OO CI C I NN CC ÉÉ TT OO EE GG SS OI O I DD UU TT SS EE
Proyecto :
" E VALUAC VALUAC I Ó N Y PR O PUE PUE S TA DE ME J O R A MIE MI E N T O DE D E L A P L A N TA D E T R ATAMI ATAMI E NTO NTO DE A G UAS R E S I DUALE DUALE S DE QUIQ QUIQU UIJ A NA -QUIS QUISPIC PIC A NCHIS ” Ing° Luis Octavio Echarri Sáenz CIP 57347 Cusco, Diciembre del 2014
ESTUD ESTUDIO IO GEOT GEOT CNICO CNICO
EVALUACIÓN Y EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE QUIQUIJANA-QUISPICANCHIS ESTUDIO DE GEOTECNIA CONTENIDO
1
2
3
MEMORIA DESCRIPTIVA .......................................................................................... 4 1.1 ANTECEDENTES ........................................................................................... 4 1.2 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO ESTUDIO ............... ............................... ................................. ............................ ........... 4 1.3 DESCRIPCIÓN DEL TERREN TERRENO O ................ ................................. ................................. .................................. .................... .. 4 1.4 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO .................................................................. 5 1.5 OBJETIVO DEL ESTUDIO ESTUDIO ................ ................................. ................................. ................................. ............................ ........... 5 1.6 CONDICIÓN CLIMÁTICA Y CLIMÁTICA Y ALTITUD DE LA ZONA ...................................... 5 1.7 RIESGO Y RIESGO Y VULNERABILIDAD ...................................................................... 5 1.8 RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN CIMENTACIÓN .................. ........ ................... ............. .... 6 SISMICIDA SISMICIDAD D ............... ................................ .................................. .................................. ................................. ................................. ............................ ........... 8 2.1 ASPECTOS DE SISMICIDAD ......................................................................... 8 2.2 ANTECEDENTES SÍSMICOS......... SÍSMICOS.......................... ................................. ................................. ............................... .............. 8 2.3 PELIGROSIDAD SÍSMICA EN EL SUR DEL PERÚ. PERÚ. ................ ................................. ...................... ..... 9 2.4 ZONIFICACIÓN SÍSMICA SEGÚN RNC. RNC............... ............................... .................................. ....................... ...... 10 2.5 VELOCIDAD DE ONDAS SÍSMICAS ............................................................ 12 2.6 ACELERACIONES SÍSMICAS ..................................................................... 12 2.7 CONCLUSIONES Y CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................ 16 GEOTECN GEOTECNIA IA ............... ................................ .................................. .................................. ................................. ................................. .......................... ......... 20 3.1 TRABAJOS DE CAMPO... CAMPO.................... .................................. ................................. ................................. .......................... ......... 20 3.2 ENSAYOS DE LABORATORIO.................................................................... 20 3.3 CARACTERÍSTICAS ESTRATIGRÁ ESTRATIGRÁFICAS FICAS .................. ......... ................... ................... .................. ............. .... 21 3.4 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN (GEOTÉCNICO) ..................................... 21 3.5 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA Y CARGA Y ASIENTOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES ....................................................................... 22 3.6 FACTOR DE CORRECCIÓN EN CONDICIONES SÍSMICAS ................... .......... ............. .... 31 3.7 ASIENTOS ELÁSTICOS .............................................................................. 32 3.8 ASIENTOS EDOMÉTRICOS ........................................................................ 33 3.9 ANGULO DE FRICCIÓN FRICCIÓN ................ ................................. ................................. .................................. ............................. ........... 35 ESTUD ESTUDIO IO GEOT GEOT CNICO CNICO
EVALUACIÓN Y EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE QUIQUIJANA-QUISPICANCHIS ESTUDIO DE GEOTECNIA CONTENIDO
1
2
3
MEMORIA DESCRIPTIVA .......................................................................................... 4 1.1 ANTECEDENTES ........................................................................................... 4 1.2 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO ESTUDIO ............... ............................... ................................. ............................ ........... 4 1.3 DESCRIPCIÓN DEL TERREN TERRENO O ................ ................................. ................................. .................................. .................... .. 4 1.4 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO .................................................................. 5 1.5 OBJETIVO DEL ESTUDIO ESTUDIO ................ ................................. ................................. ................................. ............................ ........... 5 1.6 CONDICIÓN CLIMÁTICA Y CLIMÁTICA Y ALTITUD DE LA ZONA ...................................... 5 1.7 RIESGO Y RIESGO Y VULNERABILIDAD ...................................................................... 5 1.8 RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN CIMENTACIÓN .................. ........ ................... ............. .... 6 SISMICIDA SISMICIDAD D ............... ................................ .................................. .................................. ................................. ................................. ............................ ........... 8 2.1 ASPECTOS DE SISMICIDAD ......................................................................... 8 2.2 ANTECEDENTES SÍSMICOS......... SÍSMICOS.......................... ................................. ................................. ............................... .............. 8 2.3 PELIGROSIDAD SÍSMICA EN EL SUR DEL PERÚ. PERÚ. ................ ................................. ...................... ..... 9 2.4 ZONIFICACIÓN SÍSMICA SEGÚN RNC. RNC............... ............................... .................................. ....................... ...... 10 2.5 VELOCIDAD DE ONDAS SÍSMICAS ............................................................ 12 2.6 ACELERACIONES SÍSMICAS ..................................................................... 12 2.7 CONCLUSIONES Y CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................ 16 GEOTECN GEOTECNIA IA ............... ................................ .................................. .................................. ................................. ................................. .......................... ......... 20 3.1 TRABAJOS DE CAMPO... CAMPO.................... .................................. ................................. ................................. .......................... ......... 20 3.2 ENSAYOS DE LABORATORIO.................................................................... 20 3.3 CARACTERÍSTICAS ESTRATIGRÁ ESTRATIGRÁFICAS FICAS .................. ......... ................... ................... .................. ............. .... 21 3.4 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN (GEOTÉCNICO) ..................................... 21 3.5 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA Y CARGA Y ASIENTOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES ....................................................................... 22 3.6 FACTOR DE CORRECCIÓN EN CONDICIONES SÍSMICAS ................... .......... ............. .... 31 3.7 ASIENTOS ELÁSTICOS .............................................................................. 32 3.8 ASIENTOS EDOMÉTRICOS ........................................................................ 33 3.9 ANGULO DE FRICCIÓN FRICCIÓN ................ ................................. ................................. .................................. ............................. ........... 35 ESTUD ESTUDIO IO GEOT GEOT CNICO CNICO
3.10 DATOS GENERALES .................................................................................. 36 3.11 FACTORES DE CARGA ............................................................................... 36 3.12 CAPACIDAD DE CARGA ............................................................................. 37 3.13 AGRESIÓN DEL SUELO DE CIMENTACIÓN .............................................. 37 3.14 CONCLUSIONES Y CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................ 39 REFERENCIAS ........................................................................................................ 41
ESTUD ESTUDIO IO GEOT GEOT CNICO CNICO
1 MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1
ANTECEDENTES
Por encargo de ROISE PAOLA DUEÑAS CORRALES, se efectuó el Estudio de Mecánica de Suelos para el Proyecto de "EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA
PLANTA
DE
QUISPICANCHIS
1.2
TRATAMIENTO
DE
AGUAS
RESIDUALES
DE
QUIQUIJANA-
”
UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
El Área en estudio se ubica enmarcada la Población de Quiquijana - Q uispicanchis uispicanchis - Cusco
1.3 DESCRIPCIÓN DEL TERRENO El terreno en el que se ejecutara Proyecto EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE QUIQUIJANA-QUISPICANCHIS, se encuentra dentro un terreno que tiene una forma ESTUD ESTUDIO IO GEOT GEOT CNICO CNICO
geométrica irregular, con una de pendiente variables, tanto en la zona de la Planta de Tratamiento y Red Colectora
1.4 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El Proyecto EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE QUIQUIJANA-QUISPICANCHIS, contempla el mejoramiento de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales ubicada en la Población de Quiquijana.
1.5
OBJETIVO DEL ESTUDIO
El objetivo del estudio, consiste en determinar las características y propiedades del subsuelo donde se construirá el Proyecto EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE QUIQUIJANA-QUISPICANCHIS, determinar el análisis de la capacidad de carga admisible del terreno de fundación, tipo de cimentación, y asentamientos.
1.6
CONDICIÓN CLIMÁTICA Y ALTITUD DE LA ZONA
La ciudad de Cusco, está ubicado sobre una altura de 3210 m.s.n.m. y tiene una temperatura promedio del orden de los 5°C y 20°, y con temperatura mínima de 0°C a 8°C; y los vientos predominantes proceden del Nor Oeste principalmente.
1.7
RIESGO Y VULNERABILIDAD
El riesgo geodinámico, o sea la probabilidad de reactivación de un determinado fenómeno, en el área de estudio o de construcción se encuentra en las cercanías del Rio Vilcanota por lo cual existe un factor de riesgo y vulnerabilidad. ESTUDIO GEOT CNICO
Se debe señalar dado los incrementos inusuales de precipitaciones pluviales podría generar ciertas inundaciones por lo que es necesario prever la construcción de sistemas de defensa y drenaje con entregas adecuadas para evitar las inundaciones correspondientes.
1.8
RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN
1.8.1 TIPO DE CIMENTACIÓN Tomando en cuenta, las características estratigráficas, los ensayos de campo y las propiedades índice y mecánica del subsuelo así como la magnitud de las descargas del Proyecto EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE QUIQUIJANA-QUISPICANCHIS, el tipo de cimentación recomendable es de una cimentación a base de :
Laguna de Oxidación: Suelo tratado, compactado Estructuras de Concreto: Zapatas aisladas interconectadas con Vigas de conexión
1.8.2 ESTRATO DE APOYO DE LA CIMENTACIÓN De acuerdo con las características estratigráficas que presenta el terreno a nivel de fundación está constituido por gravas limosas medianamente compactas.
1.8.3 PARÁMETROS DE DISEÑO PARA LA CIMENTACIÓN a. PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACIÓN Teniendo en cuenta las propiedades índice, las propiedades mecánicas de dichos materiales, se determina que la profundidad de cimentación mínima de – 1.50 m, por debajo de la cota de piso terminado
ESTUDIO GEOT CNICO
b. PRESIÓN ADMISIBLE La Presión o Resistencia Admisible del suelo, es la cifra o valor que se utiliza para dimensionar las cimentaciones de las diferentes estructuras del proyecto, se determina multiplicando la Capacidad de Carga, por el factor de Seguridad. A continuación se tiene la Carga Admisible: Presión última
Presión admisible
c.
483.68 KN/m²
1.64 Kg/cm²
AGRESIVIDAD DEL SUELO DE CIMENTACIÓN Considerando que los elementos de la cimentación (losa de cimentación) estará directo con los suelos que servirán de apoyo y que dichos elementos no deben ser afectados por agentes químicos perjudiciales. En el área del proyecto existen edificaciones de concreto antiguas, de lo que se pudo observar es que no existe agresión química, por tanto no afectaran estos componentes químicos del suelo a los elementos de la cimentación. Cabe mencionar, que bajo estas condiciones es importante tener un estricto control durante el proceso de la construcción en relación a los espesores de recubrimientos, y un análisis del agua de los agregados que se utilizara en la producción del concreto. Por consiguiente se recomienda el uso de un cemento de Pórtland tipo IP, para la preparación de las mezclas de concreto
d.
RECOMENDACIONES ADICIONALES El estudio está constituido por la descripción de los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, las características del lugar, el análisis geotécnico de la determinación de la capacidad admisible de carga, asentamientos, profundidad de desplante y tipo de cimentación, estudio que solo es valido para el presente proyecto. Asimismo, se presentan las conclusiones y recomendaciones del estudio. Finalmente, se incluyen resultados de laboratorio, perfiles estratigráficos e informe fotográfico. ESTUDIO GEOT CNICO
2 S IS MICIDAD 2.1
ASPECTOS DE SISMICIDAD La sismicidad regional esta dada por la máxima sismicidad con que se espera que una determinada zona sea sacudido dentro de un cierto periodo de tiempo, basándose en los movimientos ocurridos en el pasado, por lo tanto la mejor manera de establecer parámetros que permitan un calculo probabilístico, es tener en consideración todo la historia sísmica instrumental y sismotectónica. Por lo que se sabe los sismos en la zona son de origen geotectónico, donde la dorsal al Nazca tiene una influencia decisiva en la constitución tectónica de la parte occidental.
2.2
ANTECEDENTES SÍSMICOS Los sismos más importantes que afectaron la región, cuya historia se conoce son:
Sismo del 31 de marzo de 1650 con intensidad IX en Paucartambo-Cusco y V en Cusco.
El sismo de Ayapata-Cusco de 1747 con intensidad VIII en Ayapata.
El sismo del 9 de abril de 1928 en Ayapata-Cusco con intensidad local VIII y V en Cusco.
El sismo del 23 de Junio de 2001 a las 15:33 Hrs, terremoto de magnitud mb= 6.9 (ms= 7.0) afectó toda la región Sur del Perú, incluyendo las ciudades de Arica e Iquique (Chile) y La Paz (Bolivia); con epicentro cercano a la línea de costa a 82Km NW de la localidad de Ocoña Departamento de Arequipa. Tiene las particularidades de poseer una ruptura heterogénea y un modo de propagación sísmica con ondulamiento de la superficie. Localidades más afectadas: Ocoña, Camaná, Mollendo, Arequipa, Moquegua y Tacna Grado VII a VII Mercalli Modificada. (Ref: Instituto Geofísico del Perú
http:www//cns.igp.gob.pe/soportes/2001) El 5 de Abril de 1986 a 15 horas y 14 minutos (hora local), ocurrió un sismo fuerte (MB = 4.5) que sacudió la ciudad del Cusco y alrededores originando daños hasta medianamente graves, especialmente en las edificaciones de la ciudad. Este sismo originó la muerte de 7 personas, 80 heridos y aproximadamente 13,000 ESTUDIO GEOT CNICO
damnificados. De acuerdo a los datos instrumentales y distribución de las isosistas regionales, el hipocentro tuvo lugar dentro del área de fallas activas conocido como sistema de fallamiento de Tambomachay, localizado al NE de la ciudad del Cusco.
2.3
PELIGROSIDAD SÍSMICA EN EL SUR DEL PERÚ. La información más reciente referida a peligrosidad sísmica para la zona se encuentra en la ponencia a la “Peligrosidad Sísmica en el Sur del Perú” (D. López y J. Olarte CISMID - UNI - 2001) en la que se realiza un análisis de la distribución espacial de la sismicidad tanto en planta como en profundidad así como un análisis estadístico que establece gráficas y ecuaciones de períodos de retorno para trabajos de predicción sísmica. Para el área estudiada en dicha evaluación (Cusco, Puno, Moquegua, y parte de Tacna) establece: Sismos de foco superficial. Profundidad hasta
60 Km
Total:
408 sismos
El período de retorno: Sismos superficiales
Sismo intermedios
mb = 6.4
100 años
mb = 6.6
mb = 6.9
400 años
100 años
Probabilidad de ocurrencia: La probabilidad de ocurrencia de un sismo de mb ≥ 6.5 dentro de un período de 100
años llega a ser del 80%
ESTUDIO GEOT CNICO
2.4 ZONIFICACIÓN SÍSMICA SEGÚN RNC.
De acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones el terreno en estudio tiene los
siguientes parámetros:
Zona:
2
Mapa de zonificación sísmica
Factor de zona
0.3
Perfil de suelo
Tipo S1
Grava arenosa densa.
Tp= 0.4 s
Período predominante.
Parámetro del suelo
(tabla Nº 2)
S = 1.0
Tabla 1
Factor de amplificación del suelo
ESTUDIO GEOT CNICO
CURVAS DE INTENSIDADES MÁXIMAS
ESTUDIO GEOT CNICO
La zona está comprendida dentro del área geográfica que corresponde a la calificación de "Sismicidad MEDIA”.
La manera de considerar este efecto para fines de diseño de las estructuras a preservar de los efectos sísmicos, es por medio del Factor de vibración de Suelo (Ts), el cual permite introducir de manera global en los espectros de diseño de aceleración, los efectos más nocivos de las vibraciones en suelos menos firmes. Las normas establecen la siguiente clasificación de suelos; donde: Ts es el período predominante de vibración del perfil del suelo:
Clasificación
Tipo de Suelo de Cimentación
I
Roca, grava arenosa, densa.
Ts =
0.3
II
Arena densa, suelo cohesivo duro o firme
Ts
=
0.7
III
Suelos granulares sueltos, suelos cohesivos Ts =
0.9
medianos o blandos
2.5
Periodo (seg.)
VELOCIDAD DE ONDAS SÍSMICAS Para la zona en estudio por el tipo de sedimentos que han encontrado en las calicatas, las velocidades de las ondas P deben estar en el orden 800 a 1500 m/s y para las S normalmente están en el orden del 10% menor.
2.6
ACELERACIONES SÍSMICAS
El peligro sísmico se define por la probabilidad que en un lugar determinado ocurra un Movimiento sísmico de una intensidad igual o mayor que un valor fijado. En general, se hace ESTUDIO GEOT CNICO
extensivo el término intensidad a cualquier otra característica de un sismo, tal como su magnitud, la aceleración máxima, el valor espectral de la velocidad, el valor espectral del desplazamiento del suelo, el valor medio de la intensidad Mercalli Modificada u otro parámetro.
La ocurrencia de un evento sísmico es de carácter aleatorio y la Teoría de las Probabilidades es aplicable en el análisis del riesgo de su ocurrencia. Aplicando esta teoría se puede demostrar
que si la ocurrencia de un evento A depende de la
ocurrencia de otros eventos : E1 , E2 , ........ En, mutuamente excluyentes y colectivamente exhaustivos; entonces, de acuerdo al teorema de la “Probabilidad Total" se tiene para la probabilidad de ocurrencia de A:
donde P (A/Ei) es la probabilidad condicional que A ocurra, dado que Ei, ocurra.
La intensidad generalizada (I) de un sismo en un lugar fijado puede considerarse dependiente del tamaño del sismo (la magnitud o intensidad epicentral) y de la distancia al lugar de interés. Si el tamaño del sismo (S) y su localización (R) son considerados como variables aleatorias continuas y definidas por sus funciones de densidad de probabilidad, f(s) y f (r) S R respectivamente; entonces, el peligro sísmico definido por la probabilidad que la intensidad I ) y está dada por:
Esta es la expresión que resume la teoría desarrollada por Cornell en 1968, para analizar el peligro sísmico. La evaluación de esta integral es efectuada por el programa de cómputo RISK desarrollado por McGuire (1976) en el cálculo del peligro sísmico.
ESTUDIO GEOT CNICO
Nivel de Confidencia En el presente estudio de peligro sísmico, el nivel de excedencia (RISK t) y probabilidad extremase definen como la probabilidad que, en un tiempo determinado (tiempo de vida útil) ocurra un sismo de intensidad igual o mayor a una intensidad dada. El nivel de excedencia se expresa de la manera siguiente:
donde: t : tiempo de vida útil Ry(a) : periodo de retorno promedio en años de un sismo de intensidad > a. El nivel de confidencia se expresa como: Nivel de confidencia de Nivelt = RISK - 1 Los movimientos de diseño que el ingeniero debe seleccionar están asociados a un nivel de excedencia suficientemente pequeño durante la vida útil de la edificación. En la Tabla 2 se muestran valores representativos de criterios empleados en la selección de movimientos sísmicos de diseño (Grases, 1989). La selección de los movimientos sísmicos depende del tipo de obra.
En el presente estudio se considera el 90% de nivel de confidencia para 50 y 100 años de vida útil (t) que corresponden a 475 y 950 años de período de retorno respectivamente, es decir el 10% de nivel de excedencia en un periodo de t años.
Determinación del Peligro Sísmico Calculados los parámetros sismológicos de las fuentes (M min, M max, ß, ), las profundidades representativas de los hipocentros de las fuentes y seleccionadas las leyes de atenuación, se calcularon las aceleraciones horizontales mediante el programa RISK en una malla de puntos (malla de 50x50 Km aproximadamente) en todo el territorio peruano y áreas vecinas. En las Figuras 4 y 5 se muestran los mapas de isoaceleraciones con un 10% de excedencia para 50 y 100 años de vida útil. ESTUDIO GEOT CNICO
Se observa que los valores más altos de aceleraciones máximas están localizados a lo largo de toda la costa y van disminuyendo a medida que se avanza hacia al Este. Así, las zonas de Tumbes, Piura, Ica, Tacna y el Norte de Chile tienen los valores más altos de aceleración, 0.50g y 0.60g para 50 y 100 años de vida útil respectivamente. Debe considerarse que en estas zonas se han producido históricamente sismos muy grandes y además son las zonas que presentan una mayor tasa de ocurrencia de sismos. Los valores obtenidos en el Norte de Chile coinciden con los encontrados por Aiquel (1990) para los mismos periodos de vida útil. Se observa también altas aceleraciones en las zonas de Moyobamba, norte del departamento de Amazonas y en la zona ecuatoriana de Cuenca con 0.32g y 0.38g en 50 y 100 años respectivamente. Los valores más bajos de aceleración están localizados en la zona oriental, en el departamento de Loreto, con valores de 0.06g y 0.08g. Otra región con valores bajos de aceleración es la zona de Madre de Dios con valores de 0.10g y 0.14g.
Las curvas de isoaceleraciones prácticamente se mantienen paralelas a la costa, lo que coincide con el mecanismo de subducción. En la zona Noreste del país se produce una separación y cambios en la orientación de las curvas asociadas a la alta sismicidad de esta zona, especialmente el nido sísmico de Rioja-Moyobamba. Se observa también cambios en la inclinación de las curvas a la altura de la Contorsión Norte de Arequipa, zona en la cual se produce la más importante inclinación de la Placa de Nazca.
Casaverde y Vargas (1980) han presentado distribuciones de aceleraciones en el Perú, aunque los valores no son comparables por haberse usado otro porcentaje de probabilidad, nuevas fuentes sismogénicas y otra metodología para determinar los parámetros sismológicos.
Los resultados que muestran las Figuras 4 y 5 tienen una buena correlación con el mapa de Máximas Intensidades Sísmicas Observadas (Alva et al, 1984), en el cual se observa que las zonas de Tumbes, Piura, Lima, Arequipa, Tacna y el Norte de Chile tienen intensidades entre VIII y IX Mercalli Modificada y las intensidades más bajas se presentan en la zona oriental con valores por debajo de V MM.
ESTUDIO GEOT CNICO
Los valores de aceleraciones máximas deben considerarse como valores medios esperados en suelo firme, donde no se considera la influencia de las condiciones locales del suelo, ni los efectos de la interacción suelo-estructura. Por estar el país en una zona altamente sísmica, debe realizarse una evaluación del peligro sísmico más específico en los emplazamientos de las estructuras tales como grandes presas, puentes, autopistas, edificios, etc. El costo de construir cada una de estas estructuras y su importancia para el país es demasiado alto como para permitir apoyarse solamente en mapas generales de peligro sísmico.
2.7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Considerando que el territorio peruano se halla ubicado en una de las regiones de más alto índice de actividad sísmica de la tierra, ha sido necesario evaluar apropiadamente el peligro sísmico existente, prediciendo probabilísticamente las aceleraciones máximas que podrían ocurrir en cualquier punto del país, utilizando leyes de atenuación de aceleraciones y correlacionando la sismicidad y la tectónica para determinar las fuentes sismogénicas y sus respectivos parámetros sismológicos.
La subducción de la placa de Nazca bajo el Continente Sudamericano y los reajustes que se producen en la corteza terrestre como consecuencia de la interacción y morfología alcanzada por el aparato andino, constituyen los principales elementos que afectan la sismicidad en el país.
La sismicidad histórica proporciona criterios cualitativos de la actividad sísmica del país a partir del siglo XVI, pero dicha actividad no es totalmente representativa pues los registros históricos de sismos no son homogéneos.
En la sismicidad instrumental (a partir de 1963), la estadística sísmica es homogénea, aunque el período de registros es significativamente menor al de la sismicidad histórica. Se realizó un filtrado del catálogo, eliminando réplicas y premonitores, quedando los sismos como eventos principales para ser modelados como una distribución de Poisson. ESTUDIO GEOT CNICO
La distribución espacial de la actividad sísmica está distribuida en dos fajas sísmicas longitudinales a los Andes; una occidental a los Andes y exclusivamente producto de la subducción; y la otra, oriental a los Andes que involucra tanto a procesos de subducción, como también a procesos secundarios, tal como la acción compresiva del escudo brasilero contra el cinturón andino.
Correlacionando la información tectónica y la sismicidad instrumental se definieron 20 fuentes sismogénicas asociadas al proceso de subducción y al proceso del reajuste del aparato andino.
Se determinaron los parámetros sismológicos dentro de un esquema estadístico confiable. Se evaluó el peligro sísmico, basado en la teoría de Cornell, utilizando el programa de cómputo RISK, obteniéndose mapas de isoaceleraciones para una excedencia de 10% en 50 y 100 años de vida útil.
La concentración de valores más altos de aceleración ocurre a lo largo de la costa y van disminuyendo a medida que se avanza hacia el Este.
Estos valores deben
considerarse al nivel de suelo firme, donde no se considera la influencia de las condiciones locales, ni los efectos de interacción suelo-estructura.
Los valores de aceleración obtenidos en la evaluación del peligro sísmico dependen fundamentalmente de las leyes de atenuación utilizadas, las que dependen de los registros de aceleración disponibles. Sería recomendable completar la red nacional de acelerógrafos y proponer leyes de atenuación con la información existente y la que se obtenga de futuros sismos.
Los resultados obtenidos en el presente estudio pueden ser utilizados para fines de regionalización sísmica y otros estudios tales como, análisis de vulnerabilidad, riesgo sísmico, efectos de amplificación y obtención del espectro corregido de diseño, etc. ESTUDIO GEOT CNICO
Este estudio no es un trabajo final, pues existen parámetros que cambiarán a medida que avancen las investigaciones, produciendo mejores estimaciones del peligro sísmico en el Perú.
REF: PELIGRO SÍSMICO EN EL PERÚ DE Jorge L. Castillo Aedo, Jorge E. Alva Hurtado
La Aceleración Sísmica para un periodo de retorno de 100 años es de 0.25
ESTUDIO GEOT CNICO
ESTUDIO GEOT CNICO
3 G E OTE CNIA
3.1
TRABAJOS DE CAMPO
Con el propósito de determinar las características estratigráficas del subsuelo donde se construirá el Proyecto EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE QUIQUIJANA-QUISPICANCHIS, se efectuó un pozos a cielo abierto PZ-1 y 01 Sondeo, Asimismo, se determinaron las densidades in-situ (ADTM D-1556-64 cono de arena en el estrato), además se realizaron dos sondeos con PDL, para determinar la densidad relativa y consistencia de los diferentes estratos hasta una profundidad de 2.0 m. desde el nivel de terreno actual, del mismo modo se tomo muestras inalteradas y disturbadas. Asimismo, se obtuvo muestras alteradas y representativas, para ser procesados en el laboratorio para sus respectivos análisis .
3.2
ENSAYOS DE LABORATORIO
A las muestras representativas del suelo antes referidas se les determinó el contenido de agua, luego se clasificaron manual y visualmente siguiendo el criterio del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS). Además, a estas muestras se efectuaron los siguientes ensayos: Análisis granulométrico (ASTM D 422) Contenido de agua (ASMT D 2216) Limite líquido (ATM D 423) Límite plástico (ASTM D 424) Densidad de sólidos (ASTM D 854) Con base a los registros de campo y resultados de laboratorio, se elaboraron los perfiles estratigráficos encontrados en las excavaciones. ESTUDIO GEOT CNICO
3.3
CARACTERÍSTICAS ESTRATIGRÁFICAS
Posterior a la caracterización de los materiales encontrados en los depósitos subyacentes, a partir de los niveles del terreno actual donde será ubicada la Construcción, se ha identificado la secuencia estratigráfica, las mismas que se detallan en los perfiles estratigráficos adjuntos.
3.4
ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN (GEOTÉCNICO)
3.4.1 TIPO DE CIMENTACIÓN Tomando en cuenta, las características estratigráficas, los ensayos de campo y las propiedades índice y mecánica del subsuelo así como la magnitud de las descargas de la construcción del Proyecto EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE QUIQUIJANA-QUISPICANCHIS, el tipo de cimentación recomendable es de una cimentación a base de :
Laguna de Oxidación: Suelo tratado, compactado Estructuras de Concreto: Zapatas aisladas interconectadas con Vigas de conexión 3.4.2 PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACIÓN Tomando en cuenta las características estratigráficas que presenta el terreno (arcillas inorgánicas de baja media plasticidad); además teniendo en cuenta las propiedades índice, las propiedades mecánicas de dichos materiales, se determina que la profundidad de cimentación mínima será de -1.50 m. Debido a la estratigrafía encontrada, las características de formación del suelo y las condiciones de clima que varía de seco a húmedo y de frío a frío moderado y por las condiciones de las precipitaciones pluviales que éstas pueden ocasionar filtraciones se debe tomar en consideración sistemas de drenaje superficial.
ESTUDIO GEOT CNICO
3.5
CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA Y ASIENTOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES
3.5.1 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 semi espacio 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 la 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.
ESTUDIO GEOT CNICO
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
B cot g e
2 tg ( 45 / 2) 1
Para =0 el coeficiente B es igual a 5.14, por lo tanto q=5.14 c.
ESTUDIO GEOT CNICO
En el otro caso particular de terreno sin cohesión (c=0, 0) resulta q=0. Según la teoría de Prandtl, no sería entonces posible aplicar ninguna carga en la superficie límite de un terreno incoherente. 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.
ESTUDIO GEOT CNICO
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 por Terzaghi . En el método de Prandtl se da la hipótesis de un comportamiento del terreno rígidoplástico, 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 r id = 2/3 tg e c rid = 2/3 c
ESTUDIO GEOT CNICO
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: N q
ae
a
2
2 2 cos ( 45 / 2)
( 0.75 / 2 ) tan
N c ( N q 1) cot
N
tan K p 1 2 2 cos
Fórmula de Meyerhof (1963) Meyerhof propuso una fórmula para calcular la carga última parecida a la de Terzaghi . Las diferencias consisten en la introducción de nuevos coeficientes de forma. Introdujo un coeficiente s q que multiplica el factor N q, factores de profundidad d i 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
qult = c N c sc d c+ D N q sq d q+ 0.5 B N s d
Carga inclinada
qul t =c N c i c d c+ D Nq i q d q + 0.5 B N i d
ESTUDIO GEOT CNICO
tan
N q
e
N c
( N q
N
tan
2
45
/ 2
1) cot
N q 1tan1.4
factor de forma: s c
1 0.2 k p
s q
s
B
para 10
L
1 0.1k p
B
para 0
L
Factor de profundidad: d c
d q
d q
1 0.2 k p
d
d
D B
1 0.1 k p
D
para 10
B
1
para 0
Inclinación: 1 90
ic
i
i
1
2
2
i 0
para 0 para 0
Donde : 2 K p = tan (45°+ /2)
= Inclinación de la resultante en la vertical.
Fórmula de Hansen (1970) ESTUDIO GEOT CNICO
Es una extensión ulterior de la fórmula de Meyerhof ; las extensiones consisten en la introducción de b i que tiene en cuenta la eventual inclinación en la horizontal del nivel de cimentación y un factor g i 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 c
d q
1 0.4
D B
1 2 tan (1 s in )
2 D B
Para valores D/B>1: d c
d q
1 0.4 tan
1 D
B 2 1 D 1 2 tan (1 sin ) tan 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:
ESTUDIO GEOT CNICO
s
' 'c
0 .2
B L
1
s c
s c
1
sq
1
s
N q B N c L
para cimentacione s continuas B
tan
L
1 0 .4
B L
Factor de profundidad:
' d 'c
0.4 k
d c
1 0.4 k
d q
1 2 tan (1 s in ) k
d
1 para cualquier
k
D
si
B
D B
k tan
1 D
B
1
si
D B
1
Factores de inclinación de la carga ic' 0.5 0.5 1
ic i q
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
5
(0.7 / 450) H i 1 V A f c a co t
( 0) 5 ( 0)
ESTUDIO GEOT CNICO
Factores de inclinación del terreno (cimentación sobre talud): '
g c
g c
g q
147 1
147
g
(10.5 tan ) 5
Factores de inclinación del nivel de cimentación (base inclinada)
bc'
bc
bq
147 1
147 bq exp( 2 tan ) 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 f órmulas 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 t erreno (cimentación en talud) y del plano de cimentación (base inclinada).
ESTUDIO GEOT CNICO
3.6
FACTOR DE CORRECCIÓN EN CONDICIONES SÍSMICAS
3.6.1 C RITERIO DE V ESIC 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.
3.6.2 C RITERIO DE S ANO El autor propone disminuir el ángulo de rozamiento interno de los estratos portantes de una cantidad dada por la relación: Amax 2
D p arctg
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 S ano 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.
ESTUDIO GEOT CNICO
3.7
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 H q B ' 0 E s
2 1 2 I I I 1 1 2 F
(1)
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 I F 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.
Para simplificar la ecuación (1) se introduce el coeficiente I S: ESTUDIO GEOT CNICO
I S
I 1
1 2 1
I 2
El asentamiento del estrato de espesor H vale:
H
q B
' 1
0
E S
2
I I S F
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.
3.8
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: ESTUDIO GEOT CNICO
El cálculo de las tensiones verticales inducidas a las diferentes profundidades con la
a)
aplicación de la teoría de la elasticidad; La valoración de los parámetros de compresibilidad con la prueba edométrica.
b)
En referencia a los resultados de la prueba edométrica, el asentamiento se valora como:
0
RR log
' v0
v
' 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 (
'
v0
v
<’p).
Si en cambio el terreno es consolidado normal ( =’p) las deformaciones se dan en el tracto de compresión y el asiento se valora como: '
v0
'
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 (
'
v0
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); ESTUDIO GEOT CNICO
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 tanto 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 utilizar pruebas penetrométricas estáticas y dinámicas.
3.9
ANGULO DE FRICCIÓN
3.9.1 P OR COMPACIDAD RESUMEN DENSIDADES
PZ-1 2.045 1.813 1.742 1.775 26.91
Calicata o pozo de Sondeo Densidad Máxima max Densidad Natural nat Densidad Natural seca mínimo d min Densidad Natural seca d Angulo de Fricción Ø
3.9.2 P OR P ENETRACIÓN D INÁMICA L IVIANA
“PDL”
Los Ángulos de Fricción Interna ( ) determinados por medio de los Ensayos de PDL, son los que se han determinado a partir de los resultados de las pruebas de campo, los mismos que se adjuntan al presente Estudio de Suelos. Los valores determinados se tiene en cuenta que el suelo es una arcilla medianamente compacta con presencia de arenas, cuyos valores se describen en el cuadro que sigue:
POZO DE SONDEO PROFUNDIDAD (m)
ZONA - 1 - 1.50 – 2.50
N : PROMEDIO (SPT)
7.31
ANGULO
27° ESTUDIO GEOT CNICO
3.10 DATOS GENERALES
B : Ancho de la Fundación
C : Cohesión
L : Largo de la Fundación
Ca : Adhesión Base de Fundación
D : Profundidad
Peso Volumétrico
ecc.B : Excentricidad en B
qv : Componente Vertical de Carga
ecc.L : Excentricidad en L
qo : Componente Horizontal de Carga
Angulo
FS : Factor de Seguridad
A
de Friccion
de Rozamiento Suelo de Fundación
qd : Capacidad Portenate
Inclinacion del Plano de Fundación
=
B=
1.00
[m]
26.91
[°]
L=
1.00
[m]
0.00
[°]
17.75
[kN/m3 ]
D=
1.50
[m]
0.00
[°]
q v =
0.00
[ kN/m2]
ecc.B =
0.00
[m]
0.00
[°]
q o =
0.00
[ kN/m2]
ecc.L =
0.00
[m]
c
=
0.00
[ kN/m2]
FS =
3.00
ca
0.00
3.11 FACTORES DE CARGA Meyerhof:
Vesic:
Hansen:
Terzaghi:
Nq =
13.0713
Nq =
13.0713
Nq =
13.0713
Nq =
14.21
Nc =
23.7835
Nc =
23.7835
Nc =
23.7835
Nc =
27.085
Ng =
9.32099
Ng =
14.2837
Ng =
9.19013
Ng =
14.837 ESTUDIO GEOT CNICO
3.12 CAPACIDAD DE CARGA
Meyerhof:
Vesic:
Hansen:
Terzagui:
qult =
678.23
qult =
540.03
qult =
542.67
qult =
483.68
[ kN/m2]
q=
678.23
q=
540.03
q=
542.67
q=
483.68
[ kN]
Qamm =
2.31
Qamm =
1.84
Qamm =
1.84
Qamm =
1.64
Se asume
Qamm =
[ kg/cm2]
1.64 kg/cm2
3.13 AGRESIÓN DEL SUELO DE CIMENTACIÓN 3.13.1 ANÁLISIS QUÍMICO Considerando que los elementos de la cimentación (cimentación corrido vigas de cimentación conectadas en ambos sentidos) estará directo con los suelos que servirán de apoyo y que dichos elementos no deben ser afectados por agentes químicos perjudiciales. En el área del proyecto existen edificaciones de concreto antiguas, de lo que se pudo observar es que no existe agresión química, por tanto no afectaran estos componentes químicos del suelo a los elementos de la cimentación. Cabe mencionar, que bajo estas condiciones es importante tener un estricto control durante el proceso de la construcción en relación a los espesores de recubrimientos, y un análisis del agua de los agregados que se utilizara en la producción del concreto. Por consiguiente se recomienda el uso de un cemento de Pórtland tipo I, para la preparación de las mezclas de concreto.
3.14 PERMEABILIDAD La necesidad de almacenar volúmenes importantes de agua o de otros liquidos con fines de desarrollo urbano, industrial, y/o agrícola, abliga al hombre a construir con mayor frecuencia lagunas artificiales de volúmenes considerables. El diseño y la construcción de estas
ESTUDIO GEOT CNICO
estructuras muchas veces presentan problemas específicos que hacen que la tecnología usual no resulte directamente aplicables en todos sus aspectos. Es común que en las lagunas artificiales se almacene elementos contaminantes de alto valor económico, por lo que se debe tener un especial control de las infiltraciones. Del ensayo de campo se observa el Volumen de agua y el Tiempo transcurrido en infiltrarse determina el valor de K Coeficiente de Permeabilidad, de la cual DATOS DE CAMPO Diámetro del sondeo (mm): Profundidad del nivel piezométrico (m): Diámetro interior de la tubería y varillaje (mm): Altura del manómetro sobre suelo (m):
50 1
En (m):
0.050
50 1
En (m):
0.050
Longitud (m): Prof.media (m):
-0.50 0.75
Profundidad del tramo ensayado Superior (m): 1.00 Inferior (m): 0.50 Duración del escalón (min.):
0.1
En (seg):
6
Permeabilidad (K) donde: Q, caudal. P, presión R, radio del tubo. T, intervalo en seg H, altura de agua en mm
K
Q
5 .5
R
T . H
Datos del ensayo H (mm) 100.00 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0
Volumen admitido (l) 0.20000 0.40000 0.60000 0.80000 1.00000 1.20000 1.40000
Tiempo (seg) 0.50 0.80 0.50 0.20 0.10 0.20 0.10
Duración (min)
Caudal
0.008333333 0.013333333 0.008333333 0.003333333 0.001666667 0.003333333 0.001666667
4.00E-04 5.00E-04 1.20E-03 4.00E-03 1.00E-02 6.00E-03 1.40E-02
(m3/s)
Absorción en tramo ensayado (l/m·min) -4.800E+01 -6.000E+01 -1.440E+02 -4.800E+02 -1.200E+03 -7.200E+02 -1.680E+03
K 1.75E-03 6.82E-04 1.75E-03 1.09E-02 4.36E-02 1.09E-02 4.36E-02
Resultados Suelo Permeable PERMEABILIDAD MEDIA
1.3789E-02
K (m/s):
ESTUDIO GEOT CNICO
PERMEABILIDAD LUGEON 1100 1000 900 800
) a p K ( s e n o i s e r P
700 600 500 400Descendente 300 Ascendente 200 100 0 -1.40E+03-1.20E+03-1.00E+03-8.00E+02-6.00E+02-4.00E+02-2.00E+020.00E+002.00E+02
Absorción (l/m·min)
3.15 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Las conclusiones y recomendaciones más importantes del estudio se describen a continuación: 1.
Las características del subsuelo están definidas como suelo gravo limoso medianamente compactas.
2.
Al momento de la exploración Geotécnica No se detectó el nivel de aguas freáticas.
3.
La profundidad de cimentación para cada zona es: -1.50 m desde el nivel de piso terminado.
4.
El tipo de cimentación recomendable de acuerdo a las características estratigráficas, ensayos de campo, propiedades de índice y mecánica del subsuelo. Asimismo, considerando la importancia de la edificación, el tipo de cimentación es a base de:
Laguna de Oxidación: Suelo tratado, compactado Estructuras de Concreto: Zapatas aisladas interconectadas con Vigas de conexión 5.
Para el tipo de cimentación estudiada y conectadas en ambos sentidos, la capacidad de carga admisible alcanza valores de: ESTUDIO GEOT CNICO
6.
Profundidad Df(m)
qadm(Kg/cm2)
1.5
1.64
1.0
1.22
El diseño estructural debe considerar los posibles asentamientos diferenciales, tomando en cuenta los valores obtenidos para los asentamientos diferidos, por consiguiente es recomendable que se realicen sistemas de refuerzos en las luces grandes para que estas puedan absorber algunas deflexiones
7.
En el caso de cimentaciones perimetrales o elementos estructurales de retención para calcular el empuje activo se debe tomar un coeficiente activo
DETERMINACIÓN DEL EQUILIBRIO PLÁSTICO
8.
Kp
2.6536
Ka
0.3769
Es necesario que se tenga en cuenta la construcción de bruñas con sistemas de expansión y dilatación.
9.
El coeficiente de Permeabilidad K: 1.3789E-02, está dado para un suelo Permeable.
10.
Se debe proteger al suelo de cimentación de los efectos de aguas subterránea que pueden llegar a infiltrarse. En efecto, se recomienda realizar un sistema adecuado de protección para toda la construcción mediante la construcción de sistemas de drenaje y veredas.
11.
Dada las características de las precipitaciones pluviales y condiciones climáticas es importante diseñar un sistema de drenaje superficial para así evitar infiltraciones e inundaciones.
12.
Se recomienda que los materiales a ser utilizados en la construcción tengan un control de calidad para nivel de la cimentación (losas, placas, y rellenos). Asimismo se deben efectuar diseños de mezclas que garanticen la resistencia especificadas para cada caso.
13.
Es importante señalar, que de acuerdo a la Zonificación Sísmica del Perú, el departamento de Cusco, esta ubicado en la zona 2 de Sismicidad media, para un periodo Ts=0.9 seg. un factor de suelo (S) de 1.4 ESTUDIO GEOT CNICO
REFERENCIAS
1)
Terzaghi K. And Peck R.B (1967) “Soil mechanics engineering practice”, John W iley abd Sons, New York.
2)
Yves Lacronix and H.M. Hm (1967) “”Direct Determination and Indirect Evaluation of Relative Density and Its Use on Earthwork Construction Projects”
3)
Vesic, A.S. (1973) “Análisis de la capacidad de carga de cimentaciones superficiales, Revista
Ingenieria 4)
Vol. XLLII No 1 de México D.F”.
Juàrez Badillo E. (1987) “Mecánica de Suelos. Tomo II” Editorial Limusa.
5)
Exploración Geotécnica (1987) SOCIEDAD MEXICANA DE SUELDOS DE MECANICA DE SUELOS A..
6)
Ralph b. Peck. Hanson (1982) “INGENIERIA DE CIMENTACIONES”
ESTUDIO GEOT CNICO
RESULTADOS DE LABORATORIO
ESTUDIO GEOT CNICO
CROQUIS DE UBICACIÓN DE CALICATAS
ESTUDIO GEOT CNICO
ESTUDIO GEOT CNICO
REGISTRO FOTOGRÁFICO
ESTUDIO GEOT CNICO
PENETRACIÓN DINAMICA
DENSIDAD DE CAMPO
ESTUDIO GEOT CNICO
REGISTRO DE BOLONERIA
ESTUDIO GEOT CNICO
ENSQAYO DE POERMEABILIDAD
ESTUDIO GEOT CNICO
