ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN

PROYECTO: CONSTRUCCIÓN CENTRO CIVICO LOS ANGELES

I) INTRODUCCIÓN

1.1 OBJETIVO DEL ESTUDIO

El presente estudio tiene por finalidad determinar la capacidad portante del suelo en el

cual se emplazará la cimentación de las estructuras del Centro Cívico Los Angeles

Para tal fin se ha realizado trabajos de campo, laboratorio y gabinete; el primero con

reconocimiento del lugar, excavación de una calicatas y sondeos en la zona de

construcción, muestreo y registro de exploración. El segundo con ensayos de

laboratorio con muestras extraídas del lugar y el último con caracterización geotécnica y

cálculo de capacidad admisible portante.

1.2 NORMATIVIDAD

- Norma técnica de edificación E - 050: Suelos y cimentaciones

- Norma técnica de edificación E - 030: Diseño sismorresistente

1.3 UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL AREA DE ESTUDIO

El terreno se ubica en el distrito de Moquegua, provincia de Mariscal Nieto,

Departamento de Moquegua, sector Los Angeles.

El terreno donde se ubicará el estadio está cerca de la zona urbana, cuenta con

edificaciones existentes que serán demolidas y removidas del lugar.

1.4 ACCESO AL ÁREA DE ESTUDIO

Al área en mención tiene acceso mediante las vías interiores de la ciudad de Moquegua.

1.5 CONDICIÓN CLIMÁTICA Y ALTUTUD DE LA ZONA

El clima se caracteriza por ser caluroso todo el año con una temperatura media de 26 ºC

entre los meses de Enero a Marzo principalmente. Con respecto a la altitud de la zona

urbana es de 1360 msnm.

2.0 GEOLOGÍA Y SISMICIDAD DEL ÁREA DE ESTUDIO

2.1 GEODINÁMICA INTERNA Y EXTERNA

GEOLOGÍA

El lugar en estudio se halla ubicado en una explanada rodeado de edificaciones que conforman

las urbanizaciones.

Sobre este unidad se encuentran como relleno y formando plataformas materiales aluviales,

coluviales, con un estrato superficial fuertemente cementado con matriz arenosa limosa.

La zona donde se ubicará el estadio es de topografía plana.

Los Estratos encontrados en cada calicata son:

CALICATA 1

ESTRATO I UNICO

De 0.00 a 3.00 suelo granular con fino GP-GM, de color marrón en estado semicompacto, con

presencia de humedad baja, no plástico, con grava sub angulosa rugosa, el estrato es uniforme.

No presenta napa freática.

CALICATA 2

ESTRATO I UNICO

De 0.00 a 3.00 suelo granular con fino GP-GM, de c0olor marrón en estado semicompacto,

con presencia de humedad baja, no plástico, con grava sub angulosa rugosa, el estrato es

uniforme.

No presenta napa freática.

Ambas calicatas presentan el mismo material.

2.2 SISMICIDAD

El Suelo en estudio se ubica en la zona 3, considerado como sismicidad alta, según el mapa de

zonificacion sísmica del Perú, concordante con las norma E-030, de diseño sísmico resistente

del reglamento nacional de construcciones.

El suelo de cimentación es el correspondiente al estrato II, correspondiente a arenas gravosas

compactas.

Según los sondeos efectuados en la calicata de exploración, se utilizará para el calculo de la

fuerza sísmica horizontal los siguientes parámetros de suelo:

S = 1.2 (Factor Suelo)

Ts = 0.6 s (Período que define la plataforma del espectro del suelo).

3.0 INVESTIGACION DE CAMPO

Se han realizado dos calicatas manuales de 3.00 de profundidad, siendo la profundidad de

cimentación mínima de 1.5m.

Tomando en cuenta los sondeos realizados, se han tomado muestras en el Estrato Unico de

cada calicata, a la profundidad de 1.50m.

4.0 ENSAYOS DE LABORATORIO

Los ensayos de laboratorio fueron realizados en el laboratorio de mecánica de suelos.

Cabe mencionar que las muestras de suelos fueron clasificadas y seleccionadas siguiendo el

procedimiento descrito en ASTM D-2488: “Práctica Recomendada para la Descripción de

suelos”, las que fueron sometidas a los siguientes ensayos:

- Análisis Granulométrico por tamizado (ASTM C-136)

- Límites de Consistencia (ASTM D-4318)

• Límite Líquido

• Limite Plástico

• Índice de Plasticidad

- Clasificación SUCS (ASTM D-2487)

- Humedad natural del suelo

- Densidad natural

- Densidad mínima

- Peso Especifico de los Suelos.

- Densidad máxima

En base a la información obtenida durante los trabajos de campo y los ensayos de resultados

de Laboratorio, se efectuó la clasificación de suelos de los materiales, para ello se ha

empleado los sistemas SUCS, para luego correlacionarlos de acuerdo a las características

litológicas similares, lo cual se consigna en la columna estratigráfica correspondiente.

Según los resultados de laboratorio, los tipos de suelos existentes del terreno de fundación en

estudio son:

CALICATA 1

ESTRATO UNICO

Grava : 37.90 %

Arena : 62.10 %

Limite Líquido : 22%

Limite Plástico : N.P

Indice de Plasticidad : N.P

SUCS : GP-GM

Humedad Natural : 5.0%

Densidad Máxima : 1.92 gr/cm3

Densidad Mínima : 1.57 gr/cm3

Densidad Natural : 1.727 gr/cm3

Peso Especifico del Suelo : 2.54

CALICATA 2

ESTRATO UNICO

Grava : 33.50 %

Arena : 66.50 %

Limite Líquido : 21%

Limite Plástico : N.P.

Indice de Plasticidad : N.P.

SUCS : GP-GM

Humedad Natural : 4.0%

Densidad Máxima : 1.94 gr/cm3

Densidad Mínima : 1.58 gr/cm3

Densidad Natural : 1.727 gr/cm3

Peso Especifico del Suelo : 2.54

5.0 PERFILES ESTRATIGRAFICOS

Para el presente caso se han elaborado los perfiles estratigráficos en forma perpendicular al

terreno.

Según la descripción de los estratos en general se ha encontrado un estrato representativo en

las dos calicatas:

De 0.00 a 3.00 suelo granular con fino GP-GM, de c0olor marrón en estado semicompacto,

con presencia de humedad baja, no plástico, con grava sub angulosa rugosa, el estrato es

uniforme.

No presenta napa freática.

Ambas calicatas presentan el mismo material.

6.0 CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DE LOS ESTRATOS

En base a la exploración y reconocimiento geotécnico se estableció las siguientes

características geotécnicas:

ESTRATO UNICO.- Por su naturaleza y clasificación geomécánica, este estrato es optimo

para cimentar la edificación.

7.0 ANALISIS DE CIMENTACION

CAPACIDAD ADMISIBLE

Se Utilizara los factores de carga aproximados para roca dados por Stagg y Zienkiewicz

(1968), aplicando las formulas de capacidad de carga en suelo dadas por Terzhagui, para

diveros tipos de cimentación, con factor de seguridad de 3.5 se tiene:

Los datos para el cálculo son:

Densidad Máxima : 1.94 gr/cm3

Densidad Mínima : 1.58 gr/cm3

Densidad Natural : 1.727 gr/cm3

Peso Unitario del suelo 1,580 kg/m3

Profundidad de Desplante mínimo consideramos Df= 1.20 m.

Ancho mínimo de la cimentación para el presente caso 0.50m.

Con los datos anteriores aplicamos el efecto de la densidad relativa sobre el factor

de rozamiento en suelos de grano grueso, aplicando las fórmulas obtenemos que

para una Densidad Relativa de Dr= 46%, el factor de rozamiento es de 0.65

correspondiéndole un ángulo de fricción interna de Tg = 0.65

Angulo de fricción interna = 33º

Los coeficientes de Capacidad de Carga tienen los siguientes valores:

Nc = 38.64 Nq = 26.09 N = 35.19

Se trata de una grava con matriz arenosa limosa, la cohesión efectiva es de c=

0.00 Kc/cm2 luego se cálcula la capacidad de carga con la expresión:

Para zapatas corridas:

qu = cNc + Df Nq + ½ BN

qu = 0 + 1.58 x 1.20 x 26.09 + ½ x 1.58 x 0.50 x 35.19

qu = 49.47 + 13.90 = 63.37 Tn/m²

qu = 6.34 kg/cm²

Coeficiente de Seguridad FS= 3.5

Luego la capacidad admisible de carga del terreno será de:

Qadm = qu/FS

Qadm = 1.81 kg/cm²

Para zapatas aisladas:

qu = 1.2cNc + Df Nq + 0.4 BN Ancho mín B= 1.00m

qu = 0 + 1.58 x 1.20 x 26.09 + 0.4 x 1.58 x 1.00 x 35.19

qu = 49.47 + 22.24 = 71.71 Tn/m²

qu = 7.17 kg/cm²

Coeficiente de Seguridad FS= 3.5

Luego la capacidad admisible de carga del terreno será de:

Qadm = qu/FS

Qadm = 2.05 kg/cm²

CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO INMEDIATO

ASENTAMIENTO INICIAL

Si= Asentamiento probable (cm)

Relación de Poisson

Es= Módulo de Elasticidad

If= Factor de forma

q = Presión de trabajo o transmitido.

B = Ancho del área cargada

< 2.50cm

8.0 AGRESION DEL SUELO DE CIMENTACION

En los sondeos efectuados no se ha encontrado evidencia de presencia de sales que ataquen al

concreto.

9.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION

1.- Tipo de cimentación : Mixta

2.- Estrato de Apoyo de Cimentación : Estrato Unico a 1.20m mínimo.

3.- Parámetros de diseño

A.- Profundidad de desplante mínima : Df= 1.20 m

B.- La capacidad portante mínima admisible : qadm= 1.81 Kg/cm2

C.- Factor de Seguridad : FS = 3.5

D.- Asentamientos inmediatos esperados : Pi = 0.90 cm < 2.54cm

E- Ancho mínimo de cimentación corrida : 0.50m

F- Ancho mínimo de cimentación zapata : 1.00m

4.- El suelo de la cimentación no contiene sales que intervengan en el ataque al concreto de la

estructura.

5.- No se ha encontrado nivel freático hasta la profundidad investigada, la sismicidad de la

zona indica sismos de fuerte intensidad, sin embargo, al no haber presencia de nivel freático

no ocurrirá licuación de suelos.

6.- Para el análisis sismorresistente de las edificaciones según el RNC se considerara en el

diseño suelo tipo 2, con periodo predominante Ts= 0.6 s.

RECOMENDACIONES

1.- Los esfuerzos aplicados al suelo, no deberán exceder de la capacidad admisible qadm=

1.81 Kg/cm2.

2.- Los rellenos deberán ser en capas de 20cm. compactados y controlados con una

compactación mínima del 95% de la máxima densidad seca teórica obtenida en el ensayo del

proctor modificado.

4.- Las conclusiones y recomendaciones del presente estudio solo se aplican al terreno

estudiado, no se pueden aplicar para otros fines o a otros sectores.