estudio de suelos … · (numero de gol/pie de penetracion). peso unitario total ... consistencia...
TRANSCRIPT
CONSTRUCCION DE LA INSTITUCIÓN CONSTRUCCION DE LA INSTITUCIÓN CONSTRUCCION DE LA INSTITUCIÓN CONSTRUCCION DE LA INSTITUCIÓN
EUCATIVAEUCATIVAEUCATIVAEUCATIVA
“NUEVA MARMATO”“NUEVA MARMATO”“NUEVA MARMATO”“NUEVA MARMATO”
ESTUDIOESTUDIOESTUDIOESTUDIO DE DE DE DE SUELOSSUELOSSUELOSSUELOS
WILLIAM DELGADO P.WILLIAM DELGADO P.WILLIAM DELGADO P.WILLIAM DELGADO P. INGENIERO CONSULTORINGENIERO CONSULTORINGENIERO CONSULTORINGENIERO CONSULTOR
POPAYÁN,POPAYÁN,POPAYÁN,POPAYÁN, OCTUBREOCTUBREOCTUBREOCTUBRE DE DE DE DE 2002002002007777
CONTENIDO
INTRODUCCION
CONVENCIONES GENERALES
1. OBJETIVOS
2. CARACTERISTICAS DEL LUGAR Y DE LAS ESTRUCTURAS
2.1 CARACTERISTICAS DEL LUGAR.
2.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO
2.3 CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS.
2.3.1.TIPO
2.3.2.GRUPO
2.3.3.CATEGORIA
2.3.4.VARIABILIDAD
2.3.5.GRADO DE COMPLEJIDAD
3. TRABAJOS DE CAMPO
3.1 RECONOCIMIENTO DE CAMPO
3.2 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA.
3.2.1 EXPLORACIÓN GEOFÍSICA
3.2.2 EXPLORACIÓN, MUESTREO Y ENSAYOS IN SITU.
4. ENSAYOS DE LABORATORIO
5. GEOLOGIA
6. SISMOLOGIA
6.1 TECTÓNICA 6.2 SISMICIDAD, AMENAZA SÍSMICA Y EFECTOS LOCALES
6.2.1 ZONA DE RIESGO SISMICO
6.2.2. SISMO DE DISEÑO Y ACELERACION PICO EFECTIVA
6.2.3. PERFIL DE SUELO.
7. ESTRATIGRAFIA
8. NIVEL FREÁTICO
9. ANALISIS GEOTECNICO
9.1 TIPO DE CIMENTACION
9.2 PROFUNDIDAD DE DESPLANTE
9.3 ANALISIS DE CAPACIDAD PORTANTE
9.4 CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE
9.5 ANALISIS DE ASENTAMIENTOS
9.6 INTERACCION SUELO-STRUCTURA.
9.7 PERMEABILIDAD
10. DISEÑO DE LOS PAVIMENTOS
11. RESUMEN Y RECOMENDACIONES
12. LIMITACIONES
ANEXOS .
1- REGISTROS DE CAMPO Y ENSAYOS DE LABORATORIO
2- FIGURAS
3. FOTOGRAFIAS
CONVENCIONES GENERALES
SIMBOLOS DE EXPLORACION, MUESTREO Y ENSAYOS: B BARRENO MANUAL
S SONDEO POR PERCUSION Y LAVADO
C SONDEO POR CONO HOLANDES
R SONDEO POR ROTACION
T TRINCHERA
AP APIQUE
SS SACAMUESTRAS PARTIDO (SPLIT-SPOON)
ST SACAMUESTRAS DE PARED DELGADA (TUBO SHELBY)
“N” RESISTENCIA A LA PENETRACION ESTANDAR. (NUMERO DE
GOL/PIE DE PENETRACION).
PESO UNITARIO TOTAL EN TON/M3
E MODULO ELASTICO EN KG/CM2
LL LIMITE LIQUIDO, (%)
LP LIMITE PLASTICO, (%)
IP INDICE PLASTICO, (%)
c COHESION EN KG/CM2
w HUMEDAD NATURAL, (%)
TIPOS DE SUELOS Y ROCAS CANTOS RODADOS BOLAS DE ROCA MAYORES DE 30 CM
GUIJARROS BOLAS DE ROCA ENTRE 10 Y 30 CM.
GRAVAS PARTICULAS ENTRE EL TAMIZ No.4 Y 7.5 CM
ARENAS PARTICULAS ENTRE EL TAMIZ No.4 Y EL 200
LIMOS PARTICULAS ENTRE 0.74 (No.200) Y 0.002 MM.
ARCILLAS PARTICULAS MENORES DE 0.002 MM.
DESCRIPCION DE SUELOS POR SU COMPOSICION NOMBRE INICIAL MATERIAL QUE PREVALECE
NOMBRE ADICIONAL SEGUNDO COMPONENTE QUE PREVALECE
“Y” 35% A 50%
“ALGO” 20% A 35%
“TRAZAS A ALGO” 10% A 20%
“TRAZAS” MENOS DE 10%
DENSIDAD DE SUELOS GRANULARES
MUY SUELTO N < 4
SUELTO 4 < N < 10
MEDIO 10 < N < 30
DENSO 30 < N < 50
MUY DENSO 50 < N
CONSISTENCIA DE SUELOS COHESIVOS
MUY BLANDA qu < 0.25 2 <N < 2
BLANDA 0.25 qu < 0.50 2 < N < 4
MEDIA 0.50 qu < 1.00 4 < N <8
FIRME 1.00 qu < 2.00 8 < N < 15
MUY FIRME 200 qu < 4.00 15 < N < 30
DURA qu > 4.00 N > 30
INTRODUCCIÓN
Dentro del marco de los estudios que se adelantan para la construcción de la
institución educativa “NUEVA MARMATO” en el municipio de Marmato,
departamento de Caldas, a solicitud del ingeniero CARLOS LASPRILLA, de la
firma UNION TEMPORAL VALLE, contratista del proyecto, se programó una
investigación de suelos para determinar la cimentación más favorable y los demás
parámetros y recomendaciones requeridas para el cálculo estructural de las
edificaciónes y demás planeamientos para el proceso constructivo.
El presente informe contiene detalles acerca de los trabajos de campo, ensayos de
laboratorio, estratigrafía, análisis de capacidad portante, asentamientos,
estabilidad, un resumen y recomendaciones.
En la elaboración de este estudio se han seguido las normas Colombianas de
diseño y construcción sismo resistente NSR-98, las normas técnicas Colombianas
y de la Sociedad Americana para ensayos de materiales.
Agradecemos al ingeniero CARLOS LASPRILLA y a la UNION TEMPORAL
VALLE, la confianza depositada para que nuestra firma ejecutara este estudio.
1. OBJETIVOS
Los objetivos del presente estudio son:
♦ Identificar los diferentes estratos del subsuelo y determinar sus propiedades
físicas y mecánicas más importantes.
♦ Establecer de acuerdo a la sismología, la zona de riesgo sísmico en que se
encuentra el proyecto, el sismo de diseño, el tipo de perfil de suelo, los efectos
locales y el coeficiente de importancia.
♦ Determinar el tipo de cimentación más apropiado
♦ Definir la profundidad de desplante de los cimientos.
♦ Analizar la capacidad portante del terreno y recomendar las presiones de
contacto que garanticen la estabilidad de las obras.
♦ Suministrar los parámetros a utilizar en los cálculos de interacción suelo –
estructura.
♦ Determinar el potencial de cambio volumétrico por expansión de los suelos.
♦ Analizar las propiedades hidráulicas de los suelos (permeabilidad).
♦ Estudiar la estabilidad de los taludes y la amenaza por deslizamientos.
♦ Suministrar los parámetros a utilizar en los cálculos de los muros de
contención.
2. CARACTERÍSTICAS DEL LUGAR, DEL PROYECTO Y DE LAS
ESTRUCTURAS
2.1 CARACTERISTICAS DEL LUGAR.
Los terrenos a construir se localizan al norte del Departamento de Caldas y al
norte también del nuevo perímetro urbano (reubicado) del municipio de Marmato,
entre la vía que conduce a Marmato (antiguo) y la biblioteca municipal.
La topografía del terreno es transversalmente inclinada y superficialmente seca
pero el proyecto se desarrolla en una terraza que colinda con unos taludes
longitudinales de pendientes medias a fuertes en los costados norte y sur.
El Area a construir es de 1567 metros cuadrados.
La localización regional (en el departamento) del proyecto aparece en la figura 1.1
y la urbana (en el municipio o barrio) en la 1.2. Estas figuras se encuentran en el
anexo 3
2.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO
El proyecto comprende la construcción de un centro o institución educativa en el
nuevo casco urbano del municipio de Marmato (reubicado) y que básicamente
consta de lo siguiente: Unos bloques en uno y dos niveles para 12 aulas y cuatro
baterías sanitarias.
2.3 CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS.
Los pórticos son en concreto reforzado, la cubierta en estructura metálica y muros
divisorios en mampostería de ladrillo.
De acuerdo al Reglamento de Construcciones Sismo Resistentes, NSR—98
Decreto No 33 del 9 de Enero de 1998 la estructura se clasifica así:
GRUPO ll (b)
CATEGORIA NORMAL
VARIABILIDAD BAJA
GRADO DE COMPLEJIDAD I
GRUPO Il (b):
Edificaciones de ocupación especial : Guarderías, escuelas y universidades.
Este grupo tiene un coeficiente de importancia I = 1.1
VARIABILIDAD BAJA:
Cuando se presentan formaciones geológicas simples, materiales de espesores y
características mecánicas homogéneas que cubren grandes áreas con materiales
uniformes.
CATEGORÍA NORMAL:
Cuando el número de pisos es menor de 4 (Tabla H.3-1).
Tabla H. 3 – 1
Categoría de la edificación - edificios y casas
GRADO DE COMPLEJIDAD I:
Resulta de la aplicación de los dos criterios concomitantes dados en la matriz de
categoría y variabilidad (Tabla H.3-2 del NSR 98).
Tabla H.3-2
Complejidad del proyecto
Categoría Edificación
Variabilidad del Subsuelo Baja Media Alta
Normal I I II
Intermedia II II III
Alta III III III
Especial III IV IV
Categoría Edificación
Lote m2
No. Pisos
Casas Lote Proyecto
m2 No. de Unidades
Normal 100 a 250 <4 < 1000 0 –10
Intermedia 250 a 1000 4 – 7 1000 – 5000 10 –100
Alta 1000 a 1500 8 – 14 5000 – 10000 100 – 500
Especial > 1500 > 15 > 10000 > 500
3. TRABAJOS DE CAMPO
En esta parte del estudio se realizaron las siguientes actividades:
3.1 RECONOCIMIENTO DE CAMPO
Previo a la exploración geotécnica, se realizó un reconocimiento de campo que
consistió en una serie recorridos al sitio del proyecto, con el fin de identificar los
procesos geodinámicos, tales como erosión, deslizamiento, agrietamientos,
asentamientos, levantamientos, actividad de las fallas o cualquier otro fenómeno
que pudieran afectar las futuras construcciones con resultados negativos ante
estas amenazas. También se identificaron las unidades geológicas y
geomorfológicas, los drenajes naturales y fisiografía.
3.2 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA.
3.2.1 EXPLORACIÓN GEOFÍSICA
Aunque deseable pero no necesaria, una prospección geofísica mediante la
realización unas líneas de refracción sísmica son un complemento a la
exploración directa y el reconocimiento geológico de campo. En este caso por la
variabilidad baja del subsuelo y el tamaño del proyecto, no se consideró necesario
3.2.2 EXPLORACIÓN, MUESTREO Y ENSAYOS IN SITU.
Para determinar la estratificación y las características generales de resistencia del
subsuelo, predecir su comportamiento y evaluar las amenazas geotécnicas
existentes, en esta primera parte del estudio, dedicado a las labores del campo,
también se realizaron 3 sondeos exploratorios del subsuelo, a 8 metros de
profundidad. Las perforaciones se realizaron manualmente empleando un equipo
Acker a percusión y de ellos se obtuvieron unas muestras alteradas e inalteradas
para los ensayos de laboratorio requeridos así como también las dimensiones y el
reconocimiento de los diferentes estratos del subsuelo.
3.2.2.1. CARACTERÍSTICAS Y DISTRIBUCIÓN DE LOS SONDEOS.
3.2.2.1.a. Tipo de sondeos.
Se realizaron tres perforaciones, todas con recuperación de muestras, más del
50% que es lo mínimo exigido. (NSR H.3.2.3.2.-a).
3.2.2.1.b. Recuperación de las muestras.
Las muestras se tomaron en forma continua hasta la profundidad explorada con la
cuchara partida para los ensayos de humedad natural y clasificación. También se
tomaron muestras inalteradas con tubos de pared delgada tipo Shelby para los
ensayos de resistencia y compresibilidad (NSR H.3.2.3.2.-b).
3.2.2.1.c. Localización de los sondeos.
Todos los sondeos (se pide al menos el 50%), se localizaron dentro de la
proyección sobre el terreno de las construcciones. (NSR H.3.2.3.2.-c)
3.2.2.1.d. Tipo de estudio.
Todos los sondeos se realizaron en estudio definitivo (NSR H.3.2.3.2-d)
3.2.2.1.e. Cubrimiento.
Los sondeos cubren completamente la unidad de construcción contemplada (NSR
H.3.2.3.2.-e)
3.2.2.2. Profundidad de los sondeos.
Los tres sondeos exploratorios se llevaros a 8 metros de profundidad. (NSR
H.3.2.4) y que abarcan la profundidad exigida por los siguientes factores:
3.2.2.2.a. Profundidad en la que el incremento de esfuerzos causados por la
edificación sea el 10% del esfuerzo en la interfase suelo-estructura. (NSR H.3.2.4-
a)
3.2.2.2.b. 1.5 veces el ancho de la losa corrida de cimentación. (NSR H.3.2.4-b)
En este caso nose aplica.
3.2.2.2.c. 2.5 veces el ancho de la zapata de mayor dimensión (NSR H.3.2.4-c)
3.2.3. ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT)
Durante la realización de los sondeos se ejecutaron, desde la superficie hasta los 8
metros explorados, una campaña de ensayos de penetración, en los que se
determinó el número de golpes requeridos para penetrar la cuchara muestreadora de
305 mm con dos martillos de perforación, uno pequeño de 70 libras y el estándar
de 140 libras.
La energía suministrada teóricamente por el martillo para el ensayo resulta del
producto entre la masa del martillo por la altura de caída; para un ensayo estándar el
valor teórico de energía será 471N-m, mientras que para el ensayo realizado con el
martillo pequeño será de 235 N-m, es decir la energía suministrada será el 50% de
la energía del ensayo estándar.
Con el fin de tener una visión más clara de la variación de la resistencia con la
profundidad, se han elaborado unas graficas de N, numero de golpes, contra la
profundidad en metros. Con este propósito, los valores de N se dan ya corregidos
e idealizados de acuerdo a la energía empleada y a otros factores, cada 15
centímetros. Donde por alguna razón no se ejecutó la prueba (toma de muestra
shelby, por ejemplo), se ha colocado el valor más probable de acuerdo a la
tendencia o a su correlación con otros ensayos, como el de la compresión
inconfinada.
Todas las actividades correspondientes a esta primera etapa, se realizaron entre
los días 24 y 25 de octubre de 2007.
Los resultados de las pruebas de penetración standard y la descripción de los
suelos encontrados se consignan en los registros de campo, los cuales se
encuentran en el Anexo 1 (NSR H2.2.2.1-f).
La ubicación de los sondeos se encuentra en la figura dos del Anexo 2.(NSR H2.2.2.1-f)
4. ENSAYOS DE LABORATORIO
En la segunda parte de este estudio, dedicada a los trabajos en el laboratorio, se
efectuaron las pruebas apropiadas a fin de establecer las propiedades físicas y
mecánicas de los suelos encontrados.
Los tipos de muestra y los ensayos efectuados fueron los siguientes:
♦ Herméticas, para contenido de humedad.
♦ Remoldeadas, con la cuchara partida, para apreciación visual, clasificación.y
granulometrías.
♦ Inalteradas, tipo Shelby, para los ensayos de resistencia y pesos unitarios.
Las muestras para resistencia tomadas por debajo de los tres metros se
dañaron por tratarse de suelos granulares.
En el Anexo 3 se incluyen las pruebas realizadas, consignadas en sus respectivos
formatos.
Para la clasificación de los suelos se empleó el sistema unificado U.S.C.S.
En la Gráfica 3 aparecen localizados en la Carta de Plasticidad, los diferentes
tipos de suelos encontrados.
5. GEOLOGÍA
Las obras construir se encuentran localizados al norte del Departamento de
Caldas, en la depresión interandina del río Cauca, y que en el sitio del proyecto
forma el valle del mismo nombre.
5.1 GEOMORFOLOGÍA DE LA ZONA
Morfológicamente, en la zona predomina la unidad de planicie (UP), caracterizada
por presentar grandes zonas planas sin filos ni cañones y de pendientes
transversales y longitudinales muy bajas.
5.2 FALLAMIENTOS
Los sistemas de fallamientos tanto principales como secundarios son abundantes
en la zona, identificándose fallas de dirección N-S como los sistemas de fallas de
Romeral y del Cauca entre las que se cuentan las de Manizales, La de Armenia, y
la de Sevilla. Las fallas transversales son muy escasas o nulas.
La evidencia de la presencia de estos sistemas de fallas la constituye el
alineamiento fuerte de ríos y quebradas, la presencia de silletas alineadas y sobre
las laderas la ubicación de facetas trapezoidales y los saltos o caídas de agua.
Según estudios realizados por INGEOMINAS, estos fallamientos presentan
diversos grados de actividad.
5.3 PERFIL GEOLOGICO
El perfil geológico simplificado se describe en la siguiente forma:
En la parte más profunda se encuentran alternadas las rocas volcánicas y
sedimentarias del mesozoico cretáceo medio, que forman el grupo (Kvs)
constituido principalmente por diabasas, areniscas y lutitas negras.
En la parte sub-superficial, se encuentran las rocas volcánicas básicas del
cretáceo, que forman el grupo (Kvb) constituido principalmente por basaltos y
diabasas.
En la superficie, se encuentran los sedimentos no consolidados del cuaternario
compuestos por unos limos arcillosos de color amarillo claro como habano y roca
meteorizada muy fragmentada (roca muerta).
En la figura No 4 se localiza geológicamente el proyecto y en la figura 5 se
presenta un perfil geológico.
6. SISMOLOGIA
6.1 TECTÓNICA
La región en estudio está localizada sobre la microplaca tectónica denominada
Bloque Norandino, que linda al occidente con la placa oceánica de Nazca, al
oriente con la placa Suramericana y al norte con la placa Caribe, la cual se ha
desarrollado entre la Zona de Subducción, donde convergen las placas Oceánica y
Continental, cuya traza superficial está localizada frente al Litoral Pacífico, y es el
límite de placas más importantes en cuanto a su nivel dinámico y como fuente de
sismicidad para esta región del país.
6.2 SISMICIDAD, AMENAZA SÍSMICA Y EFECTOS LOCALES
La sismicidad hace referencia a la caracterización de los movimientos que
posiblemente afecten el área de interés, generalmente se realiza en términos de la
localización de las fuentes (fallas geológicas activas), de la estimación de sus
probables magnitudes máximas y sus probables períodos de recurrencia, y del
efecto de la distancia entre el foco y área en riesgo.
Las características y parámetros a tener en cuenta para el estudio geotécnico y
diseño estructural sismo resistente, son las siguientes:
6.2.1 ZONA DE RIESGO SISMICO
Basados en la sismicidad del área del proyecto y de acuerdo al estudio de amenaza
sísmica y a la norma A-2-1 del NSR-98, el sitio donde se encuentra el proyecto
corresponde a la zona de riesgo sísmico alto del mapa de amenaza sísmica.
En la figura 6.1 se localiza el proyecto en el mapa de amenaza sísmica.
ZONAS DE AMENAZA SÍSMICA
ZONA DE AMENAZA SÍSMICA BAJA: Es el conjunto de lugares en donde Aa es menor e igual a 0.10.
ZONA DE AMENAZA SÍSMICA INTERMEDIA: Es el conjunto de lugares en donde Aa es menor e
igual a 0.10 y no excede de 0.20.
ZONA DE AMENAZA SÍSMICA ALTA: Es el conjunto de lugares en donde Aa es mayor de 0.20
REGIÓN Nº AA Amenza Sísmica
10 0.45 Alta
9 0.40 Alta
8 0.35 Alta
7 0.30 Alta
6 0.25 Alta
5 0.20 Intermedia
4 0.15 Intermedia
3 0.10 Baja
2 0.075 Baja
VALORES DE Aa Y NIVEL DE AMENAZA SÍSMICA SEGÚN LA REGIÓN DEL PAÍS A.2-1 NSR-98
1 0.05 Baja
VALORES Aa PARA LAS CIUDADES CAPITALES DE DEPARTAMENTO A.2-2 NSR-98
Ciudad
Aa
Zona de amenaza
sísmica
Ciudad
Aa
Zona de
amenaza
sísmica
Arauca 0.15 Intermedia Neiva 0.30 Alta
Armenia 0.25 Alta Pasto 0.30 Alta
Barranquilla 0.10 Baja Pereira 0.25 Alta
Bogotá DC 0.20 Intermedia Popayán 0.25 Alta
Bucaramanga 0.25 Alta Puerto Carreño 0.05 Baja
Cali 0.25 Alta Puerto Inirida 0.05 Baja
Cartagena 0.10 Baja Quibdó 0.30 Alta
Cúcuta 0.30 Alta Riohacha 0.15 Intermedia
Florencia 0.20 Intermedia San Andrés islas 0.10 Baja
Ibague 0.20 Intermedia Santa Marta 0.15 Intermedia
Leticia 0.05 Baja San José del Guaviare 0.10 Baja
Manizales 0.25 Alta Sincelejo 0.15 Intermedia
Medellín 0.20 Intermedia Tunja 0.20 Intermedia
Mitú 0.05 Baja Valledupar 0.10 Baja
Mocoa 0.30 Alta Villavicencio 0.30 Alta
Montería 0.15 Intermedia Yopal 0.20 Intermedia
6.2.2. SISMO DE DISEÑO Y ACELERACION PICO EFECTIVA
De acuerdo a la misma norma A-2-1 del NSR-98 el proyecto se encuentra en la
zona 6 del mapa de valores de aceleración pico efectiva, Aa.
Sismo de diseño: corresponde a un sismo cuyo coeficiente de aceleración pico
efectiva Aa sea 0.25.
En la figura 6.2 del anexo 3, se localiza el proyecto en el plano de valores del
coeficiente de aceleración pico efectiva o sismo de diseño.
6.2.3. PERFIL DE SUELO.
El perfil de suelo es S1, que tiene las siguientes propiedades:
Es un perfil en donde entre la roca y la superficie hay menos de 60 m de suelo
que contiene depósitos estables de arcillas de consistencia dura, con una
velocidad de la onda de cortante mayor de 400 m/s.
En la figura 6.3 del anexo 3, se ilustra el perfil de suelo
6.2.4. COEFICIENTE DE SITIO.
Para tomar en cuenta los efectos locales, se utiliza el coeficiente de sitio cuyo
valor correspondiente a la microzonificación de Popayán y al perfil de suelo S1 es
de 1.0
7. ESTRATIGRAFIA
Los suelos encontrados corresponden a sedimentos no consolidados del
cuaternario y que en el sitio del proyecto y asta los 8 metros explorados forman
dos estratos:
7.1 Capa de limos arcillosos de alta compresibilidad (ML-CL), color amarillo
grisáceo, como habano, de consistencia dura, presentando entre 10 y 14 golpes a
la penetración estandar y entre 28.8 y 31 toneladas por m2 a la compresión
inconfinada.
7.2 Capa de roca meteorizada muy fragmentada (roca muerta) compuesta por
gravas rojizas y negras en matriz limoarcillosa, color amarillo grisáceo, como
habano, clasificada como GM, de consistencia dura, presentando entre 20 y 60
golpes a la penetración estandar.
En los registros de campo que se encuentran en el Anexo, se detalla la anterior
estratigrafía en cada sondeo.
8. Condiciones del Agua Subterránea.
El nivel freático es profundo, por debajo de los 8 metros explorados.
9. ANÁLISIS GEOTECNICO
En la tercera etapa de este estudio, dedicado a los aspectos geotécnicos y
basándose en los resultados de campo y de laboratorio, se analizan los siguientes
puntos:
9.1 TIPO DE CIMENTACIÓN
La cimentación más conveniente desde el punto de vista técnico y económico
corresponde a cimientos corridos o continuos compuestos por unas vigas de
cimentación, sin base de concreto ciclópeo y que conformen anillos cerrados o
diafragmas. Alternativamente, se puden emplear zapatas individuales
convencionales. En las figuras 7.1, 7.2 y 7.3 del anexo 3 se ilustran estos tipos de
cimentación.
9.2 PROFUNDIDAD DE DESPLANTE.
Los cimientos corridos se colocarán superficialmente (flotantes) a 35 centímetros y
las zapatas individuales, a 50 centímetros de profundidad sobre el terreno ya
conformado, colocando en su base un mortero de protección de 5 centímetros de
espesor.
9.3 ANÁLISIS DE CAPACIDAD PORTANTE
La capacidad portante última se evalúa según la norma NSR-98 con la siguiente
expresión (H-4-1):
qo = C Nc + q Nq + γ B Nγ/2
Para arcillas : C = qu /2 φ = 00 Nc = 5.2 Nq = 1 Nγ = 0
qo = C Nc + q
Esta fórmula y el valor de Nc corregidos por la forma y profundidad de los
cimientos según Skenton es la siguiente:
qo = C Nc B/L = 0 D/B = 0.35/0.3 = 1.17 Nc = 5.14 x 1.17 = 6
qu = 3 Kg/Cm2 = 30 Ton/M2 (Es el valor representativo hasta la profundidad de
interés en todos los sondeos)
C = 30/2 = 15 Ton/M2
qo = 15 X 6 = 90 Ton/M2
9.4 CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE
Tomando un factor de seguridad de tres (H.4.1.7 NSR-98), contra una falla por
esfuerzo cortante (fs = 3), obtenemos:
qa = qo /fs = 90/3 = 30 Tons/ M2
Por tratarse de estructuras tan livianas, con esta presión admisible tan alta,
resultarían cimientos demasiado pequeños. Recomendamos usar:
qa = 15 Tons/M2 = 1.5 Kg/Cm2
9.5 ANÁLISIS DE LOS ASENTAMIENTOS
H = 3B = 0.9 mts. (espesor promedio del estrato consolidable de arcilla)
Dp = f(Pa) = 0.8 x Pa = 0.8 x 1.5 = 1.2 kg/cm2. .
mv = 1/(200 qu) = 0.0017 (cohef de compresibilidad vol correlacionado con qu)
DH = H*mv*Dp = 90 cms x 0.0017 cm2. /Kg x 1.2 kg/cm2. = 0.18 cms.
Los asentamientos obtenidos por este medio son inferiores a 6 centímetros lo cual
está dentro de los límites permitidos para este tipo de estructura.
9.6 POTENCIAL DE EXPANSIVIDAD Y DE LICUACION DE LOS SUELOS.
Los suelos encontrados no son de características expansivas ni licuables, según lo
demuestran los ensayos efectuados y el comportamiento de las construcciones
vecinas, por lo tanto no se requiere de ningún tipo de tratamiento especial.
9.7 ESTABILIDAD DE LAS EXCAVACIONES.
Las excavaciones para sótanos y cualquier otra estructura subterránea, son poco
estables, por lo cual se recomienda que toda excavación temporal de más de 2
metros de profundidad se apuntale o ademe adecuadamente y que toda
excavación permanente sea confinada con elementos de concreto reforzado.
9.8 INTERACCION SUELO - ESTRUCTURA
Para el cálculo de las estructuras de confinamiento o de contención deberán
emplearse los siguientes parámetros:
Peso volumétrico γ = 1.5 ton/m3
Carga admisible............................... Pa = 15 ton/m2.
Cohesión......................................... C = 8 ton/m2
Ángulo de fricción interna............... Ø = 15o
Coeficiente de presión en reposo... Kr = 0.75
Coeficiente de presión activo......... Ka = 0.6
Coeficiente de presión pasiva....... Kp = 1.66
El empuje lateral de tierra para los muros de contención puede calcularse con la
siguiente expresión:
Pr = Kr γ H2/2
Para el cálculo de los cimientos combinados se deberán tomar los siguientes
parámetros:
E (mod elástico): 15 x 200 = 3000 Ton/M2
K placa : 3000 / 0.6= 5000 Ton /M3
K cimentación: 3000 /0.9 = 3333 Ton /M3
10 ESTUDIO DE VULNERABILIDAD O AMENAZA POR DESLIZAMIENTO.
ESTABILIDAD DEL TALUD DE LA COLINA
La estabilidad del talud para las terrazas de las instalaciones está dada por su
factor de seguridad.
a) A corto plazo: φ = 0
Según Duncan y Buchigmani (suponiendo corona plana y horizontal).
Fs = c No / γ H
Angulo de inclinación: β = 70o ( 1H/3V)
Número de estabilidad: No = 4 + 0.04(90- β) = 4.8
Peso volumétrico suelo: γ = 1.5 Ton/M3
Coheción (qu/2) : c = 8 Ton/M2
Altura del talud: H = 5 metros
Cordenada X: X = 0.003(60- β) H= -0.15 metros
Cordenada Y: Y = (2-0.015(90- β)) H= 4.1 metros
Fs = 8 x 4.8 / (1.6 x 5) = 4.8
Los factores de seguridad obtenidos son muy superiores a 1.2 recomendado para
estos casos y por lo tanto podría afirmarse que no existe vulnerabilidad o amenaza
por deslizamientos. Sin embargo, en el contacto suelo roca se presenta un plano
de debilidad y recomendamos que en los sitios con taludes mayores a dos metros
de altura, se utilicen muros de contención.
11. RESUMEN Y RECOMENDACIONES
11.1 CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS
Los suelos encontrados y analizados son de buena resistencia al esfuerzo
cortante y poco deformables, no presentan amenazas de deslizamientos,
inundaciones ni avalanchas y por lo tanto puede afirmarse que son aptos para las
futuras construcciones.
11.2 TIPO DE CIMENTACION
La cimentación más conveniente desde el punto de vista técnico y económico
corresponde a cimientos corridos o continuos compuestos por unas vigas de
cimentación, sin base de concreto ciclópeo y que conformen anillos cerrados o
diafragmas. Alternativamente, se puden emplear zapatas individuales
convencionales. En las figuras 7.1, 7.2 y 7.3 del anexo 3 se ilustran estos tipos de
cimentación
11.3 PROFUNDIDAD DE DESPLANTE.
Los cimientos corridos se colocarán superficialmente (flotantes) a 35 centímetros y
las zapatas individuales, a 50 centímetros de profundidad sobre el terreno ya
conformado, colocando en su base un mortero de protección de 5 centímetros de
espesor
11.4 La presión de contacto (o carga admisible) a emplear para la cimentación de
las estructuras es de 15 ton/m2. Como al utilizar esta presión en las estructuras de
un solo nivel resultan cimientos demasiado pequeños, recomendamos utilizar allí
vigas de cimentación mínimo de 30 x 30 centímetros o zapatas de 1 x 1 metro.
11.5 La presión de contacto anteriormente recomendada involucra un factor de
seguridad de tres (fs=3) contra una falla por capacidad portante. En consecuencia
el ingeniero estructural deberá emplearla como carga de trabajo.
11.6 En el contacto suelo roca se presenta un plano de debilidad y recomendamos
que en los sitios con taludes mayores a dos metros de altura, se utilicen muros de
contención
12. LIMITACIONES
Los resultados, conclusiones y recomendaciones anteriores, están enunciadas
para un proyecto específico y para las condiciones de suelo encontradas, bajo las
cuales se analizó el presente estudio.
Cualquier variación en las características del proyecto o de las condiciones
observadas en el terreno deberán ser comunicadas con el fin de analizarlas y
modificar el estudio de acuerdo a las nuevas condiciones.
WILLIAM DELGADO PARRA .
Ingeniero Consultor
Mat. 878 C.P.C.
ANEXO 1ANEXO 1ANEXO 1ANEXO 1
REGISTROS DE CAMPOREGISTROS DE CAMPOREGISTROS DE CAMPOREGISTROS DE CAMPO
ANEXO 2ANEXO 2ANEXO 2ANEXO 2
ENSAYOS DE ENSAYOS DE ENSAYOS DE ENSAYOS DE
LABORATORIOLABORATORIOLABORATORIOLABORATORIO
ANEXO 3ANEXO 3ANEXO 3ANEXO 3
FIGURASFIGURASFIGURASFIGURAS
ANEXO 4ANEXO 4ANEXO 4ANEXO 4
REGISTROREGISTROREGISTROREGISTRO
FOTOGRAFICOFOTOGRAFICOFOTOGRAFICOFOTOGRAFICO