INFORME TECNICO GEOTECNIA

LUISA E. SHUAN LUCAS Ingeniero Civil

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN

AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA E.P.M. N° 34004 “LORENZO ROCKOVICH MINAYA”

PROPIETARIO

:

GOBIERNO REGIONAL PASCO

DISTRITO

:

CHAUPIMARCA

PROVINCIA

:

PASCO

REGIÓN

:

PASCO ABRIL 2004

Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P.

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CONTENIDO

Pág. N° 1.0

GENERALIDADES

1

2.0

GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO

2

3.0

INVESTIGACION GEOTECNICA EFECTUADA

3

4.0

ENSAYOS DE LABORATORIO

3

1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3

4.1 4.2 4.3

OBJETIVO NORMATIVIDAD UBICACIÓN CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES ESTRUCTUR ALES

GEOLOGÍA SISMICIDAD

CALICATAS MUESTREO DISTURBADO REGISTRO DE EXCAVACIÓN

ENSAYOS ESTÁNDAR ENSAYOS ESPECIALES CLASIFICACIÓN DE SUELOS

5.0

DESCRIPCIÓN DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO

5

6.0

ANALISIS DE LA CIMENTACION

5

7.0

CAPACIDAD PORTANTE

6

8.0

CONTENIDO DE SALES

9

9.00

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

10

7.1 CAPACIDAD DE CARGA 7.2 ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS

BIBLIOGRAFÍA FIGURAS Y TABLAS ANEXO I : REGISTRO DE EXCAVACIÓN ANEXO II: ENSAYOS DE LABORATORIO FOTOGRAFÍAS PLANO DE UBICACIÒN DE CALICATAS Y PERFIL ESTRATIGRÁFICO


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INFORME TÉCNICO ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN

1.0

GENERALIDADES 1.1 OBJETIVO El presente Informe Técnico tiene como objetivo establecer el comportamiento comportami ento del suelo de cimentación frente a los esfuerzos transmitidos por la estructura proyectada, correspondiente a la Ampliación y Mejoramiento de la E.P.M. N° 34004 “Lorenzo Rockovich Minaya”.

Para tal efecto, se ha desarrollado una investigación geotécnica en la cual se complementan trabajos de campo y ensayos de laboratorio, necesarios para definir la estratigrafía, características físicas y mecánicas de los suelos predominantes, predominantes , sus propiedades de resistencia y estimación de asentamientos.

1.2 NORMATIVIDAD El Estudio de Mecánica de Suelos con Fines de Cimentación se ha efectuado en concordancia concordancia con la Norma Técnica E- 050 “Suelos y Cimentaciones” del Reglamento Nacional de Construcciones.

1.3 UBICACIÓN El área en estudio, se ubica en el Distrito de Chaupimarca, Provincia de Pasco, Departamento Departamento de Pasco, la altitud altitud aproximada aproximada es de 4.400 m.s.n.m. m.s.n.m. El área que ocupará el proyecto es de 230 m 2 y se ubicará un bloque con un total de 06 aulas.


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1.4

CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES El proyecto contempla la construcción de una estructura de 02 niveles. El sistema estructural estará conformado por pórticos de concreto armado y muros de albañilería.

2.0

GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO 2.1 GEOLOGIA La zona en estudio pertenece a la zona del flanco occidental andino a 4,400 m.s.n.m. aproximadamente. La estratigrafía ha sido formada por la erosión glaciaria de los macizos ígneos intrusivos la cuál ha formado el manto de origen residual- coluvial coluvial sobre el cuál se ubica Chaupimarca. Las formaciones que se ubican en la zona se presentan en la Figura N°1, según la carta geológica de INGEMMET,

2.2 SISMICIDAD Según los mapas de zonificación sísmica y mapa de máximas intensidades sísmicas del Perú y de acuerdo a las Normas Sismo-Resistentes del Reglamento Nacional de Construcciones, Construccio nes, el Departamento de Pasco

se encuentra

comprendido en la Zona 2, correspondiéndole una sismicidad media y una intensidad de VI a VII en la escala Mercalli Modificada. En la Figura N°3, se presenta el Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas observadas observadas en el Perú realizado por Alva et al (1984), el cuál se basó en Mapas de Isosistas de Sismos Peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos históricos recientes. En la Figura N°2, se presenta el Mapa de Zonificación Sísmica considerando por la norma Técnica E- 030 “Diseño Sismorresistente” del Reglamento Nacional de Construcciones. Los parámetros sísmicos a usarse son:


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Factor de Zona,

Z = 0.3

Factor de ampliación de ondas sísmicas Período de vibración predominante predomi nante

3.0

S = 1.4 Tp = 0.9 seg

INVESTIGACION GEOTECNICA EFECTUADA 3.1 CALICATAS La exploración del subsuelo se realizó mediante 03 excavaciones a cielo abierto ó calicatas, denominadas C-1, C-2 y C-3, ubicadas estratégicamente de tal manera de cubrir cubrir el área estudiada. estudiada. La profundidad profundidad máxima explorada fue de 3.00m.

3.2 MUESTREO DISTURBADO Se extrajeron muestras disturbadas representativas de los estratos típicos en cantidad suficiente para la realización de ensayos de laboratorio estándar, especiales y análisis químicos.

3.3 REGISTRO DE EXCAVACIONES Paralelamente al muestreo se efectuó el registro de cada una de las exploraciones, anotándose las características de los suelos tales como espesor, color, humedad, compacidad, etc.

4.0 ENSAYOS DE LABORATORIO Los ensayos estándar se efectuaron en el Laboratorio Laboratori o de Mecánica de Suelos de la consultora que avala el presente Informe Técnico, los ensayos especiales se efectuaron en el Laboratorio N° 2 de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería Civil d la UNI, los ensayos químicos en el Laboratorio N° 21 Investigación y Química Aplicada de la Facultad de Ingeniería Química y Manufacturera Manufacturer a de la UNI, siguiendo las normas de la American Estándar Test (ASTM) y fueron los siguientes:


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4.1 ENSAYOS ESTÀNDAR 

Análisis Granulométrico Granulométrico por Tamizado ASTM D-422



Límite Líquido ASTM D4318



Límite Plástico ASTM D4318



Humedad ASTM D2216



Peso volumétrico

4.2

ENSAYOS ESPECIALES 

4.3

Ensayo de Corte Directo

ANÁLISIS QUÍMICOS 

Determinación del Contenido de Sulfatos



Determinación del Contenido de Cloruros Ver Anexo II, Ensayos de Laboratorio.

4.4 CLASIFICACIÓN DE SUELOS Los suelos representativos ensayados, se han clasificado de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) de acuerdo a la siguiente relación:

CUADRO N°1-CLASIFICACION DE SUELOS SUELOS CALICATA

C-1

C-1

C-2

C-3

0.90-1.80

1.80-3.00

1.60-2.20

1.20-1.50

Retiene N°4

0.0

6.6

24.4

8.1

Pasa malla N°200

36.4

47.8

48.4

41.4

Límite Líquido (%)

-

-

32.6

-

Indice Plástico (%)

N.P.

N.P.

24.1

N.P.

CLASIFICACIÓN SUCS

SM

SM

SM

SM

PROF.(m)


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5.0 DESCRIPCIÓN DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO La estratigrafía se definió mediante la interpretación de los registros estratigráficos de las exploraciones efectuadas, las cuales se muestran en el ANEXO I “Registro de Excavaciones” y en el perfil estratigráfico inferido mostrado en el Plano MS,

estableciéndose la siguiente conformación del subsuelo: Superficialmente, el terreno presenta una capa de relleno con matriz areno- limosa, en estado semisuelto, color marrón oscuro y con raíces delgadas. Esta capa tiene un espesor comprendido entre 0.30m y 0.90 m.. Luego, en las calicatas C-2 y C-3 se ubicó un limo arenoso de baja plasticidad color marrón oscuro de consistencia blanda Este material tiene un espesor variable entre 0.40m. y 1.20m. alcanzando mayor potencia en la zona de C-2. Subyaciendo a los suelos finos descritos anteriormente, se ubicó una arena limosa de baja plasticidad a no plástica, de compacidad semisuelta a semicompacta, con gravillas aisladas aisladas de forma for ma subangulosa; este material presenta un típico color marrón oscuro a marrón amarillento y presenta pequeños lentes aislados de limo de baja plasticidad. En la calicata C-2, debajo de la arena limosa, se ubicó un material granular gravoso de partículas angulosa, de origen residual proveniente de un manto rocoso intemperizado. Se detectó filtraciones en el subsuelo, en la zona de las calicatas C-1 y C-3 aflorando entre 2.20 y 2.50m. de profundidad.

6.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION De acuerdo a los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, estratigrafía del subsuelo, se evaluó la capacidad portante, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

6.1 El sistema estructural es en base a pórticos de concreto armado y muros de


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albañilería, la alternativa de cimentación consiste en zapatas conectadas. La profundidad de cimentació cimentaciónn será de 1.60m. como mínimo, mínimo, medido a partir del nivel del terreno natural. n atural.

6.2

El material presente en la zona activa de cimentación, está conformado mayormente por arenas limosas de origen residual. De acuerdo al ensayo d e corte directo efectuado en el laboratorio, se obtuvo: Angulo de fricción interna,  :

30°

Cohesión, C (kg/cm 2)

0.05

:

7.0 CAPACIDAD PORTANTE La capacidad portante se ha determinado considerando un factor de seguridad mínimo para la falla por corte, luego se ha verificado que los asentamientos diferenciales producidos por esta presión no sean mayores que los admisibles.

7.1 CAPACIDAD DE CARGA Se ha determinado la capacidad de carga admisible del terreno de cimentación, empleando la Teoría de Terzaghi de acuerdo a la siguiente relación para zapatas cuadradas:

q ad =

1

( 1.3CN c F.S.

D f N q

  1



0.4 B 2 N 

)

Donde: q ad

=

Capacidad portante admisible (Kg/cm 2)

C´

=

Cohesión para falla local = 2/3 C (Kg/cm 2)

1

=

Peso específico del suelo sobre s obre el nivel de cimentación


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(gr/cm3) 2

=

Peso específico efectivo del suelo debajo del nivel de

cimentación (gr/cm 3) Df

=

Profundidad de cimentación

B

=

Ancho del cimiento

N c, Nq, N 

=

Factores de capacidad de carga para falla local

de Terzaghi modificado por Kumbhojkar (1993) F.S.

=

Factor de seguridad =

3

Reemplazando los datos correspondientes a las condiciones de cimentación, a los resultados de los ensayos de laboratorio y considerando falla local debido a la naturaleza compresible de los materiales predominantes, se tiene: N c, Nq, N 

= 18.99, 8.31, 4.39

1 = 1.3 kg/cm2 2 = 1.03 kg/cm2 ( efectivo) Para un factor de seguridad igual a 3, un ancho de cimentación de 1.80m. y una profundidad de desplante mínima de 1.60m. resulta:

qad = 0.95 kg/cm2

7.2 ANALISIS DE ASENTAMIENTOS Definitivamente, la presión anterior puede generar asentamientos mayores a los admisibles, por lo tanto se verificará los asentamientos. En suelos granulares

permeables los asentamientos son básicamente

instantáneos y son los asentamientos totales que sufrirá la cimentación, ellos pueden estimarse a partir del método elástico según la relación siguiente:


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S =

qB(1 - u 2 ) I f E S

Donde: S

=

Asentamiento inmediato en cm.

u

=

relación de Poisson

If

=

factor de forma (cm/m)

Es

=

Módulo de elasticidad (Ton/m2)

q

=

presión de trabajo (Ton/m2)

B

=

ancho de la cimentación (m)

Para el análisis de asentamientos se considera la dimensión mayor de la cimentación del proyecto asumida en 2.40m. y una presión vertical transmitida del orden de 0.60 kg/cm 2. Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron adoptados a partir de tablas e investigaciones publicadas de acuerdo al tipo de suelo donde irá desplantada la cimentación. Para la arena limosa se adopta un módulo de elasticidad de E=600Tn/m 2 y un valor de relación de poissón de 0.25m. y reemplazando los datos correspondientes correspondientes resulta un asentamiento asentamiento inmediato

de

2.52 cm. El

asentamiento diferencial será del orden del 75% del asentamiento inmediato, luego para un asentamiento de 2.52 cm. se espera un asentamiento diferencial de 1.90 cm. El asentamiento diferencial tolerable estará en el orden de 2 a 3 cm.; el tipo de cimentación propuesto consistente en zapatas conectadas, absorberá los asentamientos diferenciales a producirse.


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8.0

CONTENIDO DE SALES La agresión que ocasiona el suelo a la cimentación de la estructura, está en función de la presencia de elementos químicos que actúa sobre el concreto y el acero de refuerzo, causándole efectos nocivos. Esta acción química ocurre en presencia del agua que pueda llegar a la cimentación (cimentación bajo por nivel freático, zona de ascención capilar, filtración, inundaciones etc.). Los elementos químicos a evaluar son los sulfatos y cloruros por su acción química sobre el concreto y acero del cimiento respectivamente y la sales solubles totales por causar pérdida de resistencia por lixiviación. Los resultados obtenidos en una muestra representativa del suelo, se presentan en el cuadro siguiente: CUADRO N°2 - CONTENIDO DE SALES

Calicata C-2

Prof. (m)

VALORES OBTENIDOS Sales

Solubles

(ppm)

2.00

Totales

Sulfatos (ppm) Cloruros (ppm)

--

279.35

140.82

Agresión LEVE

De acuerdo a las Tablas N°1 y N°2 los porcentajes obtenidos se encuentran por debajo de los límites máximos permisibles, por lo tanto se podrá utilizar Cemento Portland Tipo I en la preparación del concreto de los cimientos de la estructura.

9.0

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


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-

El presente Informe Técnico se ha elaborado en base a la Norma Técnica E-

050 Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de Construcciones y corresponde correspond e al estudio geotécnico del Proyecto de Ampliación y Mejoramiento Mejoramie nto de la E.P.M. N° 34004 “Lorenzo “Lorenzo Rockovich Minaya”, ubicado en el Distrito de

Chaupimarca, Provincia y Región Pasco. -

La alternativa de cimentación consiste en zapatas conectadas, con una profundidad de desplante mínima de 1.60 m. medido a partir del nivel del terreno natural.

parámetros de resistencia al esfuerzo cortante obtenidos en laboratorio son:

-

Angulo de fricción interna, 

:

30°

Cohesión, C (kg/cm2)

:

0.05

Se determinó la capacidad de carga admisible, mediante un análisis de capacidad portante por corte y verificados luego por asentamientos, obteniéndose una capacidad de carga admisible igual a

-

qad = 0.95 kg/cm2

Se estimó el asentamiento asentamiento diferencial a producirse por el método elástico, obteniéndose 1.90 cm, el cuál es menor que el asentamiento tolerable recomendado para este tipo de estructuras. Este asentamiento será absorbido por la cimentación propuesta.

-

De acuerdo al resultado de los análisis químicos, el subsuelo no presenta sales agresiva por lo cual se podrá utilizar cemento Portland Tipo I en la preparación del concreto de los cimientos.


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-

El fondo de las excavaciones destinadas al cimiento deberá ser cuidadosamente compactados mediante el uso de equipo manual, antes del vaciado del concreto

-

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.


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BIBLIOGRAFÍA -

Reglamento Reglamento Nacional de Construcciones Construcciones

- Norma E- 050 “Suelos y

Cimentaciones”

-

Reglamento Nacional de Construcciones Construccione s

-Norma E- 030 “Diseño Sismo

Resistente”

-

INGEMMET – Mapas Geológicos

-

Braja M. Das. “Principio de Ingeniería Ingeniería de Cimentaciones”

-

Lambe - Whitman “Mecánica de Suelos”

-

A.C.I. “Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones”


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FIGURAS Y TABLAS


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ANEXO II ENSAYOS DE LABORATORIO


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PLANO UBICACIÓN DE CALICATAS PERFIL ESTRATIGRÁFICO ESTRATIGRÁFICO


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ANEXO I REGISTRO DE EXCAVACIÓN


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FOTOGRAFÍAS


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INFORME TECNICO GEOTECNIA

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