informe tecnico geotecnia
DESCRIPTION
Informe geotecnico de estudio de suelosTRANSCRIPT
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES
- PAVIMENTOS
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. 5369742 - 99751179
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES
- PAVIMENTOS
CONTENIDO
Pág. N°1.0 GENERALIDADES 1
1.1 OBJETIVO1.2 NORMATIVIDAD 1.3 UBICACIÓN1.4 CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
2.0 GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO 22.1 GEOLOGÍA2.2 SISMICIDAD
3.0 INVESTIGACION GEOTECNICA EFECTUADA 33.1 CALICATAS3.2 MUESTREO DISTURBADO3.3 REGISTRO DE EXCAVACIÓN
4.0 ENSAYOS DE LABORATORIO 34.1 ENSAYOS ESTÁNDAR4.2 ENSAYOS ESPECIALES4.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS
5.0 DESCRIPCIÓN DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO 5
6.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION 5
7.0 CAPACIDAD PORTANTE 67.1 CAPACIDAD DE CARGA7.2 ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS
8.0 CONTENIDO DE SALES 9
9.00 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 10
BIBLIOGRAFÍAFIGURAS Y TABLASANEXO I : REGISTRO DE EXCAVACIÓNANEXO II: ENSAYOS DE LABORATORIOFOTOGRAFÍASPLANO DE UBICACIÒN DE CALICATAS Y PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
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
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, 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 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 de Pasco, la altitud aproximada es de 4.400 m.s.n.m. El área que
ocupará el proyecto es de 230 m2 y se ubicará un bloque con un total de 06
aulas.
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 1
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
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 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, 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 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:
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 2
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
Factor de Zona, Z = 0.3
Factor de ampliación de ondas sísmicas S = 1.4
Período de vibración predominante Tp = 0.9 seg
3.0 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 el área estudiada. La 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 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 de la UNI, siguiendo
las normas de la American Estándar Test (ASTM) y fueron los siguientes:
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 3
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
4.1 ENSAYOS ESTÀNDAR
Análisis Granulométrico por Tamizado ASTM D-422
Límite Líquido ASTM D4318
Límite Plástico ASTM D4318
Humedad ASTM D2216
Peso volumétrico
4.2 ENSAYOS ESPECIALES
Ensayo de Corte Directo
4.3 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
CALICATA C-1 C-1 C-2 C-3
PROF.(m) 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
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 4
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
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 de forma 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:
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 5
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
6.1 El sistema estructural es en base a pórticos de concreto armado y muros de
albañilería, la alternativa de cimentación consiste en zapatas conectadas. La
profundidad de cimentación será de 1.60m. como mínimo, medido a partir del
nivel del terreno natural.
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/cm2) : 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:
Donde:
q ad = Capacidad portante admisible (Kg/cm2)
C´ = Cohesión para falla local = 2/3 C (Kg/cm2)
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 6
qad=1F . S .
(1 .3CN c+γ1D f N q+0 . 4 Bγ2N γ
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
1 = Peso específico del suelo sobre el nivel de cimentación
(gr/cm3)
2 = Peso específico efectivo del suelo debajo del nivel de
cimentación (gr/cm3)
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:
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 7
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
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/cm2.
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/m2 y un
valor de relación de poissón de 0.25m. y reemplazando los datos
correspondientes resulta un 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.
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 8
S=qB(1-u2) I f
ES
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
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
CalicataProf.
(m)
VALORES OBTENIDOS
AgresiónSales Solubles Totales
(ppm)Sulfatos (ppm) Cloruros (ppm)
C-2 2.00 -- 279.35 140.82 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.
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 9
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
9.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- 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 al estudio geotécnico del Proyecto de Ampliación y Mejoramiento
de la E.P.M. N° 34004 “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.
- El suelo presente en la profundidad activa de cimentación,
está conformado mayormente por arenas limosas. El material
presenta consistencia semisuelta a suelta, cuyos 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 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.
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 10
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA -
CIMENTACIONES - PAVIMENTOS
- 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.
- 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.
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179 11
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES
- PAVIMENTOS
BIBLIOGRAFÍA
- Reglamento Nacional de Construcciones - Norma E-050 “Suelos y
Cimentaciones”
- Reglamento Nacional de Construcciones -Norma E-030 “Diseño Sismo
Resistente”
- INGEMMET – Mapas Geológicos
- Braja M. Das. “Principio de Ingeniería de Cimentaciones”
- Lambe - Whitman “Mecánica de Suelos”
- A.C.I. “Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones”
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES
- PAVIMENTOS
FIGURAS Y TABLAS
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES
- PAVIMENTOS
ANEXO II
ENSAYOS DE LABORATORIO
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES
- PAVIMENTOS
PLANO
UBICACIÓN DE CALICATAS
PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES
- PAVIMENTOS
ANEXO I
REGISTRO DE EXCAVACIÓN
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179
LUISA E. SHUAN LUCASIngeniero Civil GEOTECNIA - CIMENTACIONES
- PAVIMENTOS
FOTOGRAFÍAS
Jr. Sta. Leonor 6331 Urb. Sta. Luisa - S.M.P. 5369742 - 99751179