidades, rapidez de la obtención de los resultados, economía, facilidad de operación.

CUADRO Nº5 ENSAYO DE PENETRACION DINAMICO DE CONO

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

2.3

PERFIL ESTRATIGRÁFICO.

Los trabajos de exploración del estudio de mecánica de suelos

para la

“OBRA

NUEVA DE LA IGLESIA ADVENTISTA DEL 7mo DIA - BUENAS NUEVAS – JULIACA - PUNO”, fue la ejecución de (01) una calicata las cuales fueron descritas in situ para obtener la estratigrafía de cada calicata y así determinar perfiles estratigráficos de la zona de la iglesia arriba mencionada.

En general, la estratigrafía del sub suelo es superficialmente de material de relleno fino de arena limosa con gravas de diferentes diámetros y de espesor variable de hasta 1.50m continuando suelo de granulometría gruesa de gravas con arena y poco fino sin plasticidad de bajo contenido de humedad variando su compacidad

amas

compacto a medida que se profundiza con la excavación. 2.4

CONDICIONES DEL SUBSUELO DE CIMENTACIÓN.

El material de suelo característico encontrado a partir de 1.50m es del tipo de suelo de granulometría gruesa de clasificación SUCS

GP

con poca plasticidad y baja

humedad, esta formación se muestra el final de las excavaciones de hasta 1.70m de profundidad. (Ver perfiles estratigráficos)

Se determinó los siguientes parámetros de diseño para cimentación de edificaciones, (teniendo como referencia el Cuadro Nº1 y Nº6 de resultados de laboratorio y de trabajos de campo.)

2.4.1 Determinación del Angulo de Fricción y Cohesión. Para suelos cohesivos y semi cohesivos.

El suelo encontrado en la exploración fue ensayado mediante el ensayo de Corte directo, para encontrar los valores promedio para el uso en la determinación de capacidad portante.

Considerando los parámetros de resistencia son los siguientes.

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

CUADRO Nº6 PARÁMETROS DE RESISTENCIA DEL ENSAYO DE CORTE DIRECTO EXPLORACION/ MUESTRA

ENTRADA DE LA

ANGULO DE FRICCION

COHESION

(GRADOS)

(KG/CM2)

31.70

0.00

IGLESIA

(Valores obtenidos de Ensayos , en Anexos Ensayos de Laboratorio)

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

3. CÁLCULO

DE CAPACIDAD

ADMISIBLE DEL SUELO.

3.1 Cálculo de la capacidad de carga admisible. Para la determinación de la capacidad admisible del terreno se empleará la fórmula de Terzaghi y Peck, con parámetros de Vesic aplicando falla generalizada. Aplicamos la siguiente formula, para cimientos superficiales: Qult = C x Nc x Sc + Df x y1 x Nq x Sq + ½ x B x y2 x Ny x Sy Qadm = Qult /FS….. (2) Qadm =

Capacidad admisible del terreno (Kg/cm2)

y

=

Densidad natural del terreno ( ton /m3) = 1.6 a 1.85 ton /m3

Df

=

Profundidad de desplante de la estructura ( m.) = mínimo 1.50m

Factores de Capacidad de carga Nq

=

Factor unidimensional de capacidad de carga, pendiente del ancho y de

la zona de empuje pasivo función del ángulo de fricción interna (F), considera la influencia del peso del suelo. Ny

=

Factor adimensional de capacidad de carga debido a la presión de la

sobrecarga (densidad de enterramiento), función del ángulo de fricción sobrecarga se halla representada por el peso por unidad de área Df del suelo que rodea la zapata. Nc

=

Factor de capacidad de carga, función de la cohesión.

FS

=

Factor de seguridad que toma FS igual a 3.

Factores de Forma Sc, Sy, Sq

(Originados mediante las dimensiones de estribos)

Mediante la fórmula ..(1) se halla la capacidad ultima del suelo y con la formula (2) se calcula la capacidad de carga admisible en suelos teniendo que evaluar a diferentes niveles de desplante y dimensiones de cimentación.

CAPACIDAD PORTANTE DE ENTRADA DE LA INGLESIA Para CIMIENTOS CORRIDOS con nivel de desplante del nivel de terreno natural B = 0.80m , L= 1.00m , Df=1.50m, Q adm. = 3.26 Kg/cm2 ZAPATAS (B=0.80, L=1.00m) Para Zapatas con nivel de desplante de 1.50m del nivel de terreno natural Lado de zapata B = 0.80m , L= 1.00m , Df=1.50m, Q adm. = 2.38 Kg/cm2

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

3.2 ASENTAMIENTOS. El asentamiento inicial instantáneo se ha calculado utilizando la Teoría elástica para el asentamiento bajo carga uniforme. VER TABLA DE ASENTAMIENTOS PROMEDIO INSTANTANEO POR DEBAJO DE CIMENTACION FLEXIBLE.

2.4.1 4.2 ANALISIS DE ASENTAMIENTOS

El asentamiento inicial instantáneo se ha estimado considerando la Teoría elástica para el asentamiento bajo carga uniforme.

▲ h = ▲q x B (1-u2) If Es Donde ▲q es la capacidad admisible de la cimentación para soportar la estructura, B es el ancho de la cimentación, u es relación de Poisson, If es el factor de influencia y Es es el modulo de elasticidad sobre el cual se apoya la cimentación. El diferencial de asentamientos es calculado entre el asentamiento bajo el centro y en la esquina de la cimentación, en el cuadro se muestra el asentamiento diferencial estimado. La distorsión angular no deberá ser mayor a 1/500, que es el límite seguro para edificios en los que no se permiten grietas y para cimentaciones rígidas circulares o para anillos de cimentación de estructuras rígidas, altas y esbeltas.

La estimación de asentamientos total, diferencial y calculo de distorsión angular se muestra en el siguiente Cuadro

CUADRO ESTIMACION DE ASENTAMIENTO TOTAL Y DIFERENCIAL CIMIENTO CORRIDOS

PROFUN DESPLANTE

E (lb/pul2)

u

Scentro

Sd

Distorsion

Distorsion

(cm)

(cm)

angular

angular

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

m

1/

1.50

1409.6

0.35

0.210

0.105

0.000353

2834.7

1.70

1409.6

0.35

0.234

0.116

0.000392

2552.8

S centro: Asentamiento en el centro de estructura Sd: Asentamiento diferencial.

CUADRO ESTIMACION DE ASENTAMIENTO TOTAL Y DIFERENCIAL ZAPATAS (0.80 X 1.00)

PROFUN DESPLANTE

E (lb/pul2)

u

m

Scentro

Sd

Distorsion

(cm)

(cm)

angular

Distorsion angular 1/

1.50

1409.6

0.35

0.154

0.116

0.000125

8007.4

1.70

1409.6

0.35

0.170

0.085

0.000286

3500.5

CUADRO ESTIMACION DE ASENTAMIENTO TOTAL Y DIFERENCIAL ZAPATAS (1.00X 1.20)

PROFUN DESPLANTE

E (lb/pul2)

u

m

Scentro

Sd

Distorsion

(cm)

(cm)

angular

Distorsion angular 1/

1.50

1409.6

0.35

0.201

0.100

0.000125

2969.1

1.70

1409.6

0.35

1.750

0.870

0.000373

2678.6

1.50

1409.6

0.35

0.201

0.100

0.000125

8007.4

1.70

1409.6

0.35

0.170

0.085

0.000286

3500.5

S centro: Asentamiento en el centro de estructura Sd: Asentamiento diferencial.

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

5. CONCLUSIONES 

De las (01) calicatas ejecutadas se observa material de buenas características a partir de 1.50m de profundidad representado por material gravo arenoso sin plasticidad y compacto a medida que se profundiza. (Ver perfiles estratigráficos en el Plano S-02)



De los

análisis de capacidad portante para edificaciones, se tiene los

siguientes resultados a diferentes niveles de desplante cimentado sobre suelo natural a partir de 1.50m de profundidad. RESULTADOS de CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO DE APOYO PARA CIMENTACION.

Tipo de CIMENTACION

Nivel de desplante Df (m)

Qadm SUELO NATURAL (Kg/cm2)

CC

1.50

3.26

(0.80 X 1,00)m

1.70

3.62

CC

1.50

3.63

ZAPATAS

1.50

2.38

(0.80 X 1,00)m

1.70

2.64

ZAPATAS

1.50

2.49

(1.00 X 1,20)m

1.70

2.76

(1.00 X 1,00)m



La capacidad admisible mínima del suelo representativo de la zona estudiada es de 2.38 Kg/cm2, a la profundidad mínima de cimentación de 1.40m desde nivel de terreno natural.

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación



Se recomienda utilizar material de préstamo con calidad de afirmado para zonas de relleno estructural en capas de 0.30m de espesor para alcanzar el nivel requerido en los planos para todo tipo de estructuras y obras exteriores.



De encontrar material de relleno contaminado bajo los futuros cimientos deberá ser eliminado.



Se deberá eliminar todo material de relleno contaminado debajo de la cimentación y de cualquier obra exterior del proyecto.



Los asentamientos están en los límites permisibles por edificaciones menores a 2.5cm y la distorsión angular es menor a 1/500.

Se presenta el siguiente cuadro resumen de condiciones del sub suelo y parámetros de diseño geotécnico: CUADRO RESUMEN



DESCRIPCION

VALOR

CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO

2.38 Kg/cm2

FACTOR DE SEGURIDAD

3.00

PROFUNDIDAD DE CIMENTACION

1.50 m

ESTRATO A CIMENTAR

GRAVA ARENOSA

DISTORSION ANGULAR

1/2969 < 1/500

Las conclusiones tomadas son exclusivamente para la zona de estudio, las cuales no deberán ser tomadas para otras zonas por más cercanas que se encuentren.

Juliaca, Agosto del 2013

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Manual de laboratorio. Joshep Bowles. 2. Ingeniería Geotécnica Braja M das 3. Principios de ingeniería de Cimentaciones Braja M Das. 4. Curso de Cimentaciones de Mestria – UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Dr. Alva Hurtado.

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

Anexos

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

Anexo 2 ENSAYOS DE LABORATORIO

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

Anexo 1 REGISTROS ESTRATIGRAFICOS

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

Anexo 3 HOJA DE MEMORIA DE CALCULO

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru

Estudio de Suelos con fines de Cimentación

Anexo 4 PANEL FOTOGRAFICO

Chullunquiani k.m. 6 salida Arequipa – juliaca - peru