informe c2a 067-08 ie erasmo roca chimbote

CAA Ing. Consultores eirlINGENIERIA DE CIMENTACIONES PROYECTOS - CONSULTORIA

INFORME TECNICOESTUDIO DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIN

PROYECTO:

RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DEL I.E. ERASMO ROCA

SOLICITANTE:

SUB- REGION PACIFICO GOBIENRO REGIONAL DE ANCASH

UBICACION :

DISTRITO PROVINCIA DEPARTAMENTO

: CHIMBOTE : SANTA : ANCASH

JULIO, 2008 INDICEAv. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -1-


1.0

GENERALIDADES 1.1 1.2 1.3 Objeto del Estudio Ubicacin del Area en Estudio Caractersticas del Proyecto

2.0

INVESTIGACIONES EFECTUADAS 2.1 Trabajos de Campo 2.1.1 Sondajes 2.1.2 Ensayos de Penetracin Estndar (SPT) 2.1.3 Muestreo Disturbado 2.1.4 Registro de Sondajes 2.2 2.3 Ensayos de Laboratorio Clasificacin de Suelos

3.0 4.0 5.0

DESCRIPCIN DEL PERFIL ESTRATIGRFICO ANLISIS DE LICUACION ANLISIS DE LA CIMENTACIN 5.1 5.2 Tipo y Profundidad de los Cimientos Calculo de la Capacidad Portante

6.0 7.0 8.0

CONTENIDO DE SALES ASPECTOS SSMICOS CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Av. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -2-


ANEXOSANEXO IRegistros de Sondajes

ANEXO IIResultado de los Ensayos de Laboratorio

ANEXO IIIMaterial Fotogrfico

ANEXO IVPlano de Ubicacin de Sondajes y Perfil Estratigrfico

ANEXO VMapa de Zonificacin Ssmica del Per



INFORME TECNICO1.0 GENERALIDADES 1.1 Objeto del Estudio El presente Informe Tcnico tiene por objeto realizar un Estudio de Suelos con Fines de Cimentacin para el proyecto Mejoramiento y

Reconstruccin del I.E. Erasmo Roca, el mismo que se ha efectuado por medio de trabajos de exploracin de campo consistente en sondajes y ensayos de laboratorio, necesarios para definir el perfil estratigrfico del rea en estudio, as como sus propiedades de esfuerzo y deformacin, proporcionndose las condiciones mnimas de cimentacin, indicndose tipo y profundidad de los cimientos, capacidad portante admisible, asentamientos y las recomendaciones necesarias. 1.2 Ubicacin del rea en Estudio El rea en estudio se encuentra ubicado en la Av. Jos Pardo y Psje Santa Rosa, Urb. La Caleta Departamento de Lima. del Distrito de Chimbote, Provincia de Santa y

1.3

Caractersticas del Proyecto El proyecto consistente en la construccin de pabellones de 2 pisos, estructurados por medio de prticos de concreto armado, muros portantes y techos aligerados, transmitiendo cargas del orden 55 60 ton/col.



2.0

INVESTIGACIONES EFECTUADAS 2.1 Trabajos de Campo 2.1.1 Sondajes Con la finalidad de definir las caractersticas del subsuelo del rea en estudio, se realizaron 03 exploraciones por medio de sondajes con pruebas de penetracin estndar (S.P.T.), distribuidos convenientemente en el terreno, con las siguientes profundidades:

CUADRO DE SONDAJESProfundidad (m) Exploracin N Penetracin Estndar (S.P.T.) + Wash Boring 6.45 6.45 6.45 Auscultacin dinmica Cono Peck Total (m) Nivel fretico (m)

S-1 S-2 S-3

1.65 0.60 ----

8.10 7.05 6.45

1.20 1.40 1.00

Nota : Ver plano de Ubicacin de Sondajes 2.1.2 Ensayos de Penetracin Estndar (SPT) El ensayo de penetracin estndar consiste en contabilizar el nmero de golpes necesarios para hacer penetrar un tubo o cuchara de caa partida de =2 de dimetro, un total de 0.45 m, utilizando un martillo de 140 lbs de peso, dejado caer desde 30 de altura, contabilizando el nmero de golpes necesarios para hacer penetrar el penetrmetro los 0.30 m ltimos. Las pruebas se efectuaron en las siguientes profundidades: CUADRO DE ENSAYOS DE PENETRACIN ESTNDAR (SPT)Av. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -5-


SONDAJE SPT NO Prof.(m)N de 15 golpes 15

S-1 1 5 6 11 17 2 5 13 18 31 33.00 3.45 1.00 1.45 2.00 2.45

15 30 cmltimos

12 22 26 48


S-1 44.00 4.45

55.00 5.45

66.00 6.45

15 30 cmltimos

11 17 20 37

24 28 36 54

24 26 34 60


S-2 1 7 11 14 25 2 6 14 16 30 33.00 3.45 1.00 1.45 2.00 2.45

15 30 cmltimos

10 11 26 37




S-2 44.00 4.45

55.00 5.45

66.00 6.45

15 30 cmltimos

10 11 11 22

17 18 22 40

31 34 39 73


S-3 1 3 4 5 9 2 10 10 10 20 33.00 3.45 1.00 1.45 2.00 2.45

15 30 cmltimos

11 16 18 34


S-3 44.00 4.45

55.00 5.45

66.00 6.45

15 30 cmltimos

18 19 18 37

22 23 23 46

33 33 34 67

2.1.3

Muestreo Disturbado Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos

encontrados, en cantidad suficiente como para realizar los ensayos estndar de clasificacin e identificacin de suelos. Ademas se extrajo una muestra representativa del sondaje S-1 de 2.45 3.00 m, para efectuar anlisis qumicos de contenido de salesAv. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -7-


agresivas. 2.1.4 Registro de Sondajes Paralelamente al muestreo se realiz el registro de cada uno de las exploraciones s efectuadas, anotndose las principales caractersticas de los tipos de suelos encontrados, tales como: espesor, humedad, plasticidad, compacidad, nmero de golpes, etc. 2.3 Ensayos de Laboratorio Los ensayos se realizaron en el Laboratorio de Mecnica de Suelos CAA Ingenieros Consultores EIRL y en el Laboratorio de Anlisis de Suelo y Agua LASA INGENIEROS, de acuerdo a la siguiente relacin: Anlisis Granulomtrico por Tamizado ASTM D-422. Lmite Lquido ASTM D-423. Lmite Plstico ASTM D-424.

- Contenido de Humedad ASTM D-2216. - Anlisis Qumico de Sales agresivas al concreto.

2.4

Clasificacin de Suelos Los suelos han sido clasificados de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), segn se muestra en el siguiente cuadro:



CUADRO DE CLASIFICACION

SONDAJE N Prof. (m) Ret. No. 4 Pasa No. 200 L.L. I.P. SUCS

S-1 3.00 - 3.45 0.10 10.70 --N.P. SP - SM

S-1 4.00 - 4.45 ---12.50 --N.P. SM

S-1 5.00 - 5.45 --21.90 --N.P. SM

S-1 6.00 - 6.45 --10.00 --N.P. SP - SM

S-2 1.00 - 1.45 --13.60 --N.P. SM

SONDAJE N Prof. (m) Ret. No. 4 Pasa No. 200 L.L. I.P. SUCS

S-2 2.00 - 2.45 4.60 14.80 --N.P. SM

S-2 3.45 - 4.00 0.20 11.22 --N.P. SP - SM

S-2 4.45 - 5.00 --12.90 --N.P. SM

S-3 3.00 - 3.45 0.30 11.20 --N.P. SP - SM

S-3 5.00 - 5.45 ---20.30 --N.P. SM



3.0

DESCRIPCIN DEL PERFIL ESTRATIGRFICO En base a los trabajos de campo y ensayos de laboratorio se presenta la siguiente conformacin: En el sondaje S-1 se presenta superficialmente un material de relleno conformado por una arcilla arenosa, color beige oscuro, con presencia de gravillas, en un espesor de 0.40 m, continuando hasta la profundidad de 3.00 m con una arena con limos, de grano fino a medio, no plstica, con presencia de micas doradas en estado semicompacto; entre 3.00 6.45 m se presentan arenas con limos y arenas limosas, de grano fino a medio, no plsticas, con micas, en estado semicompacto a compacto, subyaciendo hasta la profundidad explorada de 8.10 m con el ensayo de auscultacin dinmica Cono Peck, con un nmero de golpes comprendido entre 22 88. El nivel fretico se presenta a la profundidad de 1.20 m. En el sondaje S-2 se presenta un relleno consistente de cascotes de ladrillos, alambres con matriz de arena arcillosa, con gravillas angulosas en un espesor de 0.40m, continuando hasta la profundidad de 5.00 m con arenas con limos y arenas limosas de grano fino a medio, no plsticas, con micas doradas, en estado semicompacto de acuerdo al numero de golpes del ensayo de Penetracin Estndar N= 22- 37; entre 5.00 6.45 m se presentan arenas limosas y arenas con limos de grano fino, no plsticas, con micas doradas, en estado compacto, de acuerdo al nmero de golpe del ensayo de Penetracin Estndar N=40 73, subyaciendo hasta la profundidad explorada de 7.05 m con el ensayo de auscultacin dinmica Cono Peck, con un numero de golpes comprendido entre 77 91. El nivel fretico se presenta a la profundidad de 1.40 m.



En el sondaje S-3 se presenta un relleno conformado por cascotes de ladrillos y trozos de vidrios con matriz de arcilla arenosa, en estado semicompacto, en un espesor de 0.40 m, continuando hasta la profundidad de 1.50 m, con arenas con limos, de grano fino, no plstica, en estado suelto; entre 1.50 - 5.00 m se presentan arenas limosas y arenas con limos de grano fino a medio, no plstica, con gravillas aisladas, en estado semicompacto de acuerdo al ensayo de Penetracin Estndar con un nmero de golpes comprendido entre N= 20 - 37, subyaciendo hasta la profundidad explorada de 6.45 m, arenas limosas y arenas con limos, no plsticas, de grano fino, con micas doradas y conchuelas, en estado compacto, con un numero de golpes del SPT comprendido entre N= 46-67.

4.0

ANLISIS DE LICUACIN Se ha efectuado el anlisis de Licuacin de los suelos por medio del mtodo simplificado de IWASAKI y TATSUOKA (1978), donde la carga dinmica inducida en el elemento de suelo por un movimiento ssmico pude ser estimada mediante la siguiente relacin:

max amax v = rd v g VDonde : max amax g = Esfuerzo de Corte Mximo = Aceleracin mxima en la superficie del terreno = Aceleracin de la gravedad = Esfuerzo geoesttico efectivo = Esfuerzo geoesttico total

Vv



rd = 1 0.015ZDonde : Z rd = Profundidad en metros = Factor de reduccin Por otra parte la resistencia cclica no drenada o resistencia a la licuacin de un elemento de suelo sometido a cargas dinmicas durante un terremoto se evala mediante la siguiente relacin: Para 0.02 mm < D50< 0.05 mm

N '60 1 = 0.0882 + 0.019 v v + 0.7Para 0.02 mm < D50< 0.6 mm

0.35 N '60 1 = 0.0882 + 0.225 Log D v v + 0.7 50

Para 0.02 mm < D50< 2.0 mm

N '60 1 = 0.0882 0.05 v v + 0.7Donde : 1 N60 v D50 = Esfuerzo de corte cclico que causara licuacin = Nmero de golpes SPT corregido = Esfuerzo efectivo vertical = Dimetro correspondiente al 50% acumulado que pasa en la curva granulomtricaAv. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -12-


Por otra parte el nmero de golpes de la prueba de Penetracin Estandar se ha corregido de acuerdo a la siguiente formula:

N '60 = N .C N .Donde:

Er .Ec .El .E D 0.60

N'60: valor corregido para la energa especificada N: valor del nmero de golpes sin corregir. CN: ajuste por presin de sobrecarga efectiva p'o calculado [Liao y Whitman] como:

CN =

1 p '0

Er: Correccin por la energa del equipo utilizado; Er: = 0.45 EC: Correccin por perdida de energa en la cabeza de golpeo ; EC=0.80 El: Correccin por reflexin de la onda de compresin en las barras ; El=0.75 de 1.00 3.00 m; El= 1.00 de 3.00 7.00 m ED: Correccin por dimetro de la perforacin; ED = 1



Sondaje S-1Profundida d (m) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00

N(campo)

(ton/m 3) 1.60 1.65 1.68 1.65 1.80 1.80 1.80 1.90

p0 (k/cm 2) 0.06 0.125 0.193 0.258 0.338 0.418 0.498 0.588

CN =

1 p '0

N1(60) 31 39 49 44 66 56 56 78

SUCS SP SM SP SM SM SP SM SM SM SP SM SP SM

17 31 48 37 64 60 66 100

4.08 2.82 2.28 1.97 1.72 1.55 1.42 1.30

Sondaje S-2Profundida d (m) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

N(campo)

(ton/m 3) 1.62 1.65 1.65 1.62 1.65 1.80 1.90

p0 (k/cm 2) 0.062 0.127 0.192 0.254 0.319 0.399 0.489

CN =

1 p '0

N1(60) 45 38 38 26 42 69 93

SUCS SM SM SM SP SM SM SP SM SP -SM

25 30 37 22 40 73 108

4.02 2.80 2.28 1.98 1.77 1.58 1.43

Sondaje S-3Profundidad (m) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 N(campo)

(ton/m 3) 1.50 1.60 1.65 1.65 1.68 1.80

p0 (k/cm 2) 0.050 0.110 0.175 0.240 0.308 0.388

CN =

1 p '0

N1(60) 18 27 37 45 45 66

SUCS SP SM SP SM SM SP SM SM SM

9 20 34 37 46 68

4.47 3.02 2.39 2.04 1.62 1.61

Luego, teniendo en cuenta los resultados de los ensayos de Penetracin Estndar (N60) y distribucin Granulomtrica efectuados en los Sondajes S-1, S-2 y S-3 yAv. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -14-


considerando un coeficiente resultados:

ssmico de K =0.30, se obtienen los siguientes

ANALISIS DE LICUACIN - SONDAJE S-1Prof. (m) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 N60 t Ton/m3 1.60 1.65 1.68 1.65 1.80 1.80 1.80 1.90 Esf Tot Kg/cm 2 0.160 0.325 0.493 0.658 0.838 1.018 1.198 1.388 Esf. Efec Kg/m 2 0.060 0.125 0.193 0.258 0.338 0.418 0.498 0.588 D50 mm Rd R L F=R/L

31 39 49 44 66 56 56 78

0.140 0.140 0.150 0.140 0.130 0.120 0.150 0.150

0.985 0.970 0.955 0.940 0.925 0.910 0.895 0.880

0.6528 0.6960 0.7361 0.6873 0.800 0.7288 0.6858 0.7692

0.788 0.7566 0.7318 0.7192 0.688 0.6649 0.6459 0.6232

0.828 0.920 1.006 0.956 1.163 1.096 1.062 1.234

ANALISIS DE LICUACIN - SONDAJE S-2 Prof. (m) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 N60 45 38 38 26 42 69 93 t Ton/m3 1.62 1.65 1.65 1.62 1.65 1.80 1.90 Esf Tot Kg/cm2 0.162 0.327 0.492 0.654 0.819 0.999 1.189 Esf. Efec Kg/m2 0.062 0.127 0.192 0.254 0.319 0.399 0.489 D50 mm 0.170 0.170 0.150 0.140 0.130 0.150 0.150 Rd 0.985 0.97 0.955 0.94 0.925 0.91 0.895 R 0.7484 0.6685 0.6585 0.5499 0.6630 0.7817 0.8628 L 0.7721 0.7493 0.7342 0.7261 0.7125 0.6835 0.6528 F=R/L 0.969 0.892 0.897 0.757 0.931 1.144 1.322

ANALISIS DE LICUACIN - SONDAJE S-3 Prof. (m) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 N60 18 27 37 45 45 66 t Ton/m3 1.50 1.60 1.65 1.65 1.68 1.80 Esf Tot Kg/cm2 0.150 0.310 0.475 0.640 0.808 0.988 Esf. Efec Kg/m2 0.050 0.110 0.175 0.240 0.308 0.388 D50 mm 0.140 0.140 0.150 0.140 0.120 0.120 Rd 0.985 0.970 0.995 0.940 0.925 0.910 R 0.5216 0.5988 0.6563 0.6998 0.6939 0.7916 L 0.8865 0.8201 0.7776 0.7520 0.7280 0.6952 F=R/L 0.588 0.730 0.844 0.931 0.953 1.139

De los clculos anteriores se desprende que los estratos arenosos del perfil estratigrfico presentan licuacin hasta la profundidad de 6.00 m. Considerando los niveles de Licuacin, se recomienda que los cimientos se apoyen sobre pilotes hincados de 0.30 x 0.30 m, hasta una profundidad de 8.50 m,Av. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -15-


atravesando las arenas semisueltas. 5.0 ANLISIS DE LA CIMENTACIN 5.1 Tipo y Profundidad de los Cimientos Los cimientos se apoyarn sobre pilotes hincados hasta una profundidad de 8.50 m, atravesando las arenas semisueltas. 5.2 Clculo de la Capacidad Portante A la profundidad antes mencionada los pilotes hincados se apoyarn sobre las arenas con limos, no plstica, en estado compacto, a una profundidad de 8.50 m cuyas caractersticas de resistencia estn dadas principalmente por su ngulo de friccin interna, la cual depende del nmero de golpes del ensayo de Penetracin Estndar. Las capacidad de carga de un pilote aislado est dado por medio de las siguientes relacin: Qdy = Qp + Qf Qdy = qdAp + SsAL Donde: Qdy Qp Qf qd : : : : Capacidad de carga del pilote aislado. Capacidad de carga en la punta. Capacidad de carga por friccin lateral. Capacidad de carga unitaria del suelo a la

profundidad de la punta del pilote. Ap Ss : : suelo.Av. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -16-

Area de la punta del pilote. Friccin lateral en la superficie de contacto pilote-


AL

:

Area lateral del pilote.

Ss = K H C x v x Tg x 4 BLDonde: KH c v L B : : : : : 1.00 (Coeficiente de Empuje Lateral) Presin efectiva geosttica Angulo de friccin suelo concreto = 3/4

Longitud del tramo analizado Ancho del pilote.

Por friccin (No se esta considerando los 6.00 m iniciales por ser zona de licuacin) Qf = 1 x 5.11 Ton/m 2 x Tg (25.50) x 4 x 0.30 m x 2.50 m= 7.31 Ton Por punta: Considerando pilote de 0.30 x 0.30 ; Ap =0.09 m2. Para = 34 Qp Nq = 42

= Nq x v x Ap = 42 x 6.24 Ton/m2 x 0.09 m2 = 23.59 Ton

Aplicando los criterios de factor de seguridad: Q ad = Qf 1.50 + QP = 12.73 Ton 3.0 = 12.35 Ton

Q ad =

Qp +Qf 2.50

2 5 o Q ad = 1 .3 T n



6.0

CONTENIDO DE SALES El resultado del anlisis fsico qumico efectuado, con una muestra representativa del subsuelo, muestra los siguientes valores: Sondaje N S-1 Profundida d (m) 2.45 3.00 Cloruros (ppm) 78.75 Sulfatos (ppm) 333.33

Dichos valores se encuentran por debajo de los limites mximos permisibles de agresividad al concreto, pudindose emplear por lo tanto Cemento Prtland Tipo I en la preparacin del concreto de los cimientos y otros elementos de concreto.

7.0

ASPECTOS SSMICOS De acuerdo a la Informacin Sismolgica en el Departamento de Ancash, se han producido sismos con intensidades promedio de VII-VIII, segn la Escala de Mercalli Modificada. Por otra parte la zona en estudio se encuentra ubicada en la Zona 3 del Mapa de Zonificacin Ssmica del Per, de acuerdo a la Norma Tcnica de Edificacin E.030-Diseo Ssmico Resistente. Las Fuerzas Ssmicas Horizontales pueden calcularse de acuerdo a las Normas de Diseo Sismo Resistente segn la siguiente relacin: V= Z xU x S x C x P R

Donde: S es el factor suelo con un valor de S=1.4, para un periodo predominante de Ts=0.9 seg. y Z es el factor de zona con un valor de Z=0.4g.Av. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -18-


Ver Anexo V (Mapa de Zonificacin del Per) 8.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En base a los trabajos de campo y ensayos de laboratorio realizados, as como al anlisis efectuado, se puede concluir lo siguiente: El rea en estudio se encuentra ubicado en la Av. Jos Pardo y Psje Santa Rosa, Urb. La Caleta del Distrito de Chimbote, Provincia Santa y Departamento de Lima.

El proyecto consistente en la construccin de pabellones de 2 pisos, estructurados por medio de prticos de concreto armado, muros portantes y techos aligerados, transmitiendo cargas del orden 55 60 ton/col.

El subsuelo del rea en estudio esta constituido superficialmente por un relleno superficial con cascotes de ladrillos, con gravas angulosas con matriz de arcillas arenosas, en un espesor de 0.40 m continuando hasta la profundidad de 5.00 m con arenas con limos y arenas limosas, no plstica, de grano fino a medio, con presencia de micas, en estado semicompacto, subyaciendo hasta la profundidad explorada de 6.45 a 8.10 m con arenas limosas y arenas con limos de grano fino a medio, no plstica, con presencia de conchuelas y micas, en estado compacto. El nivel fretico se presenta entre 1.00 a 1.40 m

De acuerdo al anlisis efectuado el subsuelo presenta potencial de licuacin hasta una profundidad de 6.00 m.

Las edificaciones proyectadas se cimentaran por medio de pilotes hincados de concreto de 0.30 x 0.30 m de seccin, a una profundidad de 8.50m, para una capacidad portante admisible de Qad = 12.35 Ton/col.Av. Gerardo Unger 233 Piso 2 Urb Ingeniera S.M.P. 99965-3884 - Telefax 381-1748 C2A-067/08 -19-


Se podr Cemento Prtland Tipo I en la preparacin del concreto de los cimientos y otros elementos de concreto en contacto con el suelo.

La Ciudad de Chimbote se encuentra ubicada en la Zona 3 del Mapa de Zonificacin Ssmica del Per, por lo tanto se emplear un factor de zona de Z=0.4 g, un factor suelo de S=1.4 para un perodo predominante de Ts=0.9 seg.


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