informe de suelos comercial min nan

JUAN MANUEL MANCO CÉSPEDESCONSULTORIA, PROYECTOS Y EJECUCIÓN DE OBRAS CIVILESINGENIERO CIVIL CIP Nº 15737 TELEFONO: 4440978 -999011411

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN

PROYECTO : EDIFICIO COMERCIAL MIN NAN SAC AVENIDA SAN JUAN Nº 667 PARCELA AMZ E1, LOTE 9, ZONA A, DISTRITO DE SAN JUAN DE MIRAFLORES

SOLICITADO : ARQ. LUIS COLLANTES RODRIGO

DISTRITO : SAN JUAN DE MIRAFLORES - LIMA

MARZO DE 2013


INFORME TECNICOCONTENIDO

1.0 GENERALIDADES

1.1 OBJETIVO DEL ESTUDIO1.2 PROGRAMACION DEL TRABAJO1.3 UBICACION Y DESCRIPCION DEL AREA EN ESTUDIO1.4 CONDICIONES CLIMATICAS Y ALTITUD DEL AREA EN ESTUDIO1.5 CARACTERISTICAS DEL PROYECTO

2.0 INVESTIGACIONES REALIZADAS

2.1 ANTECEDENTES GEOLOGICOS DE LA ZONA2.2 TRABAJOS DE CAMPO

2.2.1 EXCAVACIONES2.2.2MUESTREO Y REGISTROS DE EXCAVACIONES

2.3 ENSAYOS DE LABORATORIO2.3.1 ENSAYOS ESTANDAR2.3.2 ENSAYOS ESPECIALES

2.4 CLASIFICACION DE SUELOS

3.0 PERFILES ESTRATIGRAFICOS

4.0 CONFORMACION DEL SUBSUELO

5.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION

5.1 PROFUNDIDAD, TIPO DE CIMENTACION Y CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE

6.0 ANALISIS QUIMICO DE SALES AGRESIVAS AL CONCRETO 7.0 CALCULO DEL ASENTAMIENTO

8.0 CONSIDERACIONES SÍSMICAS

9.0 TRATAMIENTO DE LA BASE PARA LA CONSTRUCCION DE LOSAS EN AMBIENTES INTERIORES Y EXTERIORES

10.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

11.0 ANEXOS11.1 ANEXO I: RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO11.2 ANEXO II: REGISTROS DE EXCAVACIONES11.3 ANEXO III: PLANO11.4 ANEXO IV: FOTOGRAFIAS


1.0 GENERALIDADES1.1 Objetivo del EstudioPor encargo del Arq. Luis Collantes Rodrigo, se ha realizado el Estudio de Mecánica de Suelos para establecer las condiciones de cimentación para la construcción del edificio comercial MIN NAN SAC sobre el terreno ubicado en la avenida San Juan Nº 667 Parcela A Mz E1, Lote 9, Zona A, del distrito de San Juan de Miraflores, provincia y departamento de Lima.El estudio expuesto en este informe considera que la exploración y los análisis de laboratorio efectuados, así como la aplicación de las teorías y experiencias de la Geotecnia,


determinaran las condiciones actuales de la estratigrafía del suelo y los apropiados criterios de diseño para la cimentación de la obra proyectada, tomando en cuenta que deben satisfacer las dos condiciones indispensables para la sustentación de las cargas externas. Esto es, en primer lugar que el coeficiente de seguridad de la cimentación con respecto a la rotura por falta de resistencia al esfuerzo cortante en el suelo tenga un valor mínimo de tres (3), y en segundo lugar, que las deformaciones provocadas en la obra por efectos de asentamientos diferenciales no sean demasiado grandes a fin de no producir daños irreparables en ella.

1.2 Programación de los TrabajosLos trabajos efectuados para el estudio del terreno se realizaron de acuerdo al siguiente programa: 1.2.1 Reconocimiento del terreno.

El programa de los trabajos ejecutados en el campo consideró la ejecución de dos sondajes o calicatas a cielo abierto, denominadas C-1 y C-2, dispuestos dentro del área por investigar.

1.2.2 Paralelamente a la operación de sondeo se efectuaron las comprobaciones de campo para determinar los parámetros del depósito de suelos, a partir de la toma de muestras representativas y de los ensayos de laboratorio según las Normas ASTM y las Normas E-050 Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de Construcciones.

1.2.3 Todos los trabajos de campo fueron practicados de conformidad con la calidad del suelo encontrado, con la inspección y el control adecuados en el lugar de la obra.

1.2.4 Las muestras extraídas de los sondajes fueron ensayadas en el laboratorio bajo las especificaciones establecidas para el caso, obteniéndose las constantes físicas y de identificación de las muestras alteradas y los factores de comportamiento mecánico del suelo.

1.2.5 Con las calicatas efectuadas se obtuvo una secuencia representativa de los estratos subyacentes al área de emplazamiento de la obra proyectada, lo que permitió preparar un perfil estratigráfico del suelo típico del lugar

1.2.6 Análisis de la Capacidad Portante Admisible.1.2.7 Análisis de los Asentamientos.1.2.8 Agresividad del suelo al concreto de la cimentación.1.2.9 Conclusiones y recomendaciones.

Los resultados de los ensayos de laboratorio se adjuntan en los anexos de este Informe Técnico.

1.3 UBICACION Y DESCRIPCION DEL AREA EN ESTUDIOLa zona en estudio forma parte de la zona urbana del distrito de San Juan de Miraflores, en la avenida San Juan Nº 667 Parcela A Mz E1, Lote 9, Zona A.

1.4 CONDICIONES CLIMATICAS DEL AREA EN ESTUDIOEl clima en la zona estudiada es templado, con temperaturas extremas que oscilan entre 12º C en promedio (invierno) hasta casi 30 ºC en los días más calurosos.

1.5 CARACTERISTICAS DEL PROYECTODe acuerdo con la información proporcionada por el Arq. Luis Collantes las estructuras a diseñar serán de tres niveles y azotea.

2.0 INVESTIGACIONES REALIZADAS2.1 ANTECEDENTES GEOLOGICOS DE LA ZONA


Geomorfológicamante la zona estudiada está situada en la llamada costa central del Perú, circunscrita por las estribaciones andinas occidentales y las terrazas aluviales, fluvio-aluviales y eólicas, depositadas en el Pleistoceno. Desde el punto de vista de la geología local, los estratos presentes en el área pertenecen al Mesozoico (Cuaternario).

2.2 TRABAJOS DE CAMPO2.2.1 EXCAVACIONES

Las excavaciones o calicatas en la modalidad “a cielo abierto" fueron ubicadas convenientemente en las zonas de la edificación y con las profundidades suficientes de acuerdo a las cargas estimadas en el proyecto.Este sistema de exploración permitió analizar directamente los diferentes estratos encontrados, así como sus principales características físicas y mecánicas, tales como: granulometría, color, humedad, plasticidad, compacidad, etc.Las excavaciones alcanzaron las siguientes profundidades, medidas a partir de la superficie del terreno:

CALICATA PROFUNDIDAD (m)C-1C-2

3.00 3.00

2.2.2 MUESTREO Y REGISTROS DE EXCAVACIONESSe tomaron muestras alteradas de cada estrato de suelo atravesado por las excavaciones, de las cuales se ensayaron las más representativas en el laboratorio, realizándose ensayos con fines de identificación y clasificación.Paralelamente al muestreo, se elaboraron los registros de excavaciones de cada una de ellas, indicando las principales características de cada uno de los estratos encontrados.

2.3 ENSAYOS DE LABORATORIOLos resultados de los Ensayos de Laboratorio se muestran en el anexo y se dividen en:

2.3.1 ENSAYOS ESTANDAR:Con las muestras representativas extraídas se realizaron los siguientes ensayos: Calicatas (ASTM D 420) o NTP 339.162 Descripción Visual-Manual (ASTM-D2488) o NTP 339.150 Análisis Granulométrico por Tamizado (ASTM-D422) o NTP 339.128 Clasificación Unificada de Suelos (SUCS (ASTM D2487) ) o NTP 339.134 Contenido de Humedad (ASTM D2216) o NTP 339.127 Límite Líquido (ASTM-D4318). Límite Plástico (ASTM-D4318).

2.3.2 ENSAYOS ESPECIALES: Se realizaron los siguientes ensayos: Análisis Químico para determinar el contenido de Sales Solubles Totales

(ASTM-D1889) o NTP 339.177 Análisis Químico para determinar el contenido de Sulfatos Solubles (ASTM-

D1889) o NTP 339.177 Análisis Químico para determinar el contenido de Cloruros Solubles

(ASTM-D1889) o NTP 339.177 Ensayo de Corte Directo Remoldeado (ASTM 3080) o NTP 339.171

2.4 CLASIFICACION DE SUELOS


Las muestras ensayadas se han clasificado según el método del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), cuyo detalle se muestra en el anexo.

3.0 PERFILES ESTRATIGRAFICOSSobre la base de los trabajos de campo y ensayos de laboratorio efectuados, se han determinado para el suelo subyacente el perfil estratigráfico predominante.

4.0 CONFORMACION DEL SUELOEn la zona donde se ubicarán las estructuras del edificio multifamiliar materia del presente estudio, como resultado de los trabajos de campo se determinó el siguiente perfil típico de suelos: 4.1 En la excavacion C-1 se observa superficialmente un estrato de material de relleno arenoso contaminado en estado muy suelto de 0.50 m. de espesor promedio.Seguidamente, en los sectores colindantes a la calicata C-1 se aprecia un estrato de suelo limo arenoso SP de color beige claro no plástico en estado seco, de compacidad baja. Este estrato se prolonga desde los 0.50m hasta una profundidad promedio de 3.00 m. medida desde la superficie.4.2 En la excavacion C-2 similarmente a la calicata C-1 se detecto un relleno arenoso con partículas arenosas contaminadas en estado suelto de 0.50 m. de espesor promedio.Continua un estrato de suelo limo arenoso SP de color beige claro no plástico en estado seco, de compacidad baja que se prolonga hasta 3.00 m medida desde la superficie.4.3 En el área estudiada no se encontró la presencia del nivel freático.

5.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION5.1 PROFUNDIDAD Y TIPO DE CIMENTACIONConsiderando la topografía del terreno, los perfiles estratigráficos, los resultados de los ensayos de laboratorio y las características estructurales del proyecto, se recomienda una cimentación continua, desplantada en el estrato resistente consistente en un suelo natural arenoso tipo SP, medianamente compacto (sectores colindantes a las excavaciones C-1 y C-2), a una profundidad no menor de 2.00 m. medida a partir del nivel actual del terreno.Se recomienda desechar o eliminar todo material de relleno que se encuentre en el desarrollo de los trabajos, para ser reemplazado por un relleno controlado de afirmado tipo A-1(según la clasificación AASHO), compactado en capas de 0.30 m de espesor al 100% de la máxima densidad seca obtenida del ensayo Proctor Modificado. Sobre este relleno compactado se podrá apoyar la cimentación continua de vigas de cimentación o zapatas conectadas o plateas de cimentación que se proyecten. De no encontrarse suelos apropiados o éstos se encuentren en estado muy suelto, como una solución alternativa la cimentación se apoyara en falsas zapatas de concreto pobre, cuyas dimensiones se establecerran de acuerdo a las características geotécnicas subyacentes.

5.2 CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE (POR RESISTENCIA)La capacidad portante del terreno para cargas estáticas ha sido evaluada de conformidad con los resultados obtenidos en el campo y en el laboratorio para los suelos granulares de apoyo, considerándose que la presión de rotura de estos suelos depende de las presiones iniciales de confinamiento y de su densidad relativa principalmente.Con la aplicación de las teorías de la Mecánica de Suelos y su comprobación por los métodos de K. Terzaghi (1943), J. Brinch Hansen (1970) y G.G. Meyerhof (1982) se obtienen los criterios para una cimentación superficial continua, apoyada sobre los suelos granulares conformados por arenas, gravas y gravillas en estado semi compacto a compacto.


Es por ello que, el cálculo de la capacidad admisible de carga para el área estudiada, se obtendrá considerando que la cimentación se apoyará en el estrato arenoso SP y con la siguiente fórmula:

donde:Angulo de fricción interna Ф = 28.1ºCohesión C = 0.00Peso unitario del suelo 1 = 1.60 gr/cm3Profundidad de cimentación Df = 1.80 mAncho de la excavación B = 1.00 m Factores de capacidad de carga Nq = 7.00

N = 2.00Factor de seguridad F.S. = 3.00Reemplazando valores se obtiene una presión admisible del suelo Q ad = 0.950 Kg/cm2En todos los casos no es recomendable colocar o apoyar la cimentación de la edificación sobre rellenos o suelos sueltos o blandos, los cuales deben ser desechados y reemplazados por rellenos compactados al 100%.

6.0 ANALISIS QUÍMICO DE SALES AGRESIVAS AL CONCRETOEl resultado del Análisis Físico Químico efectuado sobre una muestra representativa del subsuelo de la calicata C-1 de 0.30 a 2.00 m. de profundidad, muestra los siguientes valores: Sulfatos como Ión S04 ppm 230.13 (0.0230%) Cloruros como Ión Cl ppm 42.50 (0.0042%) Sales solubles totales SST 1,055.00(0.1055%)Estos valores se encuentran dentro de los límites moderados en cuanto a la presencia de iones SO4 y Cl.Sin embargo visto el entorno y medio físico químico de la zona se recomienda el empleo de cemento portland tipo II en la preparación del concreto de la cimentación, con una relación agua/cemento en peso de 0.50, así como el adecuado recubrimiento de las armaduras de acero.

7.0 CALCULO DEL ASENTAMIENTO El análisis de los asentamientos en una cimentación debe comprender a los llamados asentamientos totales y a los asentamientos diferenciales. En especial los asentamientos diferenciales deben ser precisados, debido a que son los que pueden comprometer más seriamente la seguridad de la estructura.Es por ello que el asentamiento diferencial máximo para las estructuras convencionales, que es el caso del presente estudio, no debe ser mayor de una pulgada. El asentamiento de una cimentación, según Lambe y Whitman, puede ser calculado mediante la siguiente expresión: = qs B (1-2) I / Edonde: es el asentamiento en cmqs es la presión transmitida = 0.95 kg/cm2

B es el ancho (dimensión menor de la cimentación) = 1.00 m es el módulo de Poisson = 0.30I es el factor de influencia que depende de la forma y rigidez de la estructura

I cimentación flexible = 195 (cm/m)


I cimentación rígida = 180 (cm/m)E es el módulo de elasticidad en ton/m2 = 105 kg/cm2

Reemplazando datos se obtiene = 1.72 cm (cimentación flexible) y = 1.65 cm (cimentación rígida), con lo cual se establece que los asentamientos diferenciales son inferiores a los máximos permisibles.

8.0 ASPECTOS SISMICOSEl análisis de la influencia de las condiciones locales del suelo con respecto a los daños debidos principalmente al efecto de los terremotos requiere del conocimiento de las complejas interrelaciones entre las características físicas y mecánicas propias de cada tipo de suelo, la profundidad o potencia de los estratos, la posición del nivel freático, la amplitud de los movimientos sísmicos, las características de los factores de frecuencia de éstos movimientos y los detalles estructurales de las edificaciones.Para el caso de los depósitos de suelos arenosos secos, que es el que se encuentra en la zona en estudio, éstos pueden ser compactados por movimientos inducidos por un terremoto, dando como resultado apreciables asentamientos totales o peligrosos asentamientos diferenciales del estrato superior como consecuencia de su densificacion.El fenómeno de la densificación de suelos granulares consiste en el reacomodo entre las partículas del mismo, con el consiguiente aumento de su densidad, por efecto de la aplicación de la carga cíclica, dependiendo el grado de compactación de la posición que adopten las partículas. Al margen de las roturas que se puedan producir entre los granos (fundamentalmente cuando se aplican cargas elevadas), los reajustes sólo son posibles si se distorsiona la estructura de las partículas lo suficiente como para permitir el cambio de posición relativa entre las mismas. Aunque en principio el comienzo de este proceso de distorsión se puede atribuir a diferentes causas (aceleraciones, fluctuación en las tensiones, etc.) el factor más importante y el que controla fundamentalmente la densificación de las arenas es la deformación tangencial por cortante.Junto con la deformación tangencial cíclica impuesta al suelo, la densidad relativa inicial y el número de ciclos son factores que intervienen también activamente en el fenómeno. Se ha experimentado que para arenas sueltas (DT < 60%) secas o saturadas con drenaje, la densificación aumenta significativamente con la deformación tangencial cíclica impuesta al suelo y con el número de ciclos, siendo este aumento menor para las arenas densas (DT> 60%).Se ha propuesto diversas formulaciones puramente empíricas y métodos o procedimientos simplificados para predecir el fenómeno de la densificación de arenas.Asimismo, existen procedimientos tentativos simplificados que utilizan los resultados del Ensayo Normal de Penetración (SPT), las presiones de sobrecarga efectivas y totales y un estimado de la máxima aceleración superficial originada por el terremoto, utilizando la siguiente expresión:

donde:e= Asentamiento producido por sismos en arenasc= deformación volumétrica en % después de la densificación inicial.hj= espesor de cada estrato j considerado.De acuerdo con estas últimas consideraciones, se ha evaluado para el caso en estudio un asentamiento máximo total de 6.50 mms para un sismo equivalente a 7.6, verificándose una posibilidad de densificación potencial no es significativa.Sin embargo, siempre será recomendable no apoyar la estructura sobre suelos sueltos, considerándose en todos los casos un diseño de cimentación por vigas continuas


convenientemente arriostradas en forma de “T” invertida calculada para soportar efectos de terremotos en las dos direcciones.De acuerdo a la Información Sismológica, en el departamento de Lima, se han producido sismos con intensidades promedio de VII - VIII, según la Escala de Mercalli Modificada. La zona en estudio se encuentra ubicada en la Zona 3 del Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E.030- Diseño Sismo Resistente.Esta situación hace que la ciudad de Lima se encuentre en la Zona 3 de la Zonificación Sísmica del Perú, por lo que sus parámetros geotécnicos corresponden a un suelo de perfil tipo S2, con período predominante de Ts= 0.6 seg. y un factor de suelo S=1.2 que deben ser usados en la fórmula de las normas de Diseño Sismo Resistente, que establece que las fuerzas sísmicas horizontales pueden calcularse según la siguiente relación:

Donde:S es el factor suelo con un valor de 1.2, para un período predominante Ts= 0.60 seg. y Z es el factor de zona con un valor de Z = 0.6 g.

9.0 TRATAMIENTO DE LA BASE PARA CONSTRUCCIÓN DE VEREDASEn el caso de la construcción de veredas, el terreno tendrá el siguiente tratamiento:a) Se removerá y retirará el material de relleno o terreno de cultivo existente en un espesor de 0.50 m.b) Se compactará la subrasante por lo menos al 95% de la máxima densidad seca del ensayo de Proctor Modificado.c) Se preparará la base o afirmado (estructura de soporte de las veredas o losas) con material tipo A-1, según la clasificación AASHTO, que será compactado al 100% de la máxima densidad seca del ensayo de Proctor Modificado en un espesor de no menor de 0.20 m. (cualquiera que sea el espesor de la capa de relleno controlado).d) La mezcla de concreto debe ser cuidadosamente preparada, compactada y curada.

10.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESLas conclusiones y recomendaciones sobre la base de los trabajos de campo y ensayos de laboratorio de Mecánica de Suelos efectuados son las siguientes:a) Que la zona en estudio se encuentra ubicada en la zona urbana del distrito de San Juan

de Miraflores, provincia y departamento de Lima.b) Que geológicamente pertenece al período Cuaternario, y está ubicada sobre los

depósitos o terrazas aluviales, fluvio aluviales y eólicos, que sobreyacen a las estribaciones andinas occidentales.

c) El subsuelo del área en estudio está constituido por materiales arenosos SP, poco plásticos, en estado suelo a semi compactos, con tonalidades beige, entre 0.00 - 3.00 m. de profundidad investigados. En tal sentido, el proyecto del edificio de 3 niveles y azotea, será sustentado a una profundidad mínima de 2.00 m. sobre el estrato arenoso tipo SP, construyéndose de ser necesarias falsas zapatas y/o cimientos de concreto simple para encontrar el terreno resistente, cuya capacidad portante admisible es de Qad = 0.95 kg/cm².

d) Que es conveniente la eliminación de todo material de relleno inapropiado para ser reemplazado por un relleno de material seleccionado y compactado, sobre el cual se puede apoyar la cimentación de la estructura a proyectarse.

e) Que las condiciones generales de estabilidad de los suelos encontrados estarán reguladas por su estado de compacidad y humedad, por lo que si no ocurre ningún cambio importante en ellos y se conserva el estado de esfuerzos del depósito de suelos, las condiciones estimadas se mantendrán durante la vida útil de la obra.


f) Se recomienda el empleo de cemento tipo II en la preparación del concreto de la cimentación por el contenido de iones sulfatos y cloruros encontrado en el suelo.

g) La ciudad de Lima se encuentra ubicada en la zona 3 del Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, con un factor suelo de S = 1.2, para un período predominante de Ts = 0.6 seg. y factor de zona de Z = 0.6 g.

h) Se recomienda el diseño de un drenaje adecuado para las aguas de lluvia y veredas perimetrales a los ambientes construidos, para evitar filtraciones hacia la cimentación.

i) Para las estructuras enterradas o muros de sostenimiento que sean necesarios construir para el proyecto, se han determinado los coeficientes de empujes correspondientes al suelo típico del lugar, estimándose los siguientes valores:

Coeficiente Activo de Rankine KA= 0.41Coeficiente Pasivo de Rankine Kp= 2.83

n) En todos los casos será conveniente proteger al suelo de la cimentación de los efectos del agua de filtración que se pueda producir por cualquier fuente de agua cercana, recomendándose el riego por aspersión para evitar saturación o anegamiento del suelo.

o) En caso de ser necesario construir rellenos de ingeniería para lograr los niveles requeridos en el proyecto, estos deberán ser compactados convenientemente, recomendándose controlar la humedad y densidad del campo para alcanzar por lo menos un 100% de la densidad máxima comparada con el Ensayo Proctor Modificado de laboratorio.

p) Todas las conclusiones y recomendaciones, así como los criterios de diseño indicados en este Informe Técnico para la cimentación de las viviendas del proyecto materia del presente estudio no podrán ser aplicadas indiscriminadamente para la cimentación de otras estructuras por mas similitud o cercanía que tuvieran, dado a que su comportamiento puede ser completamente diferente al considerado en este Estudio.


VISTAS DE LAS CALICATAS C-1 EFECTUADA EN LA ZONA DE ESTUDIO QUE MUESTRA EL PERFIL ESTRATIGRAFICO PREDOMINANTE CONSTITUIDO POR ESTRATOS ARENOSOS MEDIANAMENTE COMPACTOS TIPO SP SEGÚN LA CLASIFICACION SUCS


VISTAS FOTOGRAFICAS DE LA CALICATA C-2 REALIZADA EN EL TERRENO QUE EVIDENCIAN EL PERFIL ESTRATIGRAFICO EXISTENTE COMPUESTO POR ESTRATOS ARENOSOS MEDIANAMENTE COMPACTOS TIPO SP SEGÚN LA CLASIFICACION SUCS

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