Estudio de Suelos ejemplo

INFORME TÉCNICO

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS PARA CIMENTACIÓN

PROYECTO:

"EDIFICACIÓN DE VIVIENDA MULTIFAMILIAR DE 4 NIVELES” UBICACIÓN: DISTRITO : URCOS PROVINCIA : QUISPICANCHIS. REGIÓN : CUSCO. PROPETARIO : SRA. LAIME FARFAN FARFAN LEONARDA LEONARDA Y SR. HUALLPA. MESICANO MARCELINO.

PROFESIONAL RESPONSABLE: RESPONSABLE:

1. MEMORIA DESCRIPTIVA

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS - PROYECTO: “EDIFICAC DIFICACII N VIVIE VIVIENDA NDA 4 NIVELE NIVELESS ” UBICACIÓN: UBICACIÓN : PASAJE CATAC CATACAMA AMARA RA - DIST. DIS T. UR COS – PROV. QUISPICANCHIS – REGIÓN CUSCO.

CONTENIDO 1.

MEMORIA DESCRIPTIVA

3

1.1.

Proyecto ........................................ .......................................................... .................................... .................................... .................................. ....................... ....... 3

1.2.

Resumen de las Condiciones Condiciones de Cimentación............................ Cimentación........................................................... ............................... 3

1.3.

Información Previa ...................................... ........................................................ .................................... .................................... ........................... ......... 5

1.4.

............................................................. .................................. .................................. .................... 8 Exploración de Campo...........................................

1.5.

Ensayos de Laboratorio Laboratorio ......................................... ........................................................... .................................... ................................. ............... 12

1.6.

Resultados Obtenidos. ...................................... ........................................................ .................................... .................................... .................... 14

1.7.

Perfil del Suelo......................................... ........................................................... .................................... .................................. ............................. ............. 14

1.8.

Nivel de la Napa Freática..........................................................................................

1.9.

Efecto del Sismo .......................................... .......................................................... .................................. .................................... ........................... ......... 15

15

2.

CALCULOS Y ANALISIS DE LA CIMENTACION

17

3.

PLANOS O CROQUIS Y PERFIL ESTRATIGRAFICO. ESTRATIGRAFICO.

29

4.

3.1.

Plano de Ubicación del Programa de Exploración...... Exploració n........... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ......... ........ 35

3.2.

Perfil estratigráfico estratigráfico por punto investigado. ........................................ .......................................................... ..................... ... 36

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS «IN SITU» Y DE LABORATORIO. LABORATORIO. 4.1.

37

............................................................. .................... 38 Resultados de los Ensayos de Laboratorio. ...........................................

5.

PANEL FOTOGRAFICO

6.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.

ANEXOS

2 [email protected]

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS - PROYECTO: “EDIFICAC DIFICACII N VIVIE VIVIENDA NDA 4 NIVELE NIVELESS ” UBICACIÓN: UBICACIÓN : PASAJE CATAC CATACAMA AMARA RA - DIST. DIS T. UR COS – PROV. QUISPICANCHIS – REGIÓN CUSCO.

INFORME DEL ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS (EMS) El presente informe del EMS se ha desarrollado en concordancia con la Norma E.050 – Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones, conteniendo la parte tecnica y comprende lo siguiente: 1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1. Proyecto 1.1.1. Descripción El Proyecto consiste en: - La construcción de una edificación de cinco (04) niveles, con Fines residenciales, en el distrito de Ucos, provincia de Quispicanchis, región Cusco. * Referencia: Informacion proporcionada por el solicitante.

1.1.2. Ubicación. El proyecto se ubica en pasaje Catacamara, del distrito de Urcos, provincia de QUISPICANCHIS, departamento de cusco.

Ubicación: EMS Edificación – vivienda vivienda de 4 pisos

1.2. Resumen de las Condiciones de Cimentación Cimentación 1.2.1. Tipo de cimentación. La naturaleza del sub suelo en el área del proyecto es heterogénea en los niveles de fundación y apoyo de la cimentación. Se recomienda que el tipo de cimentación sea el de Zapatas Aisladas con vigas de conexión y/o similares. simil ares.

3 [email protected]

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS - PROYECTO: “EDIFICACI N VIVIENDA 4 NIVELES ” UBICACIÓN: PASAJE CATACAMARA - DIST. URCOS – PROV. QUISPICANCHIS – REGIÓN CUSCO.

1.2.2. ESTRATO DE APOYO DE LA CIMENTACIÓN. La estratigrafía del sub suelo en el área de emplazamiento del presente EMS es el siguiente: Perfil de Suelos Pozos y/o Calicatas (C)

Caracterización de Estratos Estrato (E)

Profundidad

E – 1

0.00 m. – 0.30 m.

E – 2

0.30 m. – 2.50 m.

C-01

Composición Cobertura Organica, en matriz de Arena; color Marrón claro. Arena limosa (SM); de color Marrón oscuro.

1.2.3. PARÁMETROS DE DISEÑO PARA LA CIMENTACIÓN

Los parámetros de diseño de la cimentación son los siguientes. Pozos y/o Calicatas (C)

Estrato (E)

Caracterización de Estratos Profundidad C φ o Kg/cm2 ()

γ

tn/m

3

γsat

tn/m3

E – 1

0.00 m. – 0.30 m.

15.05

-

1.44

1.55

E – 2

0.30 m. – 2.50 m.

12.10

-

1.72

1.96

C-01

Los parámetros que se presentan corresponden a los resultados obtenidos a partir de los Ensayos con muetras inalteradas y de Corte Directo en Laboratorio; necesarios para los cálculos de Capacidad de Carga, se han tomado en cuenta los valores obtenidos en el Ensayo de Corte Directo, más desfavorables en los niveles de fundación propuestos. 1.2.4. AGRESIVIDAD DEL SUELO A LA CIMENTACIÓN De acuerdo al Análisis Químico realizado, el suelo presenta agresión química minima al concreto.

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1.3. INFORMACIÓN PREVIA 1.3.1.

TERRENO A INVESTIGAR a) Ubicación y accesos El terreno donde se desarrolla el presente Estudio de Mecánica de Suelos está ubicado en el pasaje Catacamara del distrito de Urcos, provincia de Quispicanchis, departamento del Cusco, tal como se muestra en la imagen adjunta.

Ubicación y Accesos: EMS Edificación 4 niveles - Dist. URCOS

b) Topografía del Terreno El sector de ubicación de la estructura proyectada se encuentra en una zona de topografía llana; tal como se muestra en las fotografías adjuntas.

Topografía: EMS Edificación 4 niveles – Dist. URCOS

c) La situación legal del terreno. El terreno es propiedad de los solicitantes y según la información proporcionada por los mismos el predio no se encuentra en litigio ni problemas judiciales. “El

EMS no acredita al solicitante la propiedad del terreno en estu dio”.

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1.3.2. DE LA OBRA A CIMENTAR a) Características generales Se proyecta una edificación de cinco (04) niveles.La edificación proyectada estará constituida por un sistema aporticado con obras de Concreto Armado, consistente en: Zapatas, Columnas, Vigas y Lozas de concreto con refuerzo de acero, Escaleras del mismo material. * Referencia: proporcionada por el solicitante.

b) Edificación Especial La edificación proyectada no se clasifica como una edificación especial. c) Movimientos de Tierra Para el desarrollo del EMS se han realizado movimientos de tierra consistente en la excavación de una (01) Calicatas de sección 1.10 m. x 2.40 m. con una profundidad de 2.50 m. d) Tipo de Edificación Para los fines de la determinación del Programa de Investigación Mínimo (PIM)* del EMS (Artículo 11 (11.2)), la edificación será calificada, según la Tabla N° 1, donde A, B y C designan la importancia relativa de la estructura desde el punto de vista de la investigación de suelos necesaria para cada tipo de edificación, siendo el A más exigente que el B y éste que el C. TABLA Nº 1 TIPO DE EDIFICACIÓN CLASE DE ESTRUCTURA

DISTANCIA MAYOR ENTRE APOYOS* (m)

NÚMERO DE PISOS (Incluidos los sótanos) <3

4a8

9 a 12

> 12

APORTICADA DE ACERO

< 12

C

C

C

B

PÓRTICOS Y/O MUROS DE CONCRETO

< 10

C

C

B

A

MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERÍA

< 12

B

A

-

-

BASES DE MÁQUINAS Y SIMILARES

Cualquiera

A

-

-

-

ESTRUCTURAS ESPECIALES

Cualquiera

A

A

A

A

OTRAS ESTRUCTURAS

Cualquiera

B

A

A

A

* Cuando la distancia sobrepasa la indicada, se clasificará en el tipo de edificación inmediato superior. TANQUES ELEVADOS Y SIMILARES

< 9 m de altura

> 9 m de altura

B

A

FUENTE: RNE

Para el EMS se ha determinado que la edificación es del tipo C.

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1.3.3. DATOS GENERALES DE LA ZONA Los datos proporcionados por el solicitante sobre el terreno nos señala lo siguiente: a) Usos anteriores. El terreno donde se proyecta está libre para dar paso a la estructura proyectada, tal como se advierte en las fotografías adjuntas.

Área del Proyecto: EMS Edificación 4 niveles – Dist. URCOS

b) Restos Anteriores En la calicata realizada no se ha hallado restos arqueológicos u obras semejantes que pueda afectar al EMS, tal como se evidencia en las fotografías adjuntas.

Inexistencia de restos arqueológicos: EMS Edificación 4 niveles - Dist. URCOS

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1.3.4. EMS DE LOS TERRENOS COLINDANTES No se ha logrado obtener datos disponibles sobre EMS efectuados sobre los terrenos colindantes. 1.3.5. DE LAS EDIFICACIONES ADYACENTES No existen edificaciones colindantes inmediatas, tal como se advierte en las imagenes adjuntas.

EMS Edificación 4 niveles - Dist. URCOS

1.4. EXPLORACIÓN DE CAMPO -

Se ha realizado un Pozo a Cielo Abierto.

Pozo a Cielo abierto

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1.4.1. Programa de Investigación Mínimo - PIM El Programa de Investigación aquí detallado constituye el programa mínimo requerido por un EMS, siempre y cuando se cumplan las condiciones dadas en el Artículo 11 (11.2a). a) Condiciones de Frontera Tienen como objetivo la comprobación de las características del suelo, Con el supuesto que son iguales a las de los terrenos colindantes ya edificados. Serán de aplicación cuando se cumplan simultáneamente las siguientes condiciones: a-1) Existen en los terrenos colindantes grandes irregularidades como afloramientos rocosos, fallas, ruinas arqueológicas, estratos erráticos, rellenos o cavidades. NO a-2) Existen edificaciones situadas a menos de 100 metros del terreno a edificar que presenten anomalías como grietas o desplomes originados por el terreno de cimentación. NO a-3) El tipo de edificación (Tabla N° 1) a cimentar es de la misma o de menor Exigencia que las edificaciones situadas a menos de 100 metros. SI a-4) El número de plantas del edificio a cimentar (incluidos los sótanos), la modulación media entre apoyos y las cargas en éstos son iguales o inferiores que las correspondientes a las edificaciones situadas a menos de 100 metros. SI a-5) Las cimentaciones de los edificios situados a menos de 100 metros y la prevista para el edificio a cimentar son de tipo superficial. SI a-6) La cimentación prevista para el edificio en estudio no profundiza respecto de las contiguas más de 1,5 metros. SI

b) Número «n» de puntos de Investigación El número de puntos de investigación se determina en la Tabla Nº 02 en función del tipo de edificación y del área de la superficie a ocupar por éste. TABLA Nº 2 NÚMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACION Número de Tipo de Edificación puntos de investigación (n) A

1 cada 2 2 5 m².

B

1 cada 450 m²

C

1 cada 800 m²

Urbanizaciones para 3 por cada Ha. de terreno Viviendas Unifamiliares habilitado de hasta 3 pisos (n) no será menor de 3, excepto si la edificación es menor o igual a 4 niveles FUENTE: RNE

El número de puntos de investigación determinado es de

01.

9 [email protected]


c) Profundidad «p» mínima a alcanzar en cada punto de Investigación La profundidad mínima de investigación se ha determinado tomando en Consideración lo establecido en el RNE estableciéndose lo siguiente: p = 5.00 m. (Pozo a Cielo Abierto de 2.50 m.; llegándose a una profundidad de exploración de hasta 5.00 m. con PDL). 1.4.2. Trabajos Realizados

“In

Situ”

Para efectos de análisis del presente Estudio de Suelos, se han realizado un (01) punto de exploración. El punto de prospección se ubica cubriendo el área de emplazamiento de la futura intervención y/o construcción de estructura. Se detalla a continuación el número de calicatas exploradas. Calicata 01.- Pozo a Cielo Abierto, realizado de forma manual hasta 2.50 m. de profundidad; de sección rectangular. Denominándose : C – 01.

Pozo a cierlo abierto In Situ – EMS Edificación 4 niveles- Dist. URCOS

1.4.3. Ensayos Realizados

“In Situ”

a) Descripción e identificación de suelos (Procedimiento visual –manual) De acuerdo a la Norma NTP 339.150 (ASTM D 2488)

En el punto de exploracion se realizó un perfilaje minucioso, el cual incluyó el registro cuidadoso de las características de los suelos que conforman cada estrato del perfil del suelo, la clasificación visual de los materiales encontrados de acuerdo con los procedimientos del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos.

b) Extracción de Muestras Representativas De acuerdo a la Norma NTP 339.159 (DIN 4094)

Se han realizado la extraccion de las muestras de suelo de acuerdo a lo establecido en la Tabla Nº 03, realizandose la siguiente codificacion:

PE – 01: Muestra inalterada/alterada en bloque: Mib – 01/Mab-01. 10 [email protected]


TIPO DE MUESTRA Muestra inalterada en bloque (MIB)

Muestra alterada en Bolsa de plástico (Mab)

TABLA N° 03 EXTRACCION Y TRANSPORTE DE MUESTRAS NORMA FORMAS DE ESTADO DE CARACTERISTICAS APLICABLE OBTENER Y LA TRANSPORTAR MUESTRA NTP 339.151 Bloques Inalterada Debe mantener inalteradas las (ASTM D4220) Propiedades físicas y mecánicas del Prácticas suelo en su estado natural al Normalizadas momento del muestreo (Aplicable para la solamente a suelos cohesivos, rocas Preservación y blandas o suelos granulares finos suficientemente cementados para Transporte de permitir su obtención). Muestras de Suelos

NTP 339.151 (ASTM D4220) Prácticas Normalizadas para la Preservación y Transporte de Muestras de Suelos

Con bolsas de plástico

Alterada

Debe mantener inalterada la granulometría del suelo en su estado Natural al momento del muestreo.

FUENTE: RNE

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1.5. Ensayos de Laboratorio Descripción de los ensayos efectuados, con referencia a las Normas empleadas. 1.5.1. Ensayo de Contenido de Humedad. De acuerdo a la Norma NTP 339.127 (ASTM D-2216).

En mecánica de Suelos se conoce como Contenido de Agua o Humedad del Suelo a la relación entre el peso del agua contenida en el mismo y el peso de la fase sólida expresado en %. Se realiza el ensayo con fines de determinar la variación de la humedad en el terreno de fundación y también para ver si existe napa freática. (Fotografía adjunta con instrumental utilizado en los Ensayos de Laboratorio).

1.5.2. Ensayo de Análisis Granulométrico. De acuerdo a la Norma NTP 339.128 (ASTM D-422-63).

Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o SUCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis. Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. (Fotografía adjunta, Tamices utilizados en los Ensayos de Laboratorio).

1.5.3. Ensayo de Límite Líquido. De acuerdo a la Norma NTP 339.129 (ASTM D-4318).

A los suelos de grano fino se les pueden dar consistencias semilíquidas mezclándolas con agua. Cuando este contenido de humedad se reduce por evaporación y volvemos a mezclar la muestra, obtenemos un material plástico. Si el contenido de agua se reduce más, el material se hace sólido y se rompe o desmigaja cuando se deforma. Se realizan los Ensayos con fines de Clasificación de Suelos. (Fotografía adjunta, equipo Cuchara de Casa Grande utilizado en los ensayos de Laboratorio).

1.5.4. Ensayo de Límite Plástico. De acuerdo a la Norma NTP 339.129 (ASTM D-4318).

Con fines de medición de la plasticidad se toma el criterio desarrollado por Atterberg, quien señala en primer lugar que la plasticidad no es una propiedad permanente, sino circunstancial y depende de su contenido de humedad. (Fotografía adjunta, ensayo de límite plástico en Laboratorio).



1.5.5. Ensayo de Corte Directo. De acuerdo a la Norma NTP 339.171 (ASTM D-3080)

Con fines de medición de los Parámetros de Resistencia Mecánica; Ángulo de Fricción Interna y Cohesión (c) en Muestra de Suelo Inalterada (MIB), obtenida in situ del lugar de emplazamiento de la estructura proyectada. (Fotografía adjunta, Equipo de Corte Directo utilizado en La boratorio).

Ensayos de Corte Directo - EMS Edificación 4 niveles- Dist. URCOS

El presente Estudio se ha realizado considerando la Norma E-50 y los Ensayos de Laboratorio fueron realizados de acuerdo con las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) respectivas y con los resultados obtenidos se procedió a efectuar una comparación con las características de los suelos obtenidas en el campo y las compatibilizaciones correspondientes en los casos en que fue necesario para obtener los perfiles de suelos definitivos, que son los que se presentan.



1.6. Resultados Obtenidos. 1.6.1. Ensayos de caracterización. Se presenta en los cuadros resumen, los resultados obtenidos a partir de los Ensayos realizados en Laboratorio en los niveles de fundación propuestos.

ESTRATO PROFUNDIDAD Nº

MUESTRA

POZO

1

C-01

E-02

Pozo y/o Calicata (C)

Nº

Cu

Cc

C-01

E-02

237.41

0.05

0.30 – 2.50

C. A.

LP

LL

%

%

%

17.3

CLASIFICACION SUCS SM

17

35

IP 18

Descripción

Color

Arena limosa

Marrón oscuro

1.7. Perfil Del Suelo El perfil del suelo registrado en las calicatas hasta la profundidad de exploración, está conformado de la siguiente forma: (VER PERFILES ESTRATIGRAFICOS)



1.8. Nivel de la Napa Freática En las Calicatas: C-01 efectuada no se detectó Nivel Freático a la profundidad de: 2.50 m. Se evidencia lo descrito en las Fotografías adjuntas.

Verificación de Nivel de Napa freática - EM S Edificación 4 nveles - Dist. URCOS

1.9. Efecto del Sismo De acuerdo a la Zonificación Sísmica del Perú, establecido en la Norma de Diseño Sismo Resistente E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones (Tabla Nº 03), la Región Cusco se encuentra en la Zona 2 (Sismicidad Media), con Aceleraciones Máximas que varían entre 0.18 a 0.19, del Plano de Aceleraciones Máximas Normalizadas. (Fuente: Pontificia Universidad Católica del Perú – ver ANEXO).

Mapa Nº 01



Tabla Nº 04 FACTORES DE ZONA ZONA Z 4 0.45 3 0.35 2 0.25 1 0.10 Fuente: RNE

De acuerdo al emplazamiento de la estructura proyectada se encuentra ubicada en la Zona 2, respecto al Mapa de Zonificación Sísmica (Mapa Nº 01); y considerando los Factores de Zona, referidos en la Tabla Nº 03, le corresponde una sismicidad media y un factor de zona Z=0.25 , tal como se detalla a continuación. FACTORES DE ZONA ZONA Z 2

0.25

Parámetros de Suelo:

FUENTE: RNE

Respecto a los Parámetros del Suelo, referidos en la Tabla Nº 4 (normas de Diseño Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Edificaciones - RNE), al suelo de cimentación de la estructura proyectada en estudio le corresponde un perfil de suelo Tipo S2 (Suelos intermedios), con un periodo Tp(s) = 0.6 seg. y Factor de Suelo S=1.2 con un Factor de Amplificación Sísmica C = 1.05; tal como se detalla a continuación.

PARAMETROS DEL SUELO Tipo

S2

Descripción

Tp (s)

S

Suelos Intermedios

0.6

1.2

Los estratos de suelos ubicados debajo del nivel freático son medianamente sensibles a la Licuefacción de Suelos.


2. CÁLCULO Y ANALISIS DE LA CIMENTACION

2. CALCULOS Y ANALISIS DE LA CIMENTACION PARA EDIFICACIÓN 2.1 Prof. Encaje: 5.0 m. DATOS GENERALES ====================================================== Ancho cimentación 2.5 m Largo cimentación 2.5 m

Profundidad plano de cimentación Altura de encaje

2.5 m 2.5 m

Inclinación plano de cimentación 0.0° Inclinación talud 0.0° Factor de seguridad (Fc) 4.0 Factor de seguridad (Fq) 4.0 Factor de seguridad (Fg) 4.0 Aceleración máxima horizontal 0.25 Asientos después de T años 10.0 ========================================================

ESTRATIGRAFIA TERRENO DH: Espesor del estrato; Gam: Peso específico; Gams: Peso específico saturado; Fi: Ángulo de rozamiento interno; Ficorr: Ángulo de rozamiento interno corregido según Terzaghi; c: Cohesión; c Corr: Cohesión corregida según Terzaghi; Ey: Módulo elástico; Ed: Módulo edométrico; Ni: Poisson; Cv: Coef. Consolidacion. Primaria; Cs: Coef. Consolidación secundaria; cu: Cohesión sin drenar DH Gam Gams (m) (Kg/m³) (Kg/m³) 0.3 1440.0 1550.0 2.5 1720.0 1960.0

Fi Fi Corr. c c Corr. (°) (°) (Kg/cm²) (Kg/cm²) 0.0 0 0.26 0.27 28.23 28.2 0.35 0.36

Acciones de proyecto - Estado límite de daño [S.L.D.] ====================================================== Fuerza vertical [V] 55000.0 Kg Fuerza horizontal [HB] 0.0 Kg Fuerza horizontal [HL] 0.0 Kg Excentricidad en B [eB] 0.0 m Excentricidad en L [eL] 0.0 m ======================================================

Acciones de proyecto - Estado límite último [S.L.U.] ====================================================== Fuerza vertical [V] 55000.0 Kg Fuerza horizontal [HB] 0.0 Kg Fuerza horizontal [HL] 0.0 Kg Excentricidad en B [eB] 0.0 m Excentricidad en L [eL] 0.0 m ======================================================

cu (Kg/cm²) 0.0 0.0

Ey (Kg/cm²) 0.0 0.0

Ed (Kg/cm²) 50.0 80.0

CARGA ÚLTIMA SEGÚN MEYERHOF (1963) (Condición drenada) ====================================================== Factor Nq 14.72 Factor Nc 25.80 Factor Ng 16.72 Factor Sc 1.28 Factor Dc 1.90 ====================================================== Presión última 1.5 Kg/cm²

Presión admisible

0.5 Kg/cm²

======================================================

COEFICIENTE DE ASENTAMIENTO BOWLES (1982) SIN CORRECCIÓN GEOMÉTRICA ====================================================== k 0.0 Kg/cm³ ======================================================

ASIENTOS POR ESTRATO *Asiento edométrico calculado con: Método logarítmico de Terzaghi Z: Profundidad promedio del estrato; Dp: Incremento de tensiones; Wc: Asiento de consolidación; Ws: Asiento secundario (deformaciones viscosas); Wt: Asiento total. Estrato

2

Z (m)

Tensión (Kg/cm²) 2

0.604

Dp (Kg/cm²) 0.261

Método

Edométrico

Wc (cm) 0.776

Ws (cm)

Wt (cm) 0.0

0.776

Asiento total Wt=0.776 cm

3. PLANOS Y CROQUIS PERFIL ESTRATIGRAFICO

3. PLANOS O CROQUIS Y PERFIL ESTRATIGRAFICO. A continuación se tiene los Planos o Croquis de ubicación del Proyecto y distribución de los puntos de investigación, asimismo los perfiles estratigraficos de los suelos. 3.1.

Plano de Ubicación del Programa de Exploración Croquis de Ubicación de los puntos de exploración:

Ubicación de Calicata prospectada In Situ - EMS Edificación 4 niveles - Dist. URCOS


3.2.

Perfil estratigráfico por punto investigado. Se muestran a continuación los perfiles estratigráficos en los puntos investigados. 0. 0

COBERTURA SEDIMENTARIA , EN MATRIZ DE ARE AN CON GRAVA, COLOR MARRÓN CLARO m c 0

1 4

40 .

GP, GRAVA MAL GRADUADA CON ARENA, COLOR MARRÓN OSCURO

3 1

4 2

2

1.6 M

2.50 M 400.0


4. RESULTADO DE LOS ENSAYOS IN SITU Y DE LABORATORIO

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS - PROYECTO: “EDIFICACI N VIVIENDA” UBICACIÓN: PASAJE CATACAMARA- DIST. UCOS – PROV. CUSCO – REGIÓN CUSCO.

4. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS «IN SITU» Y DE LABORATORIO. 4.1.

Resultados de los Ensayos “In Si tu ” Se muestran a continuación los resultados de los ensayos in situ realizados con PDL.

4.2.

Resultados de los Ensayos de Laboratorio. Se muestran a continuación los gráficos y resultados obtenidos en el Laboratorio.

38

RESUMEN

CODIGO : REVISION :

CARACTERISTICAS FISICAS y CLASIFICACION

PAGINA 1 : de 10

.

"EDIFICACIÓN DE VIVIENDA DE 4 NIVELES"

Proyecto :

Fecha : MAYO 2017

URCOS

Distrito :

Provincia : QUISPICANCHIS

MUESTRA

Nº

ESTRATO

PROFUNDIDAD

C. A. %

3

C-01

E-02

0,30 – 2.50

17.3

LP % 17

Region

LL % 35

IP 18

Motivo : Estudio Geotecnico

: CUSCO

Cu

Cc

CLASIFICACION SUCS

4.09

0.63

SM

Descripcion Arena limosa

Color Marrón oscuro

CODIGO :

CONTENIDO DE HUMEDAD

REVISION :

NTP-339.127 - ASTM-D2216 Proyecto Distrito

: "EDIFICACIÓN VIVIENDA 4 NIVELES" : URCOS

Provincia Region

: QUISPICANCHIS : CUSCO

MUESTRA :

1

Pozo

C-01

Estrato :

Fecha : Motivo : Resp. Lab.: Esp. Geot.:

PAGINA :

MAYO 2017 Estudio Geotecnico M.O.P. A.A.A.

E-02

PROF. (m.):

MUESTRA Peso de la Capsula (gr) Peso de la Capsula+Suelo Humedo (gr) Peso de la Capsula+ Suelo Seco (gr) Peso del Suelo Seco (gr) Contenido de Humedad (w)

CONTENIDO DE AGUA 32.4 32.35

32.3 32.27 %

32.2 E

N A U A

G

32.1 E D O N

ID

32.0 T

E N O C

31.9 31.8

1

2 MUESTRA

2 de 10

0,40 - 4,00

1

2

20.76 90.71 59.09 38.33 32.27

21.72 92.37 60.62 38.90 32.35

32.31

ANALISIS GRANULOMETRICO

CODIGO :

POR TAMIZADO (VIA HUMEDA)

REVISION :

NTP-339.128 - ASTM-D4318 Proyecto Distrito Provincia Region POZO : Codigo :

: : : :

"EDIFICACI N DE VIVIENDA DE 4 NIVELES "

URCOS QUISPICANCHIS CUSCO 3 C-03

Fecha : Motivo : Resp. Lab.: Esp. Geot.: Estrato :

E-02

100

SM

D60

s p

50 e u q %

40 30

D30

20 10

D30 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.000

70

a

0.00 0.00 0.00 7.24 58.58 16.21 15.18 39.48 24.94 19.74 15.37 49.35 70.48 4.91 321.48

D60

80

60

Peso Retenido

76.20 50.80 25.40 19.05 9.53 6.35 4.75 2.38 1.19 0.59 0.30 0.15 0.07 0.0

90

a

CLASIFICACI N SUCS:

707.00

321.48

Abertura del Tamiz Tamiz mm. 3" 2" 1" 3/4" 3/8" 1/4" #4 #8 # 16 # 30 # 50 # 100 # 200 cazuela

MAYO 2017 Estudio Geotecnico M.O.P. A.A.A.

Peso de la Muestra: (gr.) inicial :

desp de lavar :

PAGINA :10 de 10

.

Peso Corre ido 0.00 0.00 0.00 7.24 58.58 16.21 15.18 39.48 24.94 19.74 15.37 49.35 70.48 390.43 707.00

Retenido %

Pasante %

0.00 0.00 0.00 1.02 8.29 2.29 2.15 5.58 3.53 2.79 2.17 6.98 9.97 55.22 100.00

100.00 100.00 100.00 98.98 90.69 88.40 86.25 80.67 77.14 74.35 72.17 65.19 55.22 0.00

Arena con limo GRAVA 4%

FINOS 65%

D10 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041

AREN A 31%

D60 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025

100 0.041 0.041 0.041

30 30 0 30

100 0.025 0.025 0.025 0.025

10 10 0 10 10

D10

0

10.00

60 60 0 60

D30

D10

100.00

100 0.104 0.104 0.104

0.104

1.00

0.10

0.041 0.025

0.01

0.00

Diametro de los tamices (mm)

-

D60

D30

D10

0.104

0.041

0.025

Cu 4.09

Cc 0.63

GRAVA

ARENA

FINOS

03.75

31.03

65.22

CODIGO : REVISION : PAGINA :

ENSAYO DE CORTE DIRECTO Proyecto :: "EDIFICACIÓN VIVIENDA 4 NIVELES" Distrito : URCOS Provincia : QUISPICANCHIS Region : CUSCOS Muestra :

1

Pozo : C-01

TIPO ----> Diametro Area Altura Volumen Peso P.V Lect. Def. -2 x 10 (pulg). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Circular = 5 = 19.63 = 3.80 = 74.61 150.89 =

10 Lec. carga div 0 12 18 24 31 36 39 40 40 38 35

Lec. carga kg 0 1.90 2.94 3.77 4.81 5.63 6.05 6.19 6.12 5.84 5.43

kg Deform. Muestra mm 0 0.254 0.508 0.762 1.016 1.27 1.524 1.778 2.032 2.286 2.54

1 de 8

Fecha : MAYO 2017 Motivo : Estudio Geotecnico Resp. Lab.: M.O.P. Esp. Geot.: A.A.A. Estrato :

cm 2 cm cm cm3 gr

E-02

PROF. (m.): 0.50 - 2.50

Ensayo Nº D:

Carga (kgf) = A0+A1*X 1+A2*X 2+A3*X 3 A0 = 0.1666 A1 = 0.1507 A2 = -6.15479E-06 A3 = 1.60057E-09

1

2.02 tn/m

3

2

0.51 kg/cm ; ESF. VERTICAL Area Carga Tot. Def. S/muestra Vertical -2 cm2 x 10 (pulg). Kpa 0.000 0.000 0.00 19.634 9.478 0.00 19.634 14.661 0.00 19.634 18.806 0.00 19.634 23.985 0.00 19.634 28.126 1.00 19.634 30.195 1.00 19.634 30.885 1.00 19.634 30.540 2.00 19.634 29.161 2.00 19.634 27.091 2.00

35.000

30.000

25.000

20.000 A G R

15.000 A C

10.000

5.000

0.000 0

50

100

150

DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL

CAMBIO DE VOLUMEN 2.50 2.00 .

1.50 p

1.00

u

gl 20

0.50 1 x h D

CAMBIO DE VOLUMEN

0.00 0

50

100

150

5. PANEL FOTOGRAFICO

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS - PROYECTO: “EDIFICACI N VIVIENDA” UBICACIÓN: PASAJE CATACAMARA - DIST. URCOS – PROV. CUSCO – REGIÓN CUSCO. .

POZO Nº 01 Vista de la ubicación de la calicata.

Mayo 2017


POZO Nº 01 Vista de la Extracción de muestras para su posterior análisis en el Laboratorio de Suelos.

POZO Nº 02 Vista de la muestra extraida.

Mayo 2017


POZO Nº 03 Vista de la Extracción de muestras para su posterior análisis en el Laboratorio de Suelos.

ENSAYOS DE LABORATORIO Vista del Ensayo de Determinación del Contenido de Humedad realizado a las muestras del Estudio. Mayo 2017


ENSAYOS DE LABORATORIO Vista del Ensayo de Determinación del Contenido de Humedad realizado a las muestras del Estudio.

ENSAYOS DE LABORATORIO Vista del Ensayo de Análisis Granulométrico realizado a la muestra C-01 E-2 del Estudio.

Mayo 2017


ENSAYOS DE LABORATORIO Vista del Ensayo de Corte Directo, realizado a la Muestra C-01 E-1 del Estudio.

ENSAYOS DE LABORATORIO Vista del detalle del Ensayo de Corte Directo, realizada a la muestra C-01 E-1 del Estudio.

Mayo 2017


ENSAYOS DE LABORATORIO Vista de pastillas cilíndricas de la muestra C-01 E-1 del Estudio después del Ensayo de Corte Directo.

ENSAYOS DE LABORATORIO Vista del Ensayo de Corte Directo, realizado a la Muestra C-01 E-1 del Estudio.

Mayo 2017


ENSAYOS DE LABORATORIO Vista del detalle del Ensayo de Corte Directo, realizada a la muestra C-01 E-01 del Estudio.

ENSAYOS DE LABORATORIO Vista de pastillas cilíndricas de la muestra C-01 E-01 del Estudio después del Ensayo de Corte Directo.

Mayo 2017

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS - PROYECTO: “EDIFICACI N VIVIENDA 4 NIVELES – DIST. URCOS – PROV. QUISPICANCHIS – REGIÓN CUSCO.

6. CONCLUSIONES 

El sub suelo en el área del presente Estudio de Mecánica de Suelos, presenta la siguiente Estratigrafía, en función de los resultados de Clasificación de Suelos:

Perfil de Suelos Pozos y/o Calicatas (C)

E – 1

Caracterización de Estratos Profundidad Composición Cobertura organica, en matriz de con 0.00 m. – 0.30 m. Arena con limo ; color Marrón claro.

E – 2

0.30 m. – 2.50 m.

Estrato (E)

C-01



Arena limoso (SM); de color Marrón oscuro.

Se ha realizado Ensayos de Clasificación de Suelos en los estratos de apoyo de la cimentación, habiéndose hallado los resultados siguientes: ESTRATO PROFUNDIDAD Nº

C. A.

LP

LL

%

%

%

17.3

17

35

MUESTRA

POZO

1

C-01

E-02

Pozo y/o Calicata (C)

Nº

Cu

Cc

CLASIFICACION SUCS

C-01

E-02

237.41

0.05

SM

0.40 – 4.00

Descripción Areana Limosa

IP 18

Color Marrón oscuro





Se ha realizado Ensayos de Resistencia Mecánica, habiéndose hallado los resultados siguientes. Los parámetros que se presentan corresponden a los obtenidos a partir de los ensayos de Corte Directo en Laboratorio, más desfavorables, en los niveles de fundación previstos.

Pozos y/o Calicatas (C)

Caracterización de Estratos Profundidad φ C o Kg/cm2 ()

Estrato (E)

γ

tn/m

γsat

3

tn/m3

E – 1

0.00 m. – 0.30 m.

29.0

-

1.54

1.59

E – 2

0.30 m. – 2.50 m.

28.20

-

1.79

1.86

C-01



Se ha calculado la Capacidad de Carga Admisible del Suelo a diferentes profundidades. Para Edificación: Prof. de Cimentación

Q admisible 2

Asentamiento

(kg/cm )

(cm)

2. 00

0.40

2.9

2.50

0.50

2.5

(metros)

Se ha hallado la capacidad de carga admisible de diseño considerando falla por corte, y dada la naturaleza suelo. Se recomienda realizar la cimentación a partir de -2.50 m. (Df = 2.50) para la edificación del nivel actual de la superficie del terreno, considerando zapatas aislados conectadas y/o similar para la edificación y Cimientos Corridos. 

El asentamiento máximo no sobrepasa el límite permitido de 2.54 cm.

 En las Calicatas efectuadas se detectó Nivel Freático a la profundidad de

exploración promedio de 2.50 m. 

En todos los casos, la cimentación se deberá apoyar en el estrato de Arena limosa (SM) ; de hallarse otros suelos más desfavorables, se recomienda considerar sub zapatas de concreto ciclopeo en altura de hasta 1.0 m. y/o hasta hallar suelo competente.



Con respecto a los criterios de diseño sísmico, el ámbito de estudio se encuentra

ubicado en la zona 2 Del Mapa de Zonificación Sísmica del Perú; para la determinación de la Fuerza Sísmica Horizontal se empleará un factor se suelo S = 1.20 para un periodo predominante Ts = 0.60 seg. y un factor de zona con un valor de Z = 0.60 g. 44 [email protected]




Deberá eliminarse el material INADECUADO, tal como lo señala la Norma E.050 de Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones, en su Capítulo 4 (Cimentaciones Superficiales), Numeral 4.3 (Profundidad de Cimentación): “No debe cimentarse sobre turba, suelo orgánico, tierra vegetal, desmonte o relleno sanitario, ni rellenos sanitarios. Estos materiales inadecuados deberán ser removidos en su totalidad, antes de construir la edificación y remplazados con material que cumplan con el indicado en la sección 4.4.1”.

RECOMENDACIONES GENERALES: 

Durante los trabajos de movimiento de tierras con fines de cimentación, se recomienda preveer sistemas de entibamiento en las excavaciones de las zanjas. Una vez aperturadas éstas se debe proceder con el vaceado de las cimentaciones de inmediato, evitando dejar las zanjas aperturadas por mucho tiempo y utilizar un adtivo para el concreto como un impermeabilizante.



Para mejorar la Interacción de las estructuras de cimentación con el suelo, y homogeneizar el mismo, se recomienda previo a la construcción de las cimentaciones compactar el suelo de apoyo de la cimentación que en este caso se recomienda una platea de cimnetacion.



Previa a la ejecución de pisos (pisos interiores y veredas), se debe de eliminar el material relleno superficial y reemplazarlo por material de cantera de base (de acuerdo a especificaciones técnicas de material para base), el mismo que debe ser compactado al 90% de su densidad máxima seca proctor.



Los estudios realizados corresponden a la estratigrafía del suelo en puntos específicos; sin embargo, durante los trabajos de movimiento de tierras con fines de cimentación, se verá en forma masiva todo el suelo. En tal sentido, si durante el proceso constructivo se hallasen suelos diferentes a los descritos en el presente informe, se debe contactar oportunamente con el suscrito para realizar las recomendaciones correspondientes.



Se recomienda la participación de una supervisión profesional para la etapa de construcción, así como la participación necesaria de un laboratorio de control de calidad de materiales durante la ejecución de la obra.



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.


ANEXOS

LOAD CAP

CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA Y ASIENTOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES

47

CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA Y ASIENTOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES

CARGA ÚLTIMA DE CIMENTACIONES SOBRE TERRENO La carga última de una cimentación superficial se puede definir como el valor máximo de la carga con el cual en ningún punto del subsuelo se alcanza la condición de rotura (método de Frolich), o también refiriéndose al valor de la carga, mayor del anterior, para el cual el fenómeno de rotura se extiende a un amplio volumen del suelo (método de Prandtl e sucesores). Prandtl ha estudiado el problema de la rotura de un semiespacio elástico como efecto de una carga aplicada sobre su superficie con referencia al acero, caracterizando la resistencia a la rotura con una ley de tipo:

 = c +   tg 

válida también para los suelos.

Las hipótesis y las condiciones dictadas por Prandtl son las siguientes: Material carente de peso y por lo tanto =0 Comportamiento rígido - plástico  Resistencia a la rotura del material expresada con la relación =c +   tg   Carga uniforme, vertical y aplicada en una franja de longitud infinita y de ancho 2b (estado de deformación  plana) Tensiones tangenciales nulas al contacto entre l a franja de carga y la superficie límite del semiespacio. 

En el acto de la rotura se verifica la plasticidad del material contenido entre la superficie límite del semiespacio y la superficie GFBCD. En el triángulo AEB la rotura se da según dos familias de segmentos rectilíneos e inclinados en 45°+ /2 con respecto al horizontal. En las zonas ABF y EBC la rotura se produce a lo largo de dos familias de líneas, una constituida por segmentos rectilíneos que pasan respectivamente por los puntos A y E y la otra por arcos de familias de espirales logarítmicas. Los polos de éstas son los puntos A y E . En los triángulos AFG y ECD la rotura se da en segmentos inclinados en ±(45°+  /2) con respecto a la vertical. 2b

G

A

F

E

B

D

C

Individuado así el volumen de terreno llevado a rotura por la carga límite, éste se puede calcular escribiendo la condición de equilibrio entre las fuerzas que actúan en cualquier volumen de terreno delimitado debajo de cualquiera de las superficies de deslizamiento. Se llega por lo tanto a una ecuación q =B  c, donde el coeficiente B depende solo del ángulo de rozamiento  del terreno.

 tg  2 (45    / 2)  1 tg  

B  cot g  e 

48

Para  =0 el coeficiente B es igual a 5.14, por lo tanto q=5.14  c. En el otro caso particular de terreno sin cohesión (c=0, 0) resulta q=0. Según la teoría de entonces posible aplicar ninguna carga en la superficie límite de un terreno incoherente.

Prandtl, no sería

En esta teoría, si bien no se puede aplicar prácticamente, se han basado todas las investigaciones y los métodos de cálculo sucesivos. En efecto Caquot se puso en las mismas condiciones de Prandtl, a excepción del hecho que la franja de carga no se aplica sobre la superficie límite del semiespacio, sino a una profundidad h, con h  2b; el terreno comprendido entre la superficie y la profundidad h tiene las siguientes características: 0, =0, c=0 es decir un medio dotado de peso pero sin resistencia. Resolviendo las ecuaciones de equilibrio se llega a la expresión: q = A  1 + B  c que de seguro es un paso adelante con respecto a Prandtl, pero que todavía no refleja la realidad.

Método de Terzaghi (1955) Terzaghi, prosiguiendo el estudio de Caquot, ha aportado algunos cambios para tener en cuenta las características efectivas de toda la obra de cimentación - terreno. Bajo la acción de la carga transmitida por la cimentación, el terreno que se encuentra en contacto con la cimentación misma tiende a irse lateralmente, pero resulta impedido por las resistencias tangenciales que se desarrollan entre la cimentación y el terreno. Esto comporta un cambio del estado tensional en el terreno puesto directamente por debajo de la cimentación; para tenerlo en cuenta, Terzaghi asigna a los lados AB y EB de la cuña de Prandtl una inclinación  respecto a la horizontal, seleccionando el valor de  en función de las características mecánicas del terreno al contacto terreno-obra de cimentación. De esta manera se supera la hipótesis 2 =0 para el terreno por debajo de la cimentación. Admitiendo que las superficies de rotura resten inalteradas, la expresión de la carga última entonces es: q =A    h + B  c + C   b donde C es un coeficiente que resulta función del ángulo de rozamiento interno  del terreno puesto por debajo del nivel de cimentación y del ángulo  antes definido; b es la semianchura de la franja. Además, basándose en datos experimentales, Terzaghi pasa del problema plano al problema espacial introduciendo algunos factores de forma. Una sucesiva contribución sobre el efectivo comportamiento del terreno ha sido aportada porTerzaghi. En el método de Prandtl se da la hipótesis de un comportamiento del terreno rígido-plástico, en cambio Terzaghi admite este comportamiento en los terrenos muy compactos. En éstos, de hecho, la curva cargas-asentamientos presenta un primer tracto rectilíneo, seguido por un breve tracto curvilíneo (comportamiento elástico-plástico); la rotura es instantánea y el valor de la carga límite resulta claramente individuado (rotura general). En un terreno muy suelto en cambio la relación cargas-asentamientos presenta un tracto curvilíneo acentuado desde las cargas más bajas por efecto de una rotura progresiva del terreno (rotura local). Como consecuencia la individualización de la carga límite no es tan clara y evidente como en el caso de los terrenos compactos. Para los terrenos muy sueltos, Terzaghi aconseja tener en consideración la carga última; el valor que se calcula con la fórmula anterior pero introduciendo valores reducidos de las características mecánicas del terreno y precisamente: tg rid = 2/3 tg  e crid = 2/3c Haciendo explícitos los coeficientes de la fórmula anterior, la fórmula de Terzaghi se puede escribir así: qult = c  N c  sc +   D  N q + 0.5    B  N   s donde:

49

N q

a

a



2

2 2 cos (45   / 2)

 e (0.75  / 2) tan 

N c

 ( N q  1)cot 

N 



tan   K p  2  cos 2 



 1

Fórmula de Meyerhof (1963) Meyerhof propuso una fórmula para calcular la carga última parecida a l a de Terzaghi. Las diferencias consisten en la introducción de nuevos coeficientes de forma. Introdujo un coeficiente sq que multiplica el factor Nq, factores de profundidad di y de pendencia ii para el caso en que la carga trasmitida a la cimentación sea inclinada en la vertical. Los valores de los coeficientes N se obtuvieron de Meyerhof hipotizando varios arcos de prueba BF (v. mecanismo Prandtl), mientras que el corte a lo largo de los planos AF tenía valores aproximados. A continuación se presentan los factores de forma tomados de Meyerhof, junto con la expresión de la fórmula. Carga vertical Carga inclinada

qult = c  N c  sc  d c+   D  N q sq d q+ 0.5 B N   s qul t =c  N c  ic  d c+   D  N q  iq  d q + 0.5  B  N id  N q

 e tan  tan 2 45   / 2

N c

 ( N q  1) cot 

N 

  N q  1tan 1.4 

 d 

factor de forma: B

s c

 1  0.2k p

s q

 s  1  0.1k p

para   10

L B L

para   0

factor de profundidad: D

dc

 1  0.2 k p

dq

 d   1  0.1 k p

dq

 d   1

B D

para   10

B para   0

inclinación:

50

2

ic

    i  1    90 

   i  1      i

2 para   0 para   0

 0

donde :



2 K p = tan (45°+ /2) = Inclinación de la resultante en la vertical.

Fórmula de Hansen (1970) Es una extensión ulterior de la fórmula de Meyerhof ; las extensiones consisten en la introducción de bi que tiene en cuenta la eventual inclinación en la horizontal del nivel de cimentación y un factor gi para terreno en pendencia. La fórmula de Hansen vale para cualquier relación D/B, ya sean cimentaciones superficiales o profundas; sin embargo el mismo autor introdujo algunos coeficientes para poder interpretar mejor el comportamiento real de la cimentación; sin éstos, de hecho, se tendría un aumento demasiado fuerte de la carga última con la profundidad. Para valores de D/B <1 D

dc

 1  0.4

dq

 1  2 tan  (1  sin  ) 2

B D B

Para valores D/B>1: dc

 1  0.4 tan1

dq

 1  2 tan  (1  sin  ) 2 tan1

D B D B

En el caso  = 0 ------------------------------------------------------------------------------------------- D/B 0 1 1.1 2 5 10 20 100 -------------------------------------------------------------------------------------------d' c 0 0.40 0.33 0.44 0.55 0.59 0.61 0.62 ------------------------------------------------------------------------------------------- En los factores siguientes las expresiones con ápices (') valen cuando =0. Factor de forma:

51

' s 'c

 0.2

s c

 1 

s c

 1

sq

 1 

s

B L

N q B N c L para cimentaciones continuas B

tan 

L

 1  0.4

B L

Factor de profundidad:

' d 'c

 0.4k

dc

 1  0.4k

dq

 1  2 tan  (1  sin  )k

d 

 1 para D

k



k

 tan 1

B

si

cualquier

D



 1

B D

si

D B

B

1

Factores de inclinación de la carga ' ic

 0.5  0.5 1 

ic

 iq 

H A c a f

1  iq N q

1

  0.5 H   i q  1    V  A f c a cot        0.7 H i  1   V  A f c a cot    

5





i

5

(0.7   / 450) H  1    A a f    c cot    V  

(  0) 5 (  0)

Factores de inclinación del terreno (cimentación sobre talud):  ' g c  147



g c

 1

g q

 g   (10.5 tan  ) 5

147

52

Factores de inclinación del nivel de cimentación (base inclinada) b c'

  147

bc

 1 



bq

147  exp(2 tan  )

bq

 exp(2.7 tan  )

Fórmula de Vesic (1975) La fórmula de Vesic es análoga a la fórmula de Hansen, con Nq y Nc como en la fórmula de Meyerhof y N como se indica a continuación: N=2(Nq+1)*tan() Los factores de forma y de profundidad que aparecen en las fórmulas del cálculo de la capacidad portante son iguales a los propuestos por Hansen; en cambio se dan algunas diferencias en los factores de inclinación de la carga, del terreno (cimentación en talud) y del plano de cimentación (base inclinada).

Factor de corrección en condiciones sísmicas. Criterio de Vesic Según este autor, para tener en cuenta el fenómeno del aumento del volumen en el cálculo de la capacidad portante es suficiente disminuir en 2° el ángulo de rozamiento interno de los estratos de cimentación. La limitación de esta sugerencia está en el hecho que no toma en cuenta la intensidad de la fuerza sísmica (expresado con el parámetro de la aceleración sísmica horizontal máxima). Este criterio se confirma en las observaciones de diferentes eventos sísmicos.

Criterio de Sano El autor propone disminuir el ángulo de rozamiento interno de los estratos portantes de una cantidad dada por la relación: D p

 A   arctg  max   2 

donde Amax es la aceleración sísmica horizontal máxima. Este criterio, respecto al de Vesic , tiene la ventaja de tomar en consideración la intensidad de la fuerza sísmica. Pero la experiencia demuestra que la aplicación acrítica de esta relación puede conducir a valores excesivamente reservados de Qlim. Las correcciones de Sano y de Vesic se aplican exclusivamente a terrenos sin cohesión bastante densos. Es errado aplicarlas a terrenos sueltos o medianamente densos, donde las vibraciones sísmicas producen el fenómeno opuesto al del aumento del volumen, con aumento del grado de densidad y del ángulo de rozamiento.

ASIENTOS ELÁSTICOS Los asentamientos de una cimentación rectangular de dimensiones BL puesta en la superficie de un semiespacio elástico se pueden calcular con base en una ecuación basada en la teoría de la elasticidad (Timoshenko e Goodier (1951)): 1   2  1  2    H  q0 B'  I 1  I  I (1) 2 F 1  E s   donde: q0 = Intensidad de la presión de contacto B' = Mínima dimensión del área reactiva, E e  = Parámetros elásticos del terreno. I i = Coeficientes de influencia dependientes de: L'/B', espesor del estrato H, coeficiente de Poisson  , profundidad del nivel de cimentación D; Los coeficientes I 1 y I 2 se pueden calcular utilizando las ecuaciones de Steinbrenner (1934) (V. Bowles), en función de la relación L'/B' y H/B, utilizando B'=B/2 y L'=L/2 para los coeficientes relativos al centro y B'=B y L'=L para los coeficientes relativos al borde. El coeficiente de influencia IF deriva de las ecuaciones de Fox (1948), que indican el asiento se reduce con la profundidad en función del coeficiente de Poisson y de la relación L/B.

53

Para simplificar la ecuación (1) se introduce el coeficiente IS: 1  2 I  I  I 1 1  2 S El asentamiento del estrato de espesor H vale: 2 ' 1   H  q B I I 0 S F E S Para aproximar mejor los asientos se subdivide la base de apoyo de manera que el punto se encuentre en correspondencia con un ángulo externo común a varios rectángulos. En práctica se multiplica por un factor igual a 4 para el cálculo de los asentamientos en el centro y por un factor igual a 1 para los asentamientos en el borde. En el cálculo de los asientos se considera una profundidad del bulbo tensiones igual a 5B, si el substrato rocoso se encuentra a una profundidad mayor. A tal propósito se considera substrato rocoso el estrato que tiene un valor de E igual a 10 veces el del estrato que está por encima. El módulo elástico para terrenos estratificados se calcula como promedio ponderado de los módulos elásticos de los estratos interesados en el asiento inmediato.

ASIENTOS EDOMÉTRICOS El cálculo de los asientos con el método edométrico permite valorar un asiento de consolidación de tipo unidimensional, producto de las tensiones inducidas por una carga aplicada en condiciones de expansión lateral impedida. Por lo tanto la estimación efectuada con este método se debe considerar como empírica, en vez de teórica. Sin embargo la simplicidad de uso y la facilidad de controlar la influencia de los varios parámetros que intervienen en el cálculo, lo hacen un método muy difuso. El procedimiento edométrico en el cálculo de los asientos pasa esencialmente a través de dos fases: a) El cálculo de las tensiones verticales inducidas a las diferentes profundidades con la aplicación de la teoría de la elasticidad; b) La valoración de los parámetros de compresibilidad con la prueba edométrica. En referencia a los resultados de la prueba edométrica, el asentamiento se valora como: ' v0   v    0  RR  log ' v0 si se trata de un terreno súper consolidado (OCR>1), o sea si el incremento de tensión debido a la aplicación de la carga no hace superar la presión de preconsolidación  p (  v 0 '

’

  v < p). ’

Si en cambio el terreno es consolidado normal (  v 0 = p) las deformaciones se dan en el tracto de compresión y el '

’

asiento se valora como:

   0  CR  log

'   v0 v ' v0

donde: RR Relación de recompresión; CR Relación de compresión; H0 espesor inicial del estrato;  v0 tensión vertical eficaz antes de la aplicación de la carga; ’

v incremento de tensión vertical debido a la aplicación de la carga. Como alternativa a los parámetros RR y CR se hace referencia al módulo edométrico M; pero en tal caso se debe seleccionar oportunamente el valor del módulo a utilizar, teniendo en cuenta el intervalo tensional ( v 0 '

  v )

significativo para el problema en examen. Para la aplicación correcta de este tipo de método es necesario:  la subdivisión de los estratos compresibles en una serie de pequeños estratos de modesto espesor (< 2.00 m);  la estimación del módulo edométrico en el ámbito de cada estrato;  el cálculo del asiento como suma de las contribuciones para cada pequeño estrato Muchos usan las expresiones antes indicadas para el cálculo del asentamiento de consolidación t anto para las arcillas como para las arenas de granulometría de fina a media, porque el módulo de elasticidad usado viene tomado directamente de pruebas de consolidación. Sin embargo, para terrenos con grano más grueso las dimensiones de las pruebas edométricas son poco significativas del comportamiento global del estrato y, para las arenas, es preferible

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utilizar pruebas penetrométricas estáticas y dinámicas.

Asiento secundario El asiento secundario se calcula con referencia a la relación: T

 s   c  C   log T

100

en donde: Hc es la altura del estrato en fase de consolidación; C  es el coeficiente de consolidación secundaria como pendencia en el tracto secundario de la curva asientologaritmo tiempo; T tiempo en que se desea el asiento secundario; T 100 tiempo necesario para terminar el proceso de consolidación primaria.

ASIENTOS DE SCHMERTMANN Un método alternativo para calcular los asientos es el propuesto por Schmertmann (1970), el cual ha correlaciona la variación del bulbo tensiones a la deformación. Schmertmann por lo tanto propone considerar un diagrama de las deformaciones de forma triangular donde la profundidad a la cual se tienen deformaciones significativas se toma como igual a 4B, en el caso de cimentaciones corridas, para cimentaciones cuadradas o circulares es igual a 2B. Según este acercamiento el asiento se expresa con la siguiente ecuación: I   z w  C  C  q   z 1 2 E q representa la carga neta aplicada a la cimentación; Iz es un factor de deformación cuyo valor es nulo a la profundidad de 2B, para cimentaciones circulares o cuadradas, y a profundidad 4B, para cimentaciones corridas (lineales). El valor máximo de Iz se verifica a una profundidad respectivamente igual a:

B/2 para cimentaciones circulares o cuadradas B para cimentaciones corridas y vale 0.5

I z max

   q   0.5  0.1   '      vi 

donde  vi representa la tensión vertical eficaz a la profundidad B/2 para cimentaciones circulares o cuadradas, y a profundidad B para cimentaciones corridas. Ei representa el módulo de deformación del terreno correspondiente al estrato i-ésimo considerado en el cálculo; ’

zi representa el espesor del estrato i-ésimo; C1 e C2 son dos coeficientes correctores. El módulo E se considera igual a 2.5 qc para

cimentaciones circulares o cuadradas e igual a 3.5 qc para cimentaciones corridas. En los casos intermedios, se interpola en función del valor deL/B. El término qc que interviene en la determinación de E representa la resistencia a la puntaza obtenida con la prueba CPT. Las expresiones de los dos coeficientes C1 y C2 son:

C1

'v0  1  0.5   0.5 q

que toma en cuenta la profundidad del plano de cimentación. C

2

 1  0.2  log

t 0.1

que toma en cuenta las deformaciones diferidas en el tiempo por efecto secundario. En la expresión t representa el tiempo, expresado en años después de haber terminado la construcción, de acuerdo

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con el cual se calcula el asentamiento.

ASIENTOS DE BURLAND Y BURBIDGE Si acaso se dispone de datos obtenidos de pruebas penetrométricas dinámicas para calcular los asentamientos, es posible fiarse del método de Burland y Burbidge (1985), en el cual se correlaciona un índice de compresibilidad Ic al resultado N de la prueba penetrométrica dinámica. La expresión del asiento propuesta por los autores es la siguiente:

' S  f S  f H  f t



0.7

  v0  B

 IC / 3 

q

'

' 0



0.7 C

 v  B



I

donde: q' = presión eficaz bruta; s'vo = tensión vertical eficaz a la cota de impuesto de la cimentación; B = ancho de la cimentación; Ic = índice de compresibilidad; fs, fH, ft = factores correctores que toman en cuenta respectivamente la forma, el espesor del estrato comprensible y el tiempo, para el componente viscoso. El índice de compresibilidad Ic está legado al valor medio Nav de Nspt al interno de una profundidad significativa z: IC



1.706

N 1.4 AV

Por cuanto respecta a los valores de Nspt a utilizar en el cálculo del valor medio NAV, hay que precisar que los valores se deben corregir para arenas con componentes limosos debajo del nivel freático y Nspt>15, según la indicación de Terzaghi y Peck (1948) Nc = 15 + 0.5 (Nspt -15) donde Nc es el valor correcto a usar en los cálculos. Para depósitos gravosos arenosos-gravosos el valor corregido es igual a: Nc = 1.25 Nspt

2

 1.25  L / B  fS     L / B  0.25  H  H  2   f H  zi  z i  t   f t  1  R 3  R  log  3  

Las expresiones de los factores correctores f S, f H y f t son respectivamente:

Con t = tiempo en años > 3; R3 = constante igual a 0.3 para cargas estáticas y 0.7 para cargas dinámicas; R = 0.2 en el caso de cargas estáticas y 0.8 para cargas dinámicas. 56

Estudio de Suelos ejemplo

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