revalorizaciÓn de la infraestructura urbana en la...

FACULTAD DE INGENIERÍA

Carrera de Ingeniería Civil

REVALORIZACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA URBANA EN LA PLAZOLETA EL MIRADOR

LA HERRADURA

Trabajo de Investigación para optar el Grado Académico de

Bachiller en Ingeniería civil

FREDY HUAMANGA PANIURA

KARINA MILAGROS GONZALES OSCCO

RUTH DEYSI REVATTA MARTINEZ

Asesor:

Luis Raygada Rojas

Lima – Perú

2019

2

INDICE

2. Resumen .............................................................................................................................9

3. Descripción del problema del proyecto o solución por crear .......................................10

3.1. Descripción de la Realidad Problemática ...................................................................10

3.2. Delimitación de la Investigación .............................................................................12

3.2.1 Delimitación geográfica:........................................................................................12

3.2.2 Delimitación temporal: ..........................................................................................12

3.3. Formulación del Problema de la Investigación: .........................................................13

3.3.1. Problema Principal. ...............................................................................................13

3.3.2. Problemas Secundarios. ........................................................................................14

3.4. Objetivos de la Investigación:......................................................................................14

3.4.1 Objetivo General. ...................................................................................................14

3.4.2. Objetivos Específicos............................................................................................14

3.5. Justificación e Importancia. .........................................................................................14

4. Expediente Técnico .........................................................................................................15

4.1 Memoria Descriptiva .....................................................................................................15

4.1.1 Antecedentes...........................................................................................................15

4.1.2 Ubicación ................................................................................................................15

4.2 Alcance de la Propuesta ................................................................................................16

5. Propuesta de diseño .........................................................................................................16

5.1 Especialidad estructuras ................................................................................................16

5.1.1 Memoria Descriptiva..............................................................................................16

5.1.2 Flujo de Trabajo .....................................................................................................29

5.1.3 Calculo Geotécnico - Estructural ..........................................................................30

5.1.4 Especificaciones Técnicas de la Especialidad ......................................................53

5.2 Especialidad ingeniería vial-Transporte .......................................................................54

3

5.2.1 Memoria Descriptiva..............................................................................................54

5.2.2 Flujo de Trabajo .....................................................................................................65

5.2.3 Diseño de Pavimentos .......................................................................................65

5.2.3.1Resultados del laboratorio: ..................................................................................65

5.2.4.2 Propuesta del diseño de pavimento: ...................................................................66

5.2.4 Especificaciones Técnicas ....................................................................................67

6. Juego de planos Constructivos ........................................................................................67

7. Resumen de cumplimiento con las restricciones y limitaciones del proyecto .............68

8. Resumen de cumplimiento con estándares de diseños nacionales e ............................68

Internacionales. ....................................................................................................................68

9. Memoria de calidades y especificaciones propuestas de construcción y Materiales. .70

9.1 Preparación del terreno para el colocado de la cimentación y reemplazo de

pavimento. ............................................................................................................................70

9.2 Materiales para la cimentación .....................................................................................70

9.3 Materiales para la elaboración del Concreto Fresco...............................................71

9.4 Materiales para el reemplazo de Pavimentos. ..............................................................72

10. Plan de metodología de trabajo.....................................................................................73

11. Cronograma de ejecución. ............................................................................................74

11.2 Diagrama de Gantt .......................................................................................................74

11.2.1 Diagrama de Gantt- Consultoría. .............................................................................74

11.2.2 Diagrama de Gantt – Ejecución de Obra ................................................................75

12. Presupuesto y análisis de costos ...................................................................................76

12.1 Listado de insumos ......................................................................................................78

12.2 Resumen de costos de la ejecución Obra ...................................................................79

2.3 Hoja de presupuesto y Análisis de precios unitarios ...................................................79

12.5 Presupuesto y análisis de Costo Consultoría .............................................................81

13. Plan de control de calidad y seguridad en obra (si fuera el caso), o Matriz IPER. ...82

4

13.1 Matriz IPER .................................................................................................................83

15. Conclusiones de la solución propuesta o investigación aplicada: .............................88

16. Recomendaciones de la solución propuesta o investigación aplicada. .....................89

17. Referencias bibliográficas ............................................................................................90

18. Anexos ............................................................................................................................91

5

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Fórmulas para determinar factores de carga, forma, profundidad e inclinación

según Meyerhof ........................................................................................................................21

Tabla 2: Fórmulas para determinar factores de carga, forma y profundidad según Vesic ..22

Tabla 3: Fórmulas para determinar factores de carga, forma y profundidad según Hansen

...................................................................................................................................................22

Tabla 4: Coordenadas de la calicata C-1 ................................................................................23

Tabla 5: Resultado del análisis granulométrico y límite de consistencia .............................25

Tabla 6: Resumen de Contenido de Humedad. ......................................................................25

Tabla 7: Resultados del Ensayo Corte directo. ......................................................................26

Tabla 8: Parámetros de Diseño. ..............................................................................................27

Tabla 9: Ángulo de fricción interna de algunos suelos granulares (adaptado de Hugh, 1969

y Lambe y Whitman, 1969).....................................................................................................27

Tabla 10: Diagrama de flujo del diseño estructural de la superestructura propuesta ..........29

Tabla 11: Deformación tangenciales vs esfuerzo normal para 0.50, 1 y 2 kg/cm2 .............30

Tabla 12: Valores de esfuerzo normal y esfuerzo cortante máximo.....................................31

Tabla 13: Resultados de factores de carga, forma, profundidad e inclinación por Meyerhof,

Vesic y Hansen .........................................................................................................................33

Tabla 14: Resultados de Capacidad admisible por Meyerhof, Vesic y Hansen ..................35

Tabla 15: Fuerzas resistencias .................................................................................................44

Tabla 16: Fuerzas actuantes en cimentación ..........................................................................45

Tabla 17: Verificación de la excentricidad de la zapata ........................................................45

Tabla 18: Comprobación de los factores de seguridad por deslizamiento, volteo y capacidad

portante .....................................................................................................................................45

Tabla 19: Datos para el diseño de la placa base y pernos de anclaje ....................................49

Tabla 20:Número de repeticiones acumuladas de eje equivalente de 8.2 ton en el carril de

diseño ........................................................................................................................................56

Tabla 21:Categorización de la subrasante sobre el ensayo de CBR .....................................57

Tabla 22: Características que debe cumplir el terreno de fundación según NTE CE.010 ..57

Tabla 23:Gradación de la cama de arena para la colocación de adoquines según norma NTE

CE.010 ......................................................................................................................................57

Tabla 24: Tabla de clasificación de adoquines según NTP 399.611 - 2003 ........................58

Tabla 25: Valores recomendados de espesores mínimos de adoquín de concreto y cama de

arena. .........................................................................................................................................59

6

Tabla 26: Coordenadas de la calicata 2. .................................................................................60

Tabla 27: Resultado de los límites de consistencia (Límites de Atterberg) .........................62

Tabla 28: Resumen de Contenido de Humedad. ....................................................................63

Tabla 29: Resultado del ensayo de Proctor Standard ............................................................63

Tabla 30: Flujo de trabajo para el diseño del pavimento adoquinado ..................................65

Tabla 31: Resultados del ensayo de CBR...............................................................................65

Tabla 32: Cumplimiento de las restricciones limitaciones del proyecto ..............................68

Tabla 33: Flujograma del proyecto .........................................................................................73

Tabla 34: Costo de mano de Obra...........................................................................................76

Tabla 35: Listado de insumos..................................................................................................78

Tabla 36: Costo Total de la obra (Cimentación del monumento + pavimentación de la

plataforma .................................................................................................................................79

Tabla 37: Costo Directo de la construcción de base de concreto armado para mástil de

bandera ......................................................................................................................................79

Tabla 38: Costo total de Obra .................................................................................................80

Tabla 39: Costo Directo de la pavimentación de plataforma de desplazamiento peatonal; y

arreglos den entorno ................................................................................................................80

Tabla 40: Costo total de Obra .................................................................................................80

Tabla 41: Costo de materiales de oficina y escritorio............................................................81

Tabla 42: Costo total de Recursos de consultoría ..................................................................81

Tabla 43: Costo total de Consultoría ......................................................................................82

Tabla 44: Matriz IPER .............................................................................................................84

7

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Problemas Sociales de la playa la herradura ..........................................................11

Figura 2: Estado inicial del mirador la herradura ..................................................................11

Figura 3: Zona de ubicación del Proyecto, Mirador la Herradura, Chorrillos - Lima-Perú 12

Figura 4: Zona de ubicación del Proyecto, Mirador la Herradura, Chorrillos - Lima-Perú 15

Figura 5: Cargas Excéntricas en una cimentación .................................................................19

Figura 6: Imágenes de la ejecución de la primera calicata. ...................................................23

Figura 7: Mapa de ubicación de la calicata N° 1 ...................................................................24

Figura 8: Estratigrafía de la calicata 1. ...................................................................................28

Figura 9: Esfuerzo tangencial vs esfuerzo de corte para las tres cargas axiales ..................31

Figura 10: Envolvente de Mohr Coulomb para calcular los parámetros de resistencia del

suelo. .........................................................................................................................................32

Figura 11: Efecto de la velocidad de viento con la altura, adaptado del RNE E.020 (Cargas)

considerando un 20% debido a ráfagas de viento ..................................................................36

Figura 12: Variación de la presión ejercida por el viento sobre mástil ................................37

Figura 13: Vista en perfil de la cimentación, propuesta inicial.............................................37

Figura 14: Vista en plata de la cimentación circular propuesta ............................................38

Figura 15: Distribución de la presión en la rección del viento sobre el mástil ....................38

Figura 16: Descomposiciones de Presiones ...........................................................................39

Figura 17: Las Presiones descompuestas en dirección del viento. .......................................40

Figura 18: Área proyectada en la sección circular del mástil. ..............................................40

Figura 19: Presiones generadas por el viento respecto al mástil...........................................41

Figura 20: Fuerzas por metro lineal generadas por el viento respecto al mástil ..................42

Figura 21: Fuerzas generadas por el viento respecto al mástil..............................................44

Figura 22: Tabla de factores de influencia en desplazamientos verticales ...........................46

Figura 23: Tabla de referencia para módulo de elasticidad según tipo de suelo. ................47

Figura 24: Análisis estructural del mástil de 45 m de altura, el gráfico muestra el DFN y

DMF. .........................................................................................................................................48

Figura 25: Tabla de referencia de pernos de anclaje para determinar el área y diámetro ...52

Figura 26: Tabla de referencia para determinar el área del hueco de anclaje ......................52

Figura 27: Detalle de la placa y los tornillos de anclaje vista en planta. ..............................53

Figura 28: Estructura de un pavimento segmentado ..............................................................55

Figura 29: Ábaco para el diseño del espesor de un pavimento segmentado considerando base

8

granular. ....................................................................................................................................60

Figura 30: Elaboración de la calicata para el estudio de mecánica de suelos ......................61

Figura 31: Ubicación de la calicata C2 ...................................................................................61

Figura 32: Estratigrafía de la calicata C2 ...............................................................................64

Figura 33: Diagrama de Gantt de la Consultoría ...................................................................75

Figura 34: Diagrama de Gantt de la ejecución del proyecto .................................................76

Figura 35: Clasificación de riesgo en obra .............................................................................83

9

2. Resumen

A través de una Resolución Ministerial N.º 794-86-ED por el Ministerio de Cultura,

el Morro Solar es considerado patrimonio histórico desde 1986, entre los lugares turísticos

a los alrededores del Morro Solar, se encuentra El Mirador La Herradura; sin embargo, se

ha visto una falta de mantenimiento, generando la presencia de fumadores, delincuentes en

la zona, viéndose afectado la seguridad pública de los visitantes al Mirador La Herradura.

Ante esta problemática, se generó la necesidad de desarrollar un proyecto que busque poner

en valor este espacio público y permita recuperar la identidad cultural de la población.

Por lo tanto, el presente proyecto, tiene por objetivo revalorizar la infraestructura

urbana en el Mirador La Herradura, mediante la propuesta de un monumento y la

remodelación de la plazoleta. El proyecto se encuentra ubicado en la playa La Herradura

del distrito de Chorrillos, en la provincia y departamento de Lima.

En ese sentido, se realizaron diversos estudios como: el levantamiento topográfico,

excavación de 3 calicatas a profundidades variables (Calicata C-1 de 0 a 4m y calicata C-2

de 0 a 1.2m), de las muestras obtenidas en las calicatas se realizaron ensayos estándar

(Análisis granulométrico por tamizado, Proctor Standard, CBR, etc.) y ensayos especiales

(Corte Directo, análisis químico de sales) en el Laboratorio de Estudios Avanzados de

Ingeniería Civil de la Universidad San Ignacio de Loyola. De los resultados de Laboratorio:

La calicata C-1 y la calicata C-2 están conformados por Grava mal graduada, por otro lado,

la calicata C-1 presenta los siguientes parámetros de resistencia: C= 1.3kg/cm2 y phi=39°,

y la calicata C-2 presenta un CBR al 95% MDS=39%.

Por último, en la etapa de diseño se ha verificado que tanto el diseño estructural

como el diseño de pavimento cumpla con las especificaciones técnicas, para el caso de la

cimentación del mástil , según las normas E.050, E.020, E.060 y E.090 se ha verificado que

la zapata circular de 5m de diámetro es adecuada para soportar un mástil de 45m de altura,

así como la verificación por corte y aplastamiento para el pedestal, y el análisis de falla por

corte para los 16 tornillos que serán colocadas sobre una placa base. Para el reemplazo de

la plataforma de la Plazoleta del Mirador-La Herradura, se propuso la colocación de

pavimentos adoquinados de concreto de 20x10x6cm, colocado sobre una cama de arena de

4 cm, establecidos según la norma CE.010.

10

3. Descripción del problema del proyecto o solución por crear

3.1. Descripción de la Realidad Problemática

Los Espacios Públicos son lugares donde toda persona tiene derecho a circular en

paz y armonía; dichos espacios no solo pueden hacer que las personas se sientan mejor,

seguras, e incluidas, sino que también ayudan a mejorar el desarrollo económico de las

personas, porque un buen lugar también debería ofrecer la posibilidad de ser usado de

múltiples maneras que a su vez aumenten la actividad económica en dicho lugar.

El desarrollo continuo y la globalización de los Países hace que los Espacios

Públicos sean de vital importancia para la sociedad, ya que estos lugares están con el fin de

generar tranquilidad a la población; sin embargo, cada vez se van vulnerando con más

frecuencia dichos lugares, el abandono o descuido por parte de las autoridades, está

fomentando el vandalismo, la delincuencia y la propagación de malos hábitos, afectando así

el libre tránsito de la población por estos espacios públicos.

El Perú es considerado uno de los países de mayor atractivo turístico, por lo que la

ciudad de Lima tiene muchos espacios públicos y lugares de Patrimonio de la Nación. Sin

embargo, algunos de estos lugares se encuentran descuidados y vulnerables, así como es el

caso de Morro solar y alrededores. El Morro Solar es considerado Monumento Histórico

desde el 30 de diciembre de 1986, a través de una Resolución Ministerial N.º 794-86-ED

por el Ministerio de Cultura, se encuentra en el distrito de Chorrillos ubicado al sur de la

ciudad de Lima; sin embargo, en la actualidad presenta deficiencias en mantenimiento de

los principales atractivos que tiene, entre ellos: La Cruz del Papa, el Cristo del Pacífico, el

Soldado Desconocido y el mirador de la Herradura.

Según (Neyra, M., 2015) el Morro Solar se ha convertido en un lugar desolado, debido a

que pasó de ser un atractivo turístico a ser un botadero informal, donde se presencia la

inseguridad ciudadana a causa de los malos hábitos, como el consumo del alcohol y drogas,

además de la disputa de terrenos. Algunos de los problemas que predominan se pueden ver

en la Figura N°1.

11

Figura 1: Problemas Sociales de la playa la herradura

Fuente: Chorrillos: Vecinos denuncian descuido de la playa La Herradura. (2017,03de enero). Recuperado de: https://www.americatv.com.pe/noticias/actualidad/chorrillos-vecinos-denuncian-descuido-playa-herradura-n259945.

Ante esta problemática, se ha propuesto un proyecto que pretende poner en valor El

Mirador La Herradura, promoviendo el turismo y recuperando la identidad cultural de la

población.

Como investigación previa se realizó una visita técnica para ver el estado inicial del

lugar, donde se observó que la plazoleta presentaba un mantenimiento deficiente (se

encontró 2 bancas y arcos de madera en condiciones muy precarias), la cual se puede

observar en la Figura N°2.

Fuente: Foto propia.

Figura 2: Estado inicial del mirador la herradura

https://www.americatv.com.pe/noticias/actualidad/chorrillos-vecinos-denuncian-descuido-playa-herradura-n259945

https://www.americatv.com.pe/noticias/actualidad/chorrillos-vecinos-denuncian-descuido-playa-herradura-n259945

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3.2. Delimitación de la Investigación

3.2.1 Delimitación geográfica:

El proyecto se encuentra ubicado en la playa La Herradura del distrito de Chorrillos,

en la provincia y departamento de Lima, el área según levantamiento topográfico realizado

previamente es de 1140 metros cuadrados y el perímetro de 216 metros lineales. En la figura

3 se aprecia la ubicación exacta vista desde Google Earth.

Coordenadas UTM-WGS 84:

Norte: 8654035.45 N

Este: 278280.43 E

Zona: Mirador de la Herradura

Distrito: Chorrillos

Provincia: Lima

Departamento: Lima

Figura 3: Zona de ubicación del Proyecto, Mirador la Herradura, Chorrillos - Lima-Perú

Fuente: Google Earth

3.2.2 Delimitación temporal:

Alcance

Este proyecto consta de un área aproximada de 1,160 metros cuadrados, de las cuales

700 metros cuadrados aproximadamente será reemplazado de pavimento y 20 metros

cuadrados será para la cimentación del mástil.

13

La cimentación del mástil se puede clasificar como un tipo de edificación “C” según

el Reglamento Nacional de Edificaciones, por lo que se sugiere una prospección geotécnica

cada 800 metros cuadrados, siendo 2 calicatas como mínimo, pero al tratarse de una obra

puntual se ejecutará solo 01 calicata para la zapata del mástil de bandera.

Se realizaron estudios de mecánica de suelos con el fin de determinar los parámetros

de resistencia del suelo, para el diseño de las nuevas estructuras, como son: el diseño

estructural de la cimentación del monumento (mástil de una bandera de 45 metros de altura)

y el reemplazo de pavimento.

Lo ensayos de laboratorio realizados fueron ensayos estándar y ensayos especiales.

Ensayos estándar:

✓ Análisis granulométrico por tamizado ASTM D-421.

✓ Proctor Standard.

✓ CBR (Californian Bearing Ratio)

✓ Limite Líquido y Limite Plástico ASTM D-4318.

✓ Contenido de Humedad ASTM D-2216

Ensayos Especiales

✓ Corte Directo de la calicata (C-1) de 4 metros de profundidad.

✓ Análisis químico de sales totales de la muestra en la “Universidad Agraria La

molina”.

• Temática:

Las áreas involucradas en este proyecto son:

-Estudio geotécnico para la propuesta del diseño de cimentación.

-Estudio geotécnico para la propuesta del diseño del pavimento.

3.3. Formulación del Problema de la Investigación:

3.3.1. Problema Principal.

El Mirador de la Herradura, ubicado en el distrito de Chorrillos, es un espacio

turístico considerado patrimonio histórico de la Nación que se encuentra desprotegido y

descuidado por las Autoridades.

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3.3.2. Problemas Secundarios.

a) Estado precario de las estructuras de la plazoleta El Mirador la Herradura.

b) Falta de mantenimiento del Mirador la Herradura como Patrimonio Cultural.

c) Incremento de la inseguridad ciudadana en el lugar a causa de los malos hábitos

como el consumo del alcohol y las drogas.

3.4. Objetivos de la Investigación:

3.4.1 Objetivo General.

Revalorizar la infraestructura urbana existente, mediante la propuesta de un monumento y

la remodelación de la plazoleta el Mirador la Herradura - Chorrillos.

3.4.2. Objetivos Específicos.

1) Realizar estudios geotécnicos para el diseño de las nuevas estructuras en la

plazoleta El Mirador La Herradura.

2) Proponer el diseño estructural de la cimentación del mástil de una bandera de 45

metros de altura para contribuir en la importancia y apreciación del mirador La

Herradura como Patrimonio Cultural.

3) Proponer un sistema de iluminación autosuficiente (energía solar) que

incremente el turismo en la zona, obligando a las autoridades municipales a

brindar mayor seguridad en la zona.

3.5. Justificación e Importancia.

El proyecto propone la revalorización de la infraestructura urbana de la plazoleta El

Mirador La Herradura - Chorrillos, el cual incluye la remodelación de la plazoleta, mediante

el diseño de una cimentación para un mástil y diseño de pavimento; la cimentación, con el

fin de colocar la flamante bandera nacional y mejorar la seguridad de los visitantes a la zona,

contribuyendo así con la recuperación de la Plazoleta El mirador La Herradura.

Este trabajo se presenta con el propósito de incrementar el patriotismo, así como

mejorar la seguridad ciudadana e incrementar el número de visitantes al lugar, logrando la

revalorización de las obras de arte del lugar y se creará conciencia ciudadana ante la

contaminación ambiental.

15

4. Expediente Técnico

4.1 Memoria Descriptiva

4.1.1 Antecedentes

El Mirador la Herradura es un espacio Público que se encuentra en el distrito de

Chorrillos- Lima, a medida que ha pasado el tiempo su infraestructura se ha ido deteriorando

y perdiendo su valor Patrimonial, se volvió vulnerable a la inseguridad ciudadana, esto

provocado también por el descuido de las autoridades de la zona.

No se han encontrado estudios que correspondan al tema del proyecto que está

ubicado en el Mirador La Herradura, Chorrillos- Lima.

4.1.2 Ubicación

El mencionado proyecto está situado en el “Mirador la Herradura, ubicado en el

distrito de Chorrillos, provincia de Lima y departamento de Lima. El área según

levantamiento topográfico realizado previamente es de 1140 m2 y el perímetro de 216 ml.

El terreno en estudio tiene los siguientes límites:

Al Norte: Club Regatas.

Al sur: Restaurante el Salto del Fraile.

Al Oeste: El mar.

Al Este: Cara del cerro.

X(E) = 278289.700

Y(N) = 8654054.719

Figura 4: Zona de ubicación del Proyecto, Mirador la Herradura, Chorrillos - Lima-Perú

Fuente: Google Maps.

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4.2 Alcance de la Propuesta

El proyecto se encuentra en El Mirador La Herradura, distrito de Chorrillos, en dicho

proyecto se propone la revalorización de la infraestructura urbana existente, mediante la

propuesta de un monumento que vendrá a ser el diseño de la cimentación de un mástil de

una bandera de H=45m y la remodelación de la plazoleta con un reemplazo de pavimentos

en toda la plataforma.

1. Las áreas involucradas en este proyecto son:

− Diseño Geotécnico y Estructural del monumento (Cimentación del Mástil de una

bandera de H=45 metros).

− Diseño de pavimentos para el reemplazo en toda la plataforma de la plazoleta.

2. Normas y Códigos vigentes

• Norma E.050 Suelos y Cimentaciones

• Norma E.020 Cargas

• Norma E.090 Estructuras Metálicas

• Norma E.060 Concreto Armado.

• Norma CE.010 Pavimentos Urbanos

• Manual de Carreteras” Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” Sección: Suelos

y Pavimentos.

• NTP 399.611Unidades de albañilería. Adoquines de concreto para pavimentos.

5. Propuesta de diseño

5.1 Especialidad estructuras

5.1.1 Memoria Descriptiva

5.1.1.1 Fundamentos Teóricos

a) Diseño de Cimentación Superficial:

Según la Norma E.050, son aquellas cimentaciones en las cuales la relación

Profundidad / ancho (Df/B) es menor o igual a cinco (5m), siendo Df la profundidad de la

cimentación y B el ancho o diámetro de esta, se les llama cimentaciones superficiales a las

zapatas aisladas, conectadas y combinada; las cimentaciones continuas o cimientos corridos

y las plateas de cimentación.

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b) Profundidad de Cimentación

La profundidad de cimentación de zapatas y cimientos corridos es la distancia desde

el nivel de la superficie del terreno a la base de la cimentación, excepto en el caso de

edificaciones con sótano, en que la profundidad de cimentación estará referida al nivel del

piso del sótano. En el caso de plateas o losas de cimentación la profundidad será la distancia

del fondo de la losa a la superficie del terreno natural. (Norma E.050).

La norma E.050 también indica que la profundidad de la cimentación será definida

por el profesional responsable (PR) y esta será condicionada a cambios de volumen por

condiciones naturales como humedecimiento-secado, hielo deshielo y otras condiciones

particulares de uso de la estructura. La profundidad de la cimentación definida no debe ser

menor a 0.80m en el caso de zapatas y cimientos corridos.

En cuanto a las plateas de cimentación la norma E.050 indica que deben ser losas

rígidas de concreto armado, con acero en dos direcciones y deberán llevar una viga

perimetral de concreto armado cimentado a una profundidad mínima de 0,40 m, medida

desde la superficie del terreno o desde el piso terminado, la que sea menor. Teniendo en

cuenta el espesor de la losa y el peralte de la viga perimetral serán determinados por el

Profesional Responsable de las estructuras, para garantizar la rigidez de la cimentación.

No debe cimentarse sobre turba, suelo orgánico, tierra vegetal, relleno de desmonte

o rellenos sanitario o industrial, ni rellenos No Controlados. Estos materiales inadecuados

deberán ser removidos en su totalidad, antes de construir la edificación y ser reemplazados

con materiales que cumplan con lo indicado en el Artículo 21 (21.1). (Norma E.050).

c) Análisis de las condiciones de cimentación

• Cargas para utilizar

Para la elaboración del Estudio de Mecánica de Suelos (EMS), si se tiene la información

de las cargas de la edificación, se deberían considerar.

Para el cálculo del factor de seguridad de cimentaciones: se utilizarán como cargas

aplicadas a la cimentación, las Cargas de Servicio que se utilizan para el diseño estructural

de las columnas del nivel más bajo de la edificación. (Normas E.020 y E.0.50).

Para el caso de una cimentación de un pedestal la carga a utilizar se utilizará el peso del

Mástil.

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• Capacidad de carga

La capacidad de carga es la presión última o de falla por corte del suelo y se determina

utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos. En suelos cohesivos (arcilla,

arcilla limosa y limo-arcillosa), se empleará un ángulo de fricción interna () igual a cero.

En suelos friccionantes (gravas, arenas y gravas-arenosas), se empleará una cohesión (c)

igual a cero.

• Factor de seguridad frente a una falla por corte

Según las Normas E.020 y E.050 los factores de seguridad mínimos que deberán tener

las cimentaciones son los siguientes:

➢ Para cargas estáticas: 3,0

➢ Para solicitación máxima de sismo o viento (la que sea más desfavorable): 2,5

• Presión admisible

La determinación de la Presión Admisible se efectuará tomando en cuenta los siguientes

factores:

a) Profundidad de cimentación.

b) Dimensión de los elementos de la cimentación.

c) Características físico – mecánicas de los suelos ubicados dentro de la zona activa de la

cimentación.

d) Ubicación del Nivel Freático, considerando su probable variación durante la vida útil de

la estructura.

e) Probable modificación de las características físico – mecánicas de los suelos, como

consecuencia de los cambios en el contenido de humedad.

f) Asentamiento tolerable de la estructura.

• Cargas excéntricas

En el caso de cimentaciones superficiales que transmiten al terreno una carga vertical Q

y dos momentos Mx y My que actúan simultáneamente según los ejes x e y respectivamente,

el sistema formado por estas tres solicitaciones será estáticamente equivalente a una carga

vertical excéntrica de valor Q, ubicada en el punto (ex, ey) siendo:

𝑒𝑥 = 𝑀𝑥𝑄 𝑒𝑦 = 𝑀𝑦𝑄 El lado de la cimentación, ancho (B) o largo (L), se corrige por excentricidad

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reduciéndolo en dos veces la excentricidad para ubicar la carga en el centro de gravedad del

“área efectiva = B’L’”. 𝐵′ = 𝐵 − 2𝑒𝑥 𝐿´ = 𝐿 − 2𝑒𝑦

El centro de gravedad del “área efectiva” debe coincidir con la posición de la carga

excéntrica y debe seguir el contorno más próximo de la base real con la mayor precisión

posible. Su forma debe ser rectangular, aún en el caso de cimentaciones circulares.

Figura 5: Cargas Excéntricas en una cimentación

Fuente: Norma E.050

La fuerza resultante actúa en el centroide del área reducida. 𝑒 = 𝑀𝑄

d) Pedestales

Según la Norma E.060 la localización de las secciones críticas para momentos,

cortantes, y longitud de desarrollo del refuerzo en las zapatas, se permite considerar las

columnas o pedestales de concreto de forma circular o de polígono regular como elementos

cuadrados con la misma área.

También el artículo 22.8 menciona que; los pedestales de concreto simple deben

diseñarse para las cargas verticales, laterales o de otro tipo a las cuales estén sometidos. La

relación entre la altura no apoyada y la menor dimensión lateral de pedestales de concreto

simple no debe exceder de 3. Si en alguna de las caras la dimensión es variable se tomará el

promedio.

La carga axial Pu, aplicada a pedestales de concreto simple no debe exceder la

resistencia de diseño al aplastamiento, Bn.

El diseño de superficies de apoyo sometidas a compresión debe basarse en: Bn

Bu

20

Donde:

Bu es la carga de aplastamiento amplificada y Bn es la resistencia nominal al aplastamiento

del área cargada A1, calculada como:

Bn f’c A = 0.85 fcA1

Excepto cuando la superficie de apoyo es más ancha en todos los lados que el área cargada,

caso en el cual Bn debe multiplicarse por√𝑨𝟐𝑨𝟏 pero no por más de 2.

Para la propuesta de diseño de la cimentación se realizaron los siguientes procedimientos y

actividades.

e) Placa base y pernos de anclaje

Una placa base tiene la función de distribuir sobre la base del concreto de la

fundación la carga puntual de la columna, tiene unas perforaciones que permiten la fijación

de ella a la fundación, la posición de los pernos de anclaje determinará si se trata de una

conexión fija o articulada.

Las placas base y pernos de anclaje deben estar diseñados bajo las

especificaciones para la Construcción de Edificios de Acero Estructural 2005 en base los

factores de diseño de solicitaciones y resistencia (LRFD).

f) Teorías para determinar la capacidad admisible del terreno de fundación

Para determinar la capacidad portante del terreno de fundación, se emplea la

ecuación de general de capacidad última propuesta por Vesic, Hansen y Meyerhof.

𝑞𝑢𝑙𝑡 = 𝐶𝑁𝐶 𝑆𝑐𝑑𝑐𝑖𝑐 + 𝑞𝑁𝑞𝑆𝑞𝑑𝑞𝑖𝑞 + 0.5𝛾𝐵𝑁𝛾𝑆𝛾𝑑𝛾𝑖𝛾

Donde: 𝑞𝑢𝑙𝑡: 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐶: 𝐶𝑜ℎ𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑁𝐶 , 𝑁𝑞 , 𝑁𝛾 : 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑆𝐶 , 𝑆𝑞 , 𝑆𝛾: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑑𝐶 , 𝑑𝑞 , 𝑑𝛾 : 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑖𝐶 , 𝑖𝑞, 𝑖𝛾: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐵: 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑧𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎

21

La capacidad portante del terreno de fundación está definida de acuerdo a la Norma

Técnica E.050 de Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones.

Como: 𝑞𝑎𝑑𝑚 = 𝑞𝑢𝑙𝑡𝐹.𝑆 … … … (𝐶𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜)

Donde: 𝑞𝑎𝑑𝑚: 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐹. 𝑆: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝐸𝑛 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝐹. 𝑆 = 3)

Tabla 1: Fórmulas para determinar factores de carga, forma, profundidad e inclinación según Meyerhof

Fórmulas Factores Teoría 𝑁𝑞 = 𝑒𝜋 tan(∅)𝑡𝑎𝑛2 (45 + ∅2 ) 𝑁𝑐 = (𝑁𝑞 − 1) cot(Ø) 𝑁𝛾 = (𝑁𝑞 − 1) tan(1.4Ø)

Factor de carga

Ecuación para determinar la

capacidad de carga última

según el planteamiento de

Meyerhof (1963)

𝑆𝐶 = 1 + 0.2 𝐾𝑝 𝐵𝐿 𝑆𝑞 = 1 + 0.1 𝐾𝑝𝐵𝐿 𝑆𝛾 = 1 + 0.1 𝐾𝑝𝐵𝐿

Factor de forma

𝑑𝑐 = 1 + 0.20 √𝐾𝑝 𝐵𝐿

𝑑𝑞 = 1 + 0.10 √𝐾𝑝 𝐵𝐿 𝑑𝑦 = 1 + 0.10 √𝐾𝑝 𝐵𝐿

Factor de

profundidad

𝑖𝑞 = (1 − 𝜃°90°)2 𝑖𝑐 = (1 − 𝜃°90°)2 𝑖𝑦 = (1 − 𝜃°Ø°)2

Factor de

inclinación

Los factores de inclinación

son los mismos para la teoría

de Meyerhof, Vesic & Hansen

𝐾𝑝 = tan(45 + Ø/𝟐 )2 Ecuación general

Fuente: Jorge E. Alva Hurtado. (2016). Diseño de Cimentaciones.

22

Tabla 2: Fórmulas para determinar factores de carga, forma y profundidad según Vesic


Tabla 3: Fórmulas para determinar factores de carga, forma y profundidad según Hansen

Fórmulas Factores Teoría 𝑁𝑞 = 𝑒𝜋 tan(∅)𝑡𝑎𝑛2 (45 + ∅2 ) 𝑁𝑐 = (𝑁𝑞 − 1) cot(Ø) 𝑁𝛾 = 1.5(𝑁𝑞 − 1) tan(Ø)

Factor de carga




Hansen (1970)

𝑆𝐶 = 1 + 𝑁𝑞 𝐵𝑁𝐶𝐿 𝑆𝑞 = 1 + 𝐵𝐿 sen(Ø) 𝑆𝛾 = 1 − 0.4 𝐵𝐿 ≥ 0.60

Factor de

forma

𝑑𝑐 = 1 + 0.40𝐾; 𝐾 = 𝐷𝑓𝐵 → 𝐷𝑓𝐵 ≤ 1 𝑑𝑞 = 1 + 2𝑡𝑎𝑛(∅)(1 − 𝑠𝑒𝑛(∅))2𝐾 𝑑𝑦 = 1; 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑑𝑜 ∅ 𝐾 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛(𝐷𝑓𝐵 ) → 𝐷𝑓𝐵 > 1

Factor de

profundidad


Fórmulas Factores Teoría 𝑁𝑞 = 𝑒𝜋 tan(∅)𝑡𝑎𝑛2 (45 + ∅2 ) 𝑁𝑐 = (𝑁𝑞 − 1) cot(Ø) 𝑁𝛾 = 2(𝑁𝑞 + 1) tan(Ø)

Factor de carga




Vesic (1973)

𝑆𝐶 = 1 + 𝑁𝑞 𝐵𝑁𝑐𝐿 𝑆𝑞 = 1 + 𝐵𝐿 tan(Ø) 𝑆𝛾 = 1 − 0.4 𝐵𝐿 ≥ 0.60

Factor de

forma

𝑑𝑐 = 1 + 0.40𝐾; 𝐾 = 𝐷𝑓𝐵 → 𝐷𝑓𝐵 ≤ 1 𝑑𝑞 = 1 + 2𝑡𝑎𝑛(∅)(1 − 𝑠𝑒𝑛(∅))2𝐾 𝑑𝑦 = 1; 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑑𝑜 ∅ 𝐾 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛(𝐷𝑓𝐵 ) → 𝐷𝑓𝐵 > 1

Factor de

profundidad

23

5.1.1.2 Exploración Geotécnica

a) Excavación de Calicatas

Se realizaron dos (02) calicatas o llamados pozos a “cielo abierto”, designados como

C-1 y C-2 usando maquinaria pesada (excavadora). Las calicatas fueron ubicadas

convenientemente y con profundidades de acuerdo con el proyecto a realizar según criterio

normalizado.

Para el diseño de la cimentación del mástil se realizó la primera calicata (C-1), tuvo

las dimensiones de 2 metros x 2 metros de lado y una profundidad de 4 metros, a los 0.60

metros, respecto al piso terminado se encontró una tubería de concreto en desuso de unos

40cm de diámetro verificando que la salida de este desembocaba en el mar, corroborando

así la inoperatividad del elemento en dicho lugar.

Tabla 4: Coordenadas de la calicata C-1

Coordenadas de la calicata número 1 (C-1)

X(E) 278289.700

Y(N) 8654054.719

Fuente: Elaboración propia.

Ubicada también a 23 metros de la cara del cerro y 19 metros de la base de la cruz.

Fuente: Elaboración propia

Figura 6: Imágenes de la ejecución de la primera calicata.

24


B) Ensayos de laboratorio de la calicata 1 (C-1)

Se realizó los ensayos, en las instalaciones del Laboratorio de Mecánica de Suelos

de la Universidad San Ignacio de Loyola.

A la muestra de suelo obtenido, se le ha realizado los siguientes ensayos de laboratorio.

• Análisis granulométrico por Tamizado ASTM D-421

• Limite líquido y Limite Plástico ASTM D-4318

• Contenido de Humedad ASTM D-2216

• Ensayo Corte directo

Análisis granulométrico por Tamizado ASTM D-421

El análisis Granulométrico por tamizado se hizo con el fin de determinar

cuantitativamente la distribución de tamaños de las partículas del suelo estudiado, mediante

el porcentaje en peso total seco. El suelo se encuentra compuesta en su mayoría por más del

50% de gravas, 30% de arena, 10% porcentaje de finos y presencia de gravas subangulares

de color marrón húmedo sin plasticidad densa sin indicios de material orgánico

C-1

Figura 7: Mapa de ubicación de la calicata N° 1

25

Limite líquido y Limite Plástico ASTM D-4318.

Tabla 5: Resultado del análisis granulométrico y límite de consistencia

Límites de Consistencia (C-1). (1.00m-2.50m) (2.5m-4m)

Limite Liquido (LL) N.P N.P

Limite Plástico (LP) N.P N.P

Índice de Plasticidad (IP) N.P N.P

Clasificación SUCS GW-GM GW-GM

Nombre de Grupo

Grava bien graduada con

limo con arena.

Grava bien graduada

con limo con arena.

Clasificación ASHTHO A-1 (0) A-1 a (0)


Contenido de Humedad ASTM D-2216

Se obtuvo el peso de agua eliminada, secando el suelo extraído de campo a una

temperatura de 110 °C. De acuerdo con este proceso la pérdida de peso del material es

considerado como el peso del agua. Los contenidos de humedad se determinaron de las

2muestras.

Tabla 6: Resumen de Contenido de Humedad.

Contenido de Humedad (1.00m-2.50m) (2.6m-4m)

Contenido de agua Natural 7.00% 5.51%

Cantidad de Grava (%) 54.5 53.2

Cantidad de Arena (%) 40.1 37.3

Cantidad de Finos (%) 5.4 9.5


Ensayo Corte directo

El ensayo de Corte directo se realizó con la finalidad de obtener los parámetros de

resistencia del suelo tanto el Angulo de fricción interna como la cohesión. El ensayo se

realizó sobre muestras remoldadas a densidad y contenidos de humedad de campo, la

26

colocación de la muestra en el dispositivo de corte consistió en el remodelo en tres capas,

se dispuso de los medios de drenaje (piedras porosas) y humedecimiento de la muestra,

consolidación, para luego aplicar la cargan normal y seguidamente se aplicase la fuerza de

corte para hacer fallar la muestra.

Tabla 7: Resultados del Ensayo Corte directo.

Resultados de los esfuerzos de Corte

Esfuerzo Normal

(kg/cm2) 0.5kg/cm2 1kg/cm2 2kg/cm2

Esfuerzo de Corte

Directo (kg/cm2) 1.149kg/cm2 1.710kg/cm2 2.198kg/cm2


27

Tabla 8: Parámetros de Diseño.

Angulo de Fricción Interna Cohesión

Ø' = 39.0 º C' = 1.3 kg/cm²


Según la Norma actual E.050 de Suelos y Cimentaciones, se realiza el ensayo corte directo

para determinar los parámetros de resistencia solo de suelos que se consideren relleno, sin

embargo, se hizo el ensayo de Corte Directo para determinar los parámetros del suelo del

Mirador la Herradura pese a no ser considerado un suelo relleno, se tomó en cuenta

referencias de estudios e investigaciones que determinen la cohesión y fricción por tipo de

suelo, de esta manera poder asegurarnos que los datos obtenidos en laboratorio estén

cercanos a dichos resultados.

Parámetros de Resistencia de Gravas y Arenas

Los suelos no cohesivos como la grava, arena, y limos no plásticos, tienen una

envolvente de falla que pasa por el origen; esto equivale a que c´ = 0. Los valores de φ'

varían de 27 a 48 grados.

Tabla 9: Ángulo de fricción interna de algunos suelos granulares (adaptado de Hugh,

1969 y Lambe y Whitman, 1969).

Descripción Valores de ᶲ en estado

Suelto Medio Denso

Limos no plásticos 26-30 28-32 30-34

Arena uniforme fina a media 26-30 30-34 32-36

Arena bien gradada 30-40 34-40 38-46

Arena y grava 32-36 36-42 40-48

Fuente: Jaime Suarez “Deslizamientos: Análisis Geotécnico”.

C) Perfil del suelo (C-1)

El suelo subyacente de la fundación presenta 2 estratos, el primero de

aproximadamente 0.40 m. de espesor promedio, conformado por Grava mal graduada con

limo y arena, presencia de 58% de gravas, 32% de arena y 11% de finos, gravas

subangulares, color marrón húmedo sin plasticidad con capacidad densa sin indicios de

material orgánico. El segundo estrato de aproximadamente 0.60m. de espesor promedio,

28

conformado por Grava mal graduada con arena, presencia de 69% de gravas, 27% de arena

y 4% de finos, gravas angulares, color marrón oscuro sin plasticidad con capacidad densa

sin indicios de material orgánico. La estratigrafía se muestra en la Figura N°8, para ver más

información el anexo B: plano estratigráfico C-1

Figura 8: Estratigrafía de la calicata 1.

Fuente: LEACIV-USIL

D) Napa freática

No se encuentra Napa freática. La configuración genera hidrogeológica de la zona

manifiesta que no se encontraría nivel freático a una profundidad de 15 metros.

29

5.1.2 Flujo de Trabajo

Tabla 10: Diagrama de flujo del diseño estructural de la superestructura propuesta

Ensayo de Laboratorio

Corte directo

Cohesión Ángulo de fricción

Selección de parámetros de

resistencia de los suelos

INICIO DE

DISEÑO

Determinar capacidad

admisible

Diseño por flexión

Verificación por cargas

de gravedad y viento

Análisis estructural

Diseño por punzonamiento Diseño por corte

Propuesta de diseño final

de la superestructura

30

5.1.3 Calculo Geotécnico - Estructural

Para determinar los parámetros de resistencia de los suelos, se realiza el ensayo de

corte directo CD de la calicata de 2m.2m.4m, donde construirá la cimentación para el asta

de la bandera que tiene una altura de 45 m

Resultados del ensayo de corte directo consolidado – drenando según el ASTM D

3080 y la NTP 339.171 se muestran a continuación, para mayor detalle verificar el ANEXO

B (Ensayo de corte directo).

Tabla 11: Deformación tangenciales vs esfuerzo normal para 0.50, 1 y 2 kg/cm2

0.5 kg/cm2 1.0 kg/cm2 2.0 kg/cm2

Def. Tangencial

Esfuerzo (Kg/cm2)

Def. Tangencial

Esfuerzo (Kg/cm2)

Def. Tangencial

Esfuerzo (Kg/cm2)

0.00 0.00 0.000 0.000 0.00 0.00 0.10 0.203 0.100 0.389 0.10 0.378 0.20 0.310 0.200 0.534 0.20 0.592 0.30 0.415 0.300 0.674 0.30 0.829 0.40 0.527 0.400 0.793 0.40 1.065 0.60 0.720 0.600 0.980 0.60 1.513 0.80 0.887 0.800 1.132 0.80 1.869 1.00 0.981 1.000 1.230 1.00 2.106 1.20 1.042 1.200 1.287 1.20 2.257 1.40 1.093 1.400 1.329 1.40 2.339 1.60 1.121 1.600 1.355 1.60 2.393 1.80 1.164 1.800 1.381 1.80 2.421 2.00 1.207 2.000 1.431 2.00 2.433 3.00 1.422 3.000 1.680 3.00 2.466 4.01 1.580 4.010 1.881 4.01 2.473 5.01 1.667 5.010 1.991 5.01 2.529 6.01 1.710 6.010 2.070 6.01 2.622 7.01 1.739 7.010 2.122 7.01 2.720 8.01 1.767 8.010 2.125 8.01 2.787 9.01 1.782 9.010 2.126 9.01 2.894 10.02 1.724 10.020 2.139 10.02 2.981

Fuente: LEACIV-USIL

31

Figura 9: Esfuerzo tangencial vs esfuerzo de corte para las tres cargas axiales

Fuente: LEACIV-USIL

De la figura 9 se obtiene el esfuerzo máximo de corte para los tres esfuerzos normales, los

resultados se muestran en la tabla 12.

Tabla 12: Valores de esfuerzo normal y esfuerzo cortante máximo

Esfuerzo Normal (Kg/cm2) 0.50 1.00 2.00

Esfuerzo de Corte (Kg/cm2) 1.78 2.14 2.98


Con los valores de la tabla 12 se grafica la envolvente de Mohr Coulomb para obtener los

parámetros de resistencia de los suelos.

32

Figura 10: Envolvente de Mohr Coulomb para calcular los parámetros de resistencia del suelo.


La envolvente de falla de Mohr Coulomb está definida por una ecuación lineal, en

coordenadas cartesianas, a las cuales se le hará un cambio de variable.

Donde: 𝑦 = 𝜏, 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝜏 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒. 𝑥 = 𝜎, 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝜎 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑜 𝑎𝑥𝑖𝑎𝑙. 𝐶: 𝐶𝑜ℎ𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ∅: Á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜

Definición de la ecuación de Mohr Coulomb 𝜏 = 𝜎 tan(∅) + 𝐶 … … … 𝐸𝑐𝑎𝑢𝑐𝑎𝑐𝑖ó𝑛 1. Entonces la ecuación queda definida: 𝜏 = 0.8054𝜎 + 1.361 ( 𝑘𝑔𝑐𝑚2) … … … 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 2. De la ecuación 2 se obtienen los parámetros de resistencia del suelo analizado, como el

ángulo de fricción y la cohesión. 𝐶 = 13 𝑇𝑁/𝑚2

∅

𝑪

33

Ø = 39°

Determinación de la capacidad admisible del terreno de fundación

Determinación de la capacidad portante del terreno de fundación, para ello se emplea

la ecuación de general. 𝑞𝑢𝑙𝑡 = 𝐶𝑁𝐶 𝑆𝑐𝑑𝑐𝑖𝑐 + 𝑞𝑁𝑞𝑆𝑞𝑑𝑞𝑖𝑞 + 0.5𝛾𝐵𝑁𝛾𝑆𝛾𝑑𝛾𝑖𝛾

La capacidad portante del terreno de fundación está definida de acuerdo con la

Norma Técnica E.050 de Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de

Edificaciones. Como: 𝑞𝑎𝑑𝑚 = 𝑞𝑢𝑙𝑡𝐹.𝑆 … … … (𝐶𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜)

Donde: 𝑞𝑎𝑑𝑚: 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐹. 𝑆: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝐸𝑛 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝐹. 𝑆 = 3)

Determinar capacidad última y admisible del terreno de fundación por Meyerhof

(1963), Vesic (1973) y Hansen (1970) de acuerdo con las ecuaciones descritas en las

especificaciones técnicas, los factores de inclinación se consideran 1 debido a que no se

cuenta con cargas inclinadas. 𝛾𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = 1.85 𝑇𝑁/𝑚3 𝐷𝑓 = 4 𝑚 𝐿 = 5 𝑚 𝐵 = 5 𝑚 𝐶 = 0 𝑇𝑁/𝑚2 (Suelo granular) Ø = 39°

Tabla 13: Resultados de factores de carga, forma, profundidad e inclinación por Meyerhof, Vesic y Hansen

Resultados según Meyerhof

Factor de carga Factor de forma Factor de profundidad 𝑁𝑐 = 67.866 𝑁𝑞 = 55.957

𝑆𝐶 = 1.879 𝑆𝑞 = 1.439

𝑑𝑐 = 1.335 𝑑𝑞 = 1.168

34

𝑁𝛾 = 77.332 𝑆𝛾 = 1.439 𝑑𝑦 = 1.168

Resultados según Vesic

Factor de carga Factor de forma Factor de profundidad 𝑁𝑐 = 67.866 𝑁𝑞 = 55.957 𝑁𝛾 = 92.246

𝑆𝐶 = 1.825 𝑆𝑞 = 1.809 𝑆𝛾 = 0.600

𝑑𝑐 = 1.320 𝑑𝑞 = 1.178 𝑑𝑦 = 1.000

Resultados según Hansen

Factor de carga Factor de forma Factor de profundidad 𝑁𝑐 = 67.866 𝑁𝑞 = 55.957 𝑁𝛾 = 66.755

𝑆𝐶 = 1.825 𝑆𝑞 = 1.629 𝑆𝛾 = 0.600

𝑑𝑐 = 1.320 𝑑𝑞 = 1.168 𝑑𝑦 = 1.000


Para el caso en estudio los factores de inclinación son 1 debido a que no existe una carga

inclinada.

Determinación de la capacidad última y admisible del terreno de fundación según Meyerhof

(1963) qult = 0 ∗ 67.866 ∗ 1.879 ∗ 1.335 ∗ 1 + 1.85 ∗ 4 ∗ 55.957 ∗ 1.439 ∗ 1.178 ∗ 1 + 0.5 ∗1.85 ∗ 4 ∗ 77.332 ∗ 1.439 ∗ 1.168 ∗ 1 qult = 1297.31 TN/m2 𝑞𝑎𝑑𝑚 = 1297.313 = 432.44 TN/m2

Determinación de la capacidad última y admisible del terreno de fundación según Vesic

(1973) qult = 0 ∗ 67.866 ∗ 1.825 ∗ 1.320 ∗ 1 + 1.85 ∗ 4 ∗ 55.957 ∗ 1.809 ∗ 1.178 ∗ 1 + 0.5 ∗1.85 ∗ 4 ∗ 92.246 ∗ 0.60 ∗ 1 ∗ 1 qult = 1138.8 TN/m2 𝑞𝑎𝑑𝑚 = 1138.83 = 379.60 TN/m2

Determinación de la capacidad última y admisible del terreno de fundación según Hansen

(1970) qult = 0 ∗ 67.866 ∗ 1.825 ∗ 1.32 ∗ 1 + 1.85 ∗ 4 ∗ 55.957 ∗ 1.629 ∗ 1.168 ∗ 1 + 0.5 ∗1.85 ∗ 4 ∗ 66.755 ∗ 0.60 ∗ 1 ∗ 1 qult = 980.03 TN/m2

35

𝑞𝑎𝑑𝑚 = 980.033 = 326.68 TN/m2

Tabla 14: Resultados de Capacidad admisible por Meyerhof, Vesic y Hansen

Método qult (TN/m2) F. S qadm (TN/m2)

Meyerhof (1963) 1297.31 3 432.44 Vesic (1973) 1138.8 3 379.60 Hansen (1970) 980.03 3 326.68

La tabla 14 muestra los resultados de capacidad admisible del terreno de fundación,

para ser conservadores se usará el menor valor de todos para el diseño estructural; entonces

la capacidad admisible más conservadora se obtiene con Hansen el cual es de 326.68

TN/m2. Para el caso de estudio no presenta nivel freático.

Diseño estructural

a) Datos técnicos de diseño γSuelo de Relleno = 1.70 TN/m3

γConcreto Aarmado = 2.40 TN/m3 γConcreto Ciclopio = 2.20 TN/m3 γacero = 7.85 TN/m3 hmastil = 45 m qt(min) = 454 TN/m2 f ′c = 2800TN/m2 fy = 42000 TN/m2 Pposte = 17.60 TN

b) Dimensiones propuestas ℎ𝑝𝑒𝑑𝑒𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 3.30 𝑚 𝐷𝑝𝑒𝑑𝑒𝑠𝑡𝑎𝑙 = 3.60 𝑚 ℎ𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 0.70 𝑚 𝐷𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 5.00 𝑚

36

c) Procedimiento detallado del cálculo, análisis geotécnico

Una vez realizado la verificación geotécnica, se realizará el análisis de la estructura por

fuerzas de viento del cual se obtendrá valores como momento debido al viento y la bandera.

d) Análisis Estructural

Para realizar el análisis estructural se tendrá en cuenta los resultados obtenidos del análisis

realizado en SAP 2000, como el momento de volteo y fuerza axial.

Figura 11: Efecto de la velocidad de viento con la altura, adaptado del RNE E.020 (Cargas) considerando un 20% debido a ráfagas de viento


37

Figura 12: Variación de la presión ejercida por el viento sobre mástil


Dimensiones propuestas de la cimentación para el mástil de una bandera de 45 m de altura.

Figura 13: Vista en perfil de la cimentación, propuesta inicial

38

Figura 14: Vista en plata de la cimentación circular propuesta


Figura 15: Distribución de la presión en la rección del viento sobre el mástil


P1 P2

Ø

P3P4

P5 P6

P7 P8 P9

Dirección de Viento

39

Distribución de la presión de viento según la E.020 del reglamento nacional de

edificaciones en una sección circular del mástil de la bandera.

La presión actúa perpendicularmente en toda la longitud radial del mástil, para obtener la

presión neta actuando sobre la longitud.

Descomponiendo las presiones

Figura 16: Descomposiciones de Presiones


Resultando el siguiente modelo

Ø

P8Cos(ø)

P8 P8Cos(ø)

40

Figura 17: Las Presiones descompuestas en dirección del viento.


Área Proyectada de la sección circular

Figura 18: Área proyectada en la sección circular del mástil.


PoP1Sen(Ø)P2Sen(Ø)

P3Sen(Ø)P4Sen(Ø) P5Sen(Ø)

P6Sen(Ø)P7Sen(Ø)

P8Sen(Ø)

Dirección de Viento

41

Figura 19: Presiones generadas por el viento respecto al mástil


Área proyectada

R1=0.25m

R2=0.35m

R3=1m 𝑤 = 𝑃1 ∗ (2ri) 𝑃1 = 178.82𝑘𝑔𝑓/𝑚2

42

𝑃1 = 143.78𝑘𝑔𝑓/𝑚2

𝑃1 = 108.74𝑘𝑔𝑓/𝑚2

Determinamos las fuerzas por metro lineal.

𝑤1 = 178.82 𝑘𝑔𝑓𝑚2 ∗ 2 ∗ (0.25𝑚) = 89.41𝑘𝑔𝑓𝑚

𝑤2 = 143.78 𝑘𝑔𝑓𝑚2 ∗ 2 ∗ (0.50𝑚) = 107.84𝑘𝑔𝑓𝑚

𝑤3 = 108.74 𝑘𝑔𝑓𝑚2 ∗ 2 ∗ (0.50𝑚) = 108.74𝑘𝑔𝑓𝑚

Figura 20: Fuerzas por metro lineal generadas por el viento respecto al mástil


43

Determinamos las fuerzas que actúan en el Mástil.

𝐹1 = 89.41𝑘𝑔𝑓𝑚 ∗ 15𝑚 = 1.34𝑇𝑛. 𝐹2 = 107.84𝑘𝑔𝑓𝑚 ∗ 15𝑚 = 1.62𝑇𝑛. 𝐹3 = 108.74𝑘𝑔𝑓𝑚 ∗ 15𝑚 = 1.63𝑇𝑛.

Determinamos la fuerza de la madera respecto al mástil debido a la fuerza del viento.

Área de la bandera: 10m*15m=150 m2 𝐹𝑣𝐵 = 𝛽 ∗ 𝑊1 ∗ 𝐻 ∗ (𝐿 ∗ 0.25)

𝐹𝑣𝐵 = 𝛽 ∗ 163.88𝑘𝑓/𝑚2 ∗ 10𝑚 ∗ (15𝑚 ∗ 0.25) 𝐹𝑣𝐵 = 𝛽 ∗ 6.145𝑇n 𝐹𝑣𝐵 = 0.15*6.145Tn

𝐹𝑣𝐵 = 0.92Tn 𝛽: Factor de reducción de presión del viento que actúa sobre la bandera.

15m

10m

44

Figura 21: Fuerzas generadas por el viento respecto al mástil


Tabla 15: Fuerzas resistencias

FUERZAS RESISTENTES

Descripción Area (m2)

Altura(m) Volumen

(m3) Peso(tonf) Distancia(m) Momento(tonf.m)

Peso Mástil - - - 17.600 2.50 44.000 Pedestal C°A°

10.179 3.300 33.5907 80.618 2.50 201.544

Cimentación 19.635 0.700 13.7445 32.987 2.50 82.467 Relleno 1 9.456 3.300 31.2048 53.048 2.50 132.620 Empuje Pasivo2

11.880 26.834 159.3969143 159.397 1.10 175.337

Relleno 2 0.000 3.300 0 0.000 0.000

184.253 635.968


45

Tabla 16: Fuerzas actuantes en cimentación

FUERZAS ACTUANTES

Descripción Área (m2)

Altura(m) Volumen

(m3) Peso(tonf) Distancia(m) Momento(tonf.m)

Fuerza Viento 1 0 41.5 - 1.340 41.5 55.610 Fuerza Viento 2 0.000 26.500 - 1.620 26.500 42.930 Fuerza Viento 3 0.000 11.500 - 1.630 11.500 18.745 Fuerza en Bandera

0.000 43.000 10.7 2.150 44.00 94.600

6.740 211.885 Fuente: Elaboración propia

u=0.40: Factor que depende de la deflexión del suelo

Tabla 17: Verificación de la excentricidad de la zapata


Tabla 18: Comprobación de los factores de seguridad por deslizamiento, volteo y capacidad portante

COMPROBACIÓN DEL FACTOR DE SEGURIDAD Descripción Resistente Actuante R/A F.S Condición Resultado Deslizamiento 184.253 6.740 16.402 16.402 1.500 Cumple Volteo 635.968 211.885 3.001 3.001 2.000 Cumple

Capacidad portante 280.000 Gmin (-) 9.734 326.680 Cumple 280.000 Gmax(+) 18.786 326.680 Cumple


Xr = 2.302e = 0.198 < 0.625 cumple

VERIFICACIÓN DE EXCENTRICIDAD

∑ 𝑭 = ∑ 𝑴 =

𝜎 = ∑ 𝐹𝑣𝜋 ∗ 𝑅2 ± ∑ 𝑀 (𝑅)𝜋 ∗ 𝑅44 𝜎 = ∑ 𝐹𝑣𝜋 ∗ 𝑅2 ± ∑ 𝐹𝑣 ∗ 𝑒 ∗ (𝑅)𝜋 ∗ 𝑅44

𝜎 = ∑ 𝐹𝑣𝜋 ∗ 𝑅2 (1 ± 4𝑒𝑅 )

46

Si el esfuerzo debajo la cimentación no existe. 1 ± 4𝑒𝑅 = 0, 𝐸𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑒 = 𝑅4

Verificación por capacidad portante 𝜎𝑚𝑎𝑥 𝑦 𝑚𝑖𝑛 = ∑ 𝐹𝑣𝜋 ∗ 𝑅2 (1 ± 4𝑒𝑅 ) ≤ 𝜎𝐴𝑑𝑚 𝜎 𝑚𝑖𝑛 = 171.922𝜋 ∗ 2.52 (1 ± 4𝑒𝑅 ) ≤ 𝜎𝐴𝑑𝑚

𝜎𝑚𝑎𝑥 𝑦 𝑚𝑖𝑛 = 184.253𝑡𝑛𝜋 ∗ 2.52 (1 + 4 ∗ 0.1982.5 ) = 1.236𝑘𝑔𝑐𝑚2 ≤ 𝜎𝐴𝑑𝑚2 − − − − − 𝑜𝑘 𝜎𝐴𝑑𝑚 = 28𝑘𝑔/𝑐𝑚2

El esfuerzo admisible se calculó de acuerdo con la norma E.050, donde nos indica

que el esfuerzo admisible debe ser el menor, entre el esfuerzo que se determina por la

aplicación de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por el factor de

seguridad correspondiente y la presión que cause el asentamiento admisible. En este caso el

esfuerzo admisible se determinó por el segundo criterio (asentamiento admisible).

Cálculo de asentamiento: 𝜌 = 𝜎 ∗ 𝐵(1 − 𝜇2) ∗ 𝐼𝑝𝐸

Fuente: Libro Foundation Analysis and Design, Bowles, J.,

Figura 22: Tabla de factores de influencia en desplazamientos verticales

47

Figura 23: Tabla de referencia para módulo de elasticidad según tipo de suelo.

Fuente: Libro Foundation Analysis and Design, Bowles, J.

2.54𝑐𝑚 = 𝜎𝐴𝑑𝑚2 ∗ 5(1 − 0.302) ∗ 0.79400000 𝜎𝐴𝑑𝑚2 = 28𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ≤ 37.96𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜎𝐴𝑑𝑚1 = 37.96𝑘𝑔/𝑐𝑚2 − − − − Esfuerzo que se determina por la aplicación de las

ecuaciones de capacidad de carga.

48

ANALISIS DEL MASTIL EN EL PROGRAMA SAP 2000

Figura 24: Análisis estructural del mástil de 45 m de altura, el gráfico muestra el DFN y DMF.

Fuente: Elaboración propia con la ayuda del programa SAP2000

Diagrama de fuerza axial y momento flector del mástil

Verificación por aplastamiento (φ=0.70). 𝑃𝑢 = 8.76𝑡𝑛 𝑃𝑢 ≤ φ𝑃𝑛 φ𝑃𝑛 = φ ∗ 0.85 ∗ f´c ∗ (π ∗ r2) φ𝑃𝑛 = 0.70 ∗ 0.85 ∗ f280kg/cm2 ∗ (π ∗ 90cm2) φ𝑃𝑛 = 4239.45𝑡𝑛

49

8.76𝑡𝑛 ≤ 4239.45𝑡𝑛--------------ok cumple

Diseño por Flexión 𝑀𝑢 = 240.4𝑡𝑛 − 𝑚 ℎ = 70𝑐𝑚

𝑎 = 60 − √602 − 2 ∗ 240.4 ∗ 1050.90 ∗ 0.85 ∗ 280 ∗ 500 a = 3.866cm As = 0.85 ∗ f´c ∗ B ∗ Afy As = 109.525cm2 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0.0018 ∗ 𝐵 ∗ ℎ 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0.0018 ∗ 500𝑐𝑚 ∗ 70𝑐𝑚 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 63𝑐𝑚2

Diseño de placa base y pernos

Datos:

Tabla 19: Datos para el diseño de la placa base y pernos de anclaje

Pu = 8.6 Tn

Mu = 240 Tn-m

f'c = 280 kg/cm2

Fy= 4200 kg/cm2

Fu= 4080 kg/cm2

d(mastil)= 1 M


Estimación de las dimensiones de la placa base:

N=1.8m

B=1.8m

Determinamos la excentricidad “e” y la excentricidad critica “e crit” .

Si e < e crit. Se diseña a momento de magnitud pequeña.

Si e crit < e S e diseña a momento de gran magnitud.

50

𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑡 = 𝑀𝑢𝑃𝑢

𝑒 = 0.198𝑐𝑚

𝐹𝑝𝑚𝑎𝑥 = 0.65 ∗ 0.85 ∗ 𝑓´𝑐 ∗ √𝑎1/𝑎2 𝐹𝑝𝑚𝑎𝑥 = 0.65 ∗ 0.85 ∗ 280𝑘𝑔𝑐𝑚2 ∗ √1 = 154.7𝑡𝑚/𝑚2 𝑞𝑚𝑎𝑥 = 𝐹𝑝𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝐵 𝑞𝑚𝑎𝑥 = 154.7𝑡𝑛𝑚2 ∗ 1.8𝑚 = 278.5𝑡𝑛𝑚2 . 𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑡. = 𝑁2 − 𝑝𝑢𝑞𝑚𝑎𝑥 𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑡. = 1.82 − 8.6𝑇𝑛278.5𝑡𝑛/𝑚2

𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑡. = 0.885𝑚

Asumiendo la distancia desde el borde de la placa base hasta el perno

D asumida=25cm 𝑓 = 1.8𝑚 − 0.25𝑚2 𝑓 = 0.65𝑚 𝑆𝑖 (𝑓 + 𝑁2 )2 >= 2𝑃𝑢 ∗ (𝑒 + 𝑓)𝑞𝑚𝑎𝑥 Cumple con lo asumido si no aumentar la distancia asumida

(𝑓 + 𝑁2 )2 = (0.65 + 1.8𝑚2 )2 = 2.403𝑚

2𝑃𝑢 ∗ (𝑒 + 𝑓)𝑞𝑚𝑎𝑥 = 2(8.6𝑡𝑛) ∗ (27.91 + 0.65)278.5𝑡𝑛𝑚 = 1.764𝑚 En este caso cumple 2.403m > 1.764m ok

Cálculo de Y y Tu.

𝑌 = 𝑓 + 𝑛2 − √ (𝑓 + 𝑁2 )2 − 2𝑃𝑢 ∗ (𝑒 + 𝑓)𝑞𝑚𝑎𝑥 = 0.751𝑚

51

𝑇𝑢 = 𝑃𝑢 ∗ 𝑌 − 𝑞𝑚𝑎𝑥. Espesor mínimo de la placa base. 𝑚 = 𝑁 − 0.95 ∗ 𝐷(𝑚𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙)2 𝑚 = 18𝑚 − 0.95 ∗ 1𝑚2 𝑚 = 0.425𝑚 𝑓𝑝 = 𝑃𝑢𝐵 ∗ 𝑌 𝑓𝑝 = 8.6 𝑇𝑛1.8𝑚 ∗ 0.751𝑚 = 6.36𝑡𝑛𝑚2

Condiciones para determinar el espesor mínimo de la placa base.

Si Y ≥m ------ según (LRFD) 𝑡𝑝(𝑟𝑒𝑞) = 1.5 ∗ 𝑚 ∗ √𝑓𝑝𝑚𝑎𝑥𝑓𝑦

Si Y < m ------ según (LRFD) 𝑡𝑝(𝑟𝑒𝑞) = 2.11 ∗ √𝑓𝑝𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑦 ∗ (𝑚 − 𝑦2)𝑓𝑦

En este caso que se está observando cumple la primera condición: 𝑡𝑝(𝑟𝑒𝑞) = 0.01𝑚 = 1𝑐𝑚 = 10𝑚𝑚

Analizamos en el lado de la tensión 𝑥 = 𝑁2 − 𝐷𝑚𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙2 − 𝐷𝑎𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 𝑥 = 1.8𝑚2 − 1𝑚2 − 0.25𝑚 = 0.15𝑚 𝑡𝑝(𝑟𝑒𝑞) = 0.04𝑚 = 4𝑐𝑚 = 40𝑚𝑚

Para el espesor mínimo se elige el mayor.

Por lo tanto, la placa tiene un tpmin=40mm se propuso 50mm

Tamaño de Perno y longitud de empotramiento.

Pr=carga que resiste cada perno.

52

N= Se propuso 16 tornillos alrededor del mástil.

𝑃𝑟 = 𝑇𝑈𝑛

𝑃𝑟 = 200𝑡𝑛16 = 13𝑡𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑡𝑜𝑟𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜

Figura 25: Tabla de referencia de pernos de anclaje para determinar el área y diámetro

Fuente: Steel Design Guide, James M. &Lawrence A., (2006).

De la figura 25 se elige ø 1 1/4"

El tamaño del hueco del perno se elige según la Figura 26 que vendría a ser de 2 1/16"

Figura 26: Tabla de referencia para determinar el área del hueco de anclaje

Fuente: Steel Design Guide, James M. &Lawrence A., (2006).

53

Área del perno =1.23pulg 2= 7.935468cm2 𝐷 = 3.18𝑐𝑚 𝑅𝑛 = 0.75 ∗ 𝐹𝑢 ∗ 𝐴𝑟 𝑅𝑛 = 24282.53kg 𝜑𝑅𝑛 = 𝜑𝑅𝑛 𝜑𝑅𝑛 = 18211.89𝑘𝑔 = 18.211𝑡𝑛 𝐷𝐶 = 𝑃𝑟𝜑𝑅𝑛 𝐷𝐶 = 13𝑡𝑛18.211 = 0.714 − − − − − − − −−< 10𝑘

Longitud del tornillo propuesto 2m

Fuente:Elaboración propia

5.1.4 Especificaciones Técnicas de la Especialidad

Diseño Geotécnico:

El diseño geotécnico de una cimentación se debe regir a la norma E.050 de Mecánica

de Suelos y Cimentaciones, los parámetros más importantes para el diseño son:

a) El ángulo de fricción

Es la representación matemática del coeficiente de rozamiento, el cual es un concepto básico

de la física: Coeficiente de rozamiento = Tan φ

Figura 27: Detalle de la placa y los tornillos de anclaje vista en planta.

54

El ángulo de fricción depende de varios factores (Bilz, 1995) entre ellos algunos de los más

importantes son:

a. Tamaño de los granos

b. Forma de los granos

c. Distribución de los tamaños de granos

d. Densidad

b) Cohesión

La cohesión es una medida de la cementación o adherencia entre las partículas de suelo.

La cohesión en mecánica de suelos es utilizada para representar la resistencia al cortante

producida por la cementación, mientras que en la física este término se utiliza para

representar la tensión. En suelos eminentemente granulares en los cuales no existe ningún

tipo de cementante o material que pueda producir adherencia, la cohesión se supone igual a

0 y a estos suelos se les denomina Suelos no Cohesivos. Con dichos parámetros se puede

determinar la capacidad portante del suelo.

5.2 Especialidad ingeniería vial-Transporte

5.2.1 Memoria Descriptiva

5.2.1.1 Fundamentos Teóricos

La plazoleta del Mirador La Herradura será remplazada por un pavimento con adoquines

de concreto, una propuesta eco amigable y acorde para espacios públicos, a este tipo de

pavimento también se le conoce como pavimentos segmentados.

a) Aplicación:

El Instituto de la Construcción y Gerencia(ICG) en su libro “Ingeniería de pavimentos-

Diseño de pavimentos” define, clasifica y presenta la estructura de los pavimentos

segmentados, respecto a su aplicación los pavimentos segmentados utilizados en diversos

espacios públicos: parques, vías peatonales, cruceros peatonales, etc.; y superficies con

tránsito de vehículos ligeros y pesados como: calles residenciales, vías de bajo a medio

tráfico, pavimentación de aeropuertos en las áreas de parqueo de aviones, etc. Elementos

estructurales de un pavimento segmentado:

En la siguiente figura, se puede observar la estructura de un pavimento con adoquines.

55

Figura 28: Estructura de un pavimento segmentado

Fuente: ICG

• Subrasante: Es el asiento directo de la estructura del pavimento.

• Sub base: Es la capa inferior a la base, conformada por grava o roca triturada, tiene

por finalidad disipar las tensiones que recibe desde las capas superficiales y

transmitirlas uniformemente al terreno de fundación

• Base: Empleado cuando se tiene solicitaciones de carga mayores (tránsito vehicular

pesado), es decir, su uso es opcional. Al igual que la sub-base, está conformada por

suelos granulares o estabilizadas con cemento o asfalto.

• Cama de arena: Es una capa que servirá como asiento para los bloques de concreto

(adoquines).

• Borde confinamiento: Es un elemento estructural ubicado en los bordes

proporcionando confinamiento lateral a los bloques de concreto y arena.

• Arena de junta:

• Adoquines: Son los bloques de la capa de rodadura, estos pueden ser bloques de

piedra, madera, ladrillo o concreto

b) Especificaciones para el diseño del pavimento:

El Manual de Carreteras Sección Suelos y Pavimentos del Ministerio de Transporte y

Comunicaciones recomienda que para zonas urbanas se debe utilizar la Norma Técnica de

Edificación CE.010 Pavimentos Urbanos, por lo que, se tomará como referencia dicha

Norma.

56

Por otro lado, la Norma NTE CE.010 en el Anexo F, sugiere un método para el diseño

estructural de pavimentos urbanos de adoquines intertrabados de concreto, este método

establece cuatro factores para el diseño estructural de los pavimentos con adoquines, siendo

los siguientes: medio ambiente, tráfico, resistencia del suelo de la subrasante y materiales

de la estructura del pavimento.

• Medio ambiente:

La Norma NTE CE.010 señala que el comportamiento de los pavimentos está

significativamente influenciado por dos factores medio ambientales: la humedad y

la temperatura.

• Tráfico:

La Norma NTE CE.010 establece que se debe realizar una evaluación de tráfico,

para conocer las diferentes cargas vehiculares, configuraciones de ejes y ruedas de

cargas que transitarán por el pavimento durante su periodo de diseño. Las diferentes

cargas sobre el pavimento ocasionan diversos esfuerzos (tensiones) y deformaciones

en el pavimento, esta respuesta varía según el tipo material y espesor de pavimento.

Por lo tanto, conociendo estas diferencias el tránsito es representado como un

número de ejes equivalentes para una carga determinada (80 KN o 18 kips).

Tabla 20:Número de repeticiones acumuladas de eje equivalente de 8.2 ton en el carril de diseño

Tipos de tráfico

pesado

Rangos de tráfico pesado expresados en

ejes equivalentes

Nivel I >1’000,000 EE ≤ 150,000 𝐸𝐸

Nivel II >150,000 EE ≤ 7′, 500,000 𝐸𝐸

Nivel III >7’500,000 EE ≤ 15′000,000 𝐸𝐸

• Soporte de la Subrasante:

57

El soporte o resistencia de la Subrasante es determinado a través de ensayos de

laboratorio, como el ensayo de la relación de soporte de California (CBR). Según el

tipo de CBR que presente la subrasante, este puede clasificarse en 6 categorías.

Tabla 21:Categorización de la subrasante sobre el ensayo de CBR

Categorías de Subrasante CBR 𝑆0: 𝑆𝑢𝑏𝑟𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝐼𝑛𝑎𝑑𝑒𝑐𝑢𝑎𝑑𝑎 𝐶𝐵𝑅 < 3% 𝑆1: 𝑆𝑢𝑏𝑟𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑃𝑜𝑏𝑟𝑒 3% ≥ 𝐶𝐵𝑅 < 6% 𝑆2: 𝑆𝑢𝑏𝑟𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑅𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 6% ≥ 𝐶𝐵𝑅 < 10% 𝑆3: 𝑆𝑢𝑏𝑟𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝐵𝑢𝑒𝑛𝑎 10% ≥ 𝐶𝐵𝑅 < 20% 𝑆4: 𝑆𝑢𝑏𝑟𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑀𝑢𝑦 𝐵𝑢𝑒𝑛𝑎 20% ≥ 𝐶𝐵𝑅 < 30% 𝑆5: 𝑆𝑢𝑏𝑟𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝐸𝑥𝑐𝑒𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐶𝐵𝑅 ≥ 30%

• Materiales del pavimento:

Las características que deben cumplir la Base y Subbase, la norma NTE CE.010

establece lo siguiente:

Tabla 22: Características que debe cumplir el terreno de fundación según NTE CE.010

Base Granular Subbase Granular

CBR (mínimo) 80% 30%

Índice Plástico ≤ 6 ≤ 10

Límite Líquido ≤ 25 ≤ 25

Compactación

(densidad AASHTO T-180) ≥ 95% ≥ 95%

Espesores mínimos (mm) 100 para EAL< 500 000

150 para EAL ≥ 500 000 100

Por otro lado, la norma NTE CE.010 indica que el espesor de la cama de arena no

deberá ser mayor a 40 mm ni menor de 25 mm después de la compactación de los adoquines

intertrabados de concreto. Además, la cama de arena deberá tener la gradación mostrada en

la siguiente tabla.

Tabla 23:Gradación de la cama de arena para la colocación de adoquines según norma NTE

58

CE.010

Tamaño del Tamiz % Pasante

9,5 mm (3/8) 100

4,75 mm (N°4) 95-100

2,36 mm (N°8) 80-100

1,18 mm (N°16) 50-85

600 μm (N°30) 25-60

300 μm (N°50) 10-30

150 μm (N°100) 02-10

Para el caso del sellado de las juntas, la arena podrá ser ligeramente más fina que la

cama de arena, cuya gradación tendrá un máximo de 100% pasante la malla N°16 (1,18

mm) y no más de 10% pasante la malla N°200 (75 μm).

La NTP 399.611:2003 establece una clasificación de adoquines por tipo según el tipo de

uso, ver tabla 27.

Tabla 24: Tabla de clasificación de adoquines según NTP 399.611 - 2003

Tipo Uso

I Adoquines para pavimentos de uso peatonal.

II Adoquines para pavimentos de tránsito vehicular ligero. *

III Adoquines para pavimentos de tránsito vehicular pesado, patios

industriales y contenedores. *

*Tipos de tránsito:

➢ Tránsito ligero: Es aquel que tiene un número de vehículos acumulados equivalentes

a ejes sencillos de 8,2 toneladas, a la edad de diseño, menor de 5 × 105.

➢ Tránsito medio: Es aquel que tiene número de vehículos acumulados equivalente a

ejes sencillos de 8,2 toneladas, a la edad de diseño, entre 5 × 105 𝑦 5 × 106.

➢ Tránsito pesado: Es aquel que tiene un número de vehículos acumulados equivalente

a ejes sencillos de 8,2 toneladas, a la edad de diseño, mayor de 5 × 106.

Los espesores mínimos recomendados de bloques de concreto y cama de arena, según

el tipo de tráfico, serán como se muestran en la siguiente tabla 28:

59

Tabla 25: Valores recomendados de espesores mínimos de adoquín de concreto y cama de arena.

Ejes equivalentes

acumulados

Capa superficial Cama de arena

≤ 150,000 Adoquín de

concreto:60mm 40mm

150,001 7’500,000 Adoquín de

concreto:80mm 40mm

7’500,001 15’000,000 Adoquín de

concreto:60mm 40mm

• Diseño de pavimento:

El espesor mínimo constructivo para base granular es de 100mm, para bases tratadas

con asfalto, 90mm y para bases tratadas con cemento de 100mm. La Norma también

propone utilizar ábacos de diseño, los cuales han sido adaptados de la metodología del

Interlocking Concrete Pavement Institute, estos ábacos tienen como datos de ingreso el

CBR de diseño, el número de repeticiones de ejes equivalentes y un espesor propuesto de

adoquín de concreto, obteniendo como resultado el espesor requerido de base granular.

Ver figura X:

Figura 19: Ábaco de diseño de espesor de pavimentos segmentados considerando base

granular (MTC, 2014)

60

Figura 29: Ábaco para el diseño del espesor de un pavimento segmentado considerando base granular.

Fuente: ICG

5.2.1.2 Exploración Geotécnica

a) Excavación de Calicatas

Para el diseño de pavimento de la plataforma de la plazoleta se realizó la segunda

calicata (C-2), esta calicata también fue ubicada convenientemente y con profundidad de

acuerdo con el proyecto, y a criterio normalizado.

Dicha calicata tuvo las dimensiones de 1metro x 1 metro de lado y una profundidad

de 1.20 metros. Esta calicata se tomó para la exploración de los suelos y previo replanteo

para el diseño de pavimento, no se encontró ninguna observación. Ubicada también a 9

metros de la calicata 1 (C-1) y 10 metros de la base de la cruz.

Tabla 26: Coordenadas de la calicata 2.

Coordenadas de la calicata número 2 (C-2)

X(E) 278297.708

Y(N) 8654059.041

61

Figura 30: Elaboración de la calicata para el estudio de mecánica de suelos

Fuente: Foto propia


C-2

Figura 31: Ubicación de la calicata C2

62

b) Ensayos de laboratorio de la calicata 2 (C-2)

Se realizaron los ensayos de laboratorio, en las instalaciones del Laboratorio de Mecánica

de Suelos de la Universidad San Ignacio de Loyola.

A la muestra de suelo obtenida de la calicata número 2, se le ha realizado los siguientes

ensayos de laboratorio:

• Análisis granulométrico por Tamizado ASTM D-421

• Limite líquido y Limite Plástico ASTM D-4318

• Contenido de Humedad ASTM D-2216

• Proctor Standard.

Análisis granulométrico por Tamizado ASTM D-421 (C-2)

El análisis Granulométrico por tamizado se hizo con el fin de determinar

cuantitativamente la distribución de tamaños de las partículas del suelo estudiado, mediante

el porcentaje en peso total seco, en este caso la calicata número 2 con el de diseñar el

pavimento Adoquinado de concreto. El suelo se encuentra compuesta en su mayoría por

más del 50% de gravas, 30% de arena, 10% porcentaje de finos y presencia de gravas

subangulares de color marrón húmedo sin plasticidad con capacidad densa sin indicios de

material orgánico.

Limite líquido y Limite Plástico ASTM D-4318 (C-2).

Tabla 27: Resultado de los límites de consistencia (Límites de Atterberg)

Límites de Consistencia (C-2). (0.20m-0.60m) (0.6m-1.2m)

Limite Liquido (LL) N. P N. P

Limite Plástico (LP) N. P N. P

Índice de Plasticidad (IP) N. P N. P

Clasificación SUCS GP GM GW

Nombre de Grupo Grava mal graduada con

limo con arena.

Grava bien graduada

con arena.

Clasificación AASHTHO A-1 (0) A-1 a (0)


63

Contenido de Humedad ASTM D-2216 (C-2).

Se obtuvo el peso de agua eliminada, secando el suelo extraído de campo a una

temperatura de 110 °C. De acuerdo con este proceso la pérdida de peso del material es

considerado como el peso del agua. Los contenidos de humedad se determinaron de las

2muestras.

Tabla 28: Resumen de Contenido de Humedad.

Contenido de Humedad (1.00m-2.50m) (0.60m-1.20m)

Contenido de agua Natural 7.19% 3.66%

Cantidad de Grava (%) 58.0 69.1

Cantidad de Arena (%) 31.3 27.1

Cantidad de Finos (%) 10.6 3.8


Proctor Standard

El ensayo Proctor se realizó para determinar el California Bearing Ratio (CBR),

tanto a la muestra tomada del suelo de fundación; como a la muestra tomada de la cantera

Excalibur, que es la más cercana a la zona del proyecto.

Tabla 29: Resultado del ensayo de Proctor Standard

Numero de Prueba 1 2 3 4

Contenido de Humedad (%) 3.22 4.82 6.86 9.22

Densidad Seca (g/cm3) 2.145 2.224 2.234 2.087


Muestreo en Cantera

Se obtuvo una muestra representativa en la cantera llamada “Excalibur”,

denominado “material de relleno”, esto fue llevado al laboratorio para obtener los valores

como clasificación de suelos (SUCS, máxima densidad seca, Optimo contenido de humedad

y relación de soporte de california (CBR) ASTM D-1883.

Se realizó el muestreo de cantera con el fin de ser usado como material de reemplazo

en la zona para la pavimentación, pero de acuerdo con los resultados de los ensayos de

laboratorio se determinó que el suelo en dicho lugar es considerado bueno, ya que de

64

acuerdo con el perfil dio como Grava mal graduada con limo y arena, presencia de 58% de

gravas, 32% de arena y 11% de finos, gravas. Entonces de acuerdo con estos resultados

obtenidos ya no se utilizó.

C) Perfil del suelo (C-2)

Muestra 01 (0.20 – 0.60 metros): Grava mal graduada con limo y arena, presencia de 58%

de gravas, 32% de arena y 11% de finos, gravas subangulares, color marrón húmedo sin

plasticidad con capacidad densa sin indicios de material orgánico.

Muestra 02 (0.60 – 1.20 metros): Grava mal bien con arena, presencia de 69% de gravas,

27% de arena y 4% de finos, gravas angulares, color marrón oscuro sin plasticidad con

capacidad densa sin indicios de material orgánico.

La estratigrafía se muestra en la Figura N°32, para más información ver el anexo B (Plano

estratigráfico calicata número 2).

Fuente: LEACIV-USIL

Figura 32: Estratigrafía de la calicata C2

65

D) Napa freática

No se encuentra Napa freática. La configuración genera hidrogeológica de la zona

manifiesta que no se encontraría nivel freático a una profundidad de 15 metros

5.2.2 Flujo de Trabajo

Fuente: Elaboración propia (Con la ayuda del manual de diseño MTC)

5.2.3 Diseño de Pavimentos

5.2.3.1Resultados del laboratorio:

Tabla 31: Resultados del ensayo de CBR

Material existente

(Subrasante)

Material de cantera

(base granular)

CBR al 100% a 0.1” 89.22% 32%

CBR al 95% de MDS 39% 23.90%

CBR al 100% a 0.2” 144.02% 63.00%

CBR al 95% de MDS 56% 47.00%


Tabla 30: Flujo de trabajo para el diseño del pavimento adoquinado

Procedimiento de diseño del MTC

Estimación de los ejes equivalentes (EE).

Determinar la categoría de la subrasante (CBR).

Ingresar al ábaco de diseño de espesor de pavimentos segmentados y seleccionar el espesor de la base granular.

Seleccionar la junta y la cama de arena.

Seleccionar el espesor de adoquín de concreto.

66

Con el valor del CBR de la calicata C-2 y la tabla de Categorías de Subrasante, se

puede clasificar a la subrasante como excelente al presentar un CBR >30%.

5.2.4.2 Propuesta del diseño de pavimento:

• Tráfico:

Para el cálculo de los ejes equivalentes, se toma en cuenta que la solicitación de tráfico

en zonas urbanas predomina el tráfico liviano, que usualmente no se considera como

factor causante del deterioro de los pavimentos, además, el tráfico al que estará sometido

el pavimento depende del uso al que se dará al pavimento. Por lo tanto, como la zona de

estudio se trata de un espacio público, se considera que la solicitación de carga se

encuentra menor a 150,000 EE (Nivel I).

• Subrasante:

El CBR apto para el diseño será si la subrasante presenta un CBR > 6%, de lo contrario

se deberá estabilizar la capa de la subrasante. Por lo tanto, el CBR de diseño para este

proyecto será 39%, calificando como subrasante excelente.

• Base:

Como capa base se tomaría el espesor de 10cm, el mínimo según indica la norma

CE.010, ver tabla 12. Sin embargo, como el CBR de diseño califica como CBR

excelente no se instalará una capa base.

• Bloques de concreto:

Para la selección de los bloques de concreto (adoquines), de acuerdo a la tabla 21 se

propone que el espesor sea de 60 mm.

• Cama de arena:

El espesor de la cama de arena no deberá ser mayor a 40 mm ni menor de 25 mm, tal y

como lo indica la norma, por lo tanto, se propone un espesor de 35 mm como espesor

para la cama de arena, por lo tanto, se propone un espesor de 35 mm como espesor para

la cama de arena.

67

5.2.4 Especificaciones Técnicas

Pavimento: Estructura compuesta por capas que apoya en toda su superficie sobre el terreno

preparado para soportarla durante un lapso denominado Período de Diseño y dentro de un

rango de Serviciabilidad. Esta definición incluye pistas, estacionamientos, aceras o veredas,

pasajes peatonales y ciclo vías ((NTE CE.010 pavimentos urbanos).

Pavimentos semi flexibles (Intertrabados): Pavimento cuya capa de rodadura estuvo

tradicionalmente conformada por unidades de piedra, madera o arcilla cocida. En la

actualidad se utilizan unidades de concreto colocadas sobre una capa de arena, rellenando

los espacios entre ellas con arena, para proveerles de trabazón. De la misma manera que los

pavimentos asfálticos tienen una base y además pueden tener una subbase. Su

comportamiento se puede considerar como semiflexible. (NTE CE.010 pavimentos

urbanos).

Relleno de confinamiento: Es el que va alrededor de los servicios públicos y hasta una

altura variable entre 15 cm y 20 cm por encima de ellos. Generalmente es de material

seleccionado similar al de la Cama de Apoyo, el que se coloca por capas para permitir su

apisonado alrededor de cables, tuberías o ductos. Se requiere que tenga una densidad de por

lo menos el 90% de su Máxima Densidad Seca Teórica obtenida en el ensayo Proctor

Modificado. (NTP 339.141:1999).

Pasajes peatonales: Parte de la vía urbana ubicada entre límites de la propiedad, destinada

al uso peatonal. Pueden ser de concreto simple, asfalto, unidades intertrabados (adoquines),

o cualquier otro material apropiado. (NTE CE.010 pavimentos urbanos).

6. Juego de planos Constructivos

a. Plano de ubicación y localización (ANEXO 1)

b. Plano de conjunto (ANEXO 2)

c. Plano vista en planta, elevaciones y secciones (ANEXO 3)

d. Planos diseño estructural y cimentaciones (ANEXO 4)

e. Planos diseño geotécnico. (ANEXO 5)

68

7. Resumen de cumplimiento con las restricciones y limitaciones del proyecto

En la Tabla 32 se muestra el resumen del cumplimiento de los objetivos del Proyecto

para su respectivo análisis de las restricciones y limitaciones.

Tabla 32: Cumplimiento de las restricciones limitaciones del proyecto

Objetivo Cumplimiento

Realizar estudios geotécnicos para el diseño de las nuevas estructuras en

la plazoleta

si

Proponer el diseño estructural de la cimentación del mástil de una

bandera de 45 metros de altura para contribuir en la importancia y

apreciación del mirador la Herradura como Patrimonio Cultural.

si

Proponer un sistema de iluminación autosuficiente (energía solar) que

incremente el turismo en la zona, obligando a las autoridades

municipales a brindar mayor.

no


Limitaciones:

a) Se realizó el ensayo de Corte Directo para determinar los parámetros de diseño, pero

de acuerdo con la Norma E.050 actualizada propone ya no realizar este tipo de

ensayos para suelos que no sean relleno, por ende, se debió determinar la resistencia

del suelo con un ensayo Triaxial (CD). Sin embargo, para los cálculos y diseño se

utilizaron los parámetros de diseño obtenidos por el ensayo Corte Directo.

b) Uno de los objetivos principales fue proponer un sistema de iluminación

autosuficiente (energía solar). Sin embargo, no se ha cumplido debido a que no se

pudo realizar un estudio de iluminación en la Zona, por otro lado, la propuesta de

reemplazo de pavimento incluye la colocación de faros en la plataforma.

8. Resumen de cumplimiento con estándares de diseños nacionales e

Internacionales.

• Norma E.050 Suelos y Cimentaciones: Establece los requisitos para la ejecución de

Estudios de Mecánica de Suelos (EMS), con fines de cimentación, de edificaciones

69

y otras obras indicadas en esta Norma. Los EMS se ejecutarán con la finalidad de

asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilización

racional de los recursos

• Norma E.060 Concreto Armado: Esta Norma fija los requisitos y exigencias

mínimas para el análisis, el diseño, los materiales, la construcción, el control de

calidad y la supervisión de estructuras de concreto armado, pre esforzado y simple.

• Norma E.030 Diseño Sismo resistente: Esta Norma establece las condiciones

mínimas para el Diseño Sismo resistente de las edificaciones. Mientras no se cuente

con normas nacionales específicas para estructuras tales como reservorios, tanques,

silos, puentes, torres de transmisión, muelles, estructuras hidráulicas, túneles y todas

aquellas cuyo comportamiento sísmico difiera del de las edificaciones, se debe

utilizar los valores Z y S del capítulo II amplificados de acuerdo a la importancia de

la estructura considerando la práctica internacional.

• Norma CE.010 Pavimentos Urbanos: Esta Norma tiene por objeto establecer los

requisitos mínimos para el diseño, construcción, rehabilitación, mantenimiento,

rotura y reposición de pavimentos urbanos, desde los puntos de vista de la Mecánica

de Suelos y de la Ingeniería de Pavimentos, a fin de asegurar la durabilidad, el uso

racional de los recursos y el buen comportamiento de aceras, pistas y

estacionamientos de pavimentos urbanos, a lo largo de su vida de servicio

• Manual de Carreteras” Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” Sección; Suelos

y Pavimentos: La Sección de Suelos y Pavimentos de este manual se ha elaborado

para proporcionar a los Ingenieros que trabajan tanto en el sector público como en

el privado, criterios homogéneos en materia de suelos y pavimentos que faciliten la

aplicación en el diseño de las capas superiores y de la superficie de rodadura en

carreteras no pavimentadas y pavimentadas.

• NTP 399.611 Unidades de Albañilería. Adoquines de concreto para pavimentos.

• NORMA E.090 Estructuras metálicas. Esta Norma de diseño, fabricación y montaje

de estructuras metálicas para edificaciones considera criterios del método de factores

de carga y resistencia (LRFD) y el método por Esfuerzos Permisibles (ASD). La

Norma se refiere a aquellos elementos de acero de sistemas estructurales de pórticos

70

y reticulados que sean parte esencial para soportar cargas de diseño.

• Norma E0.20. Norma de asignación de cargas vivas y cargas muertas, según el tipo

de edificación.

9. Memoria de calidades y especificaciones propuestas de construcción y Materiales.

9.1 Preparación del terreno para el colocado de la cimentación y reemplazo de

pavimento.

a) Nivelación del terreno: Para iniciar con la ejecución de la obra es importante y

fundamental nivelar el terreno y estar en un suelo firme, eliminar material de relleno

como escombros, suelos orgánicos y otros materiales no competentes para el soporte

de la estructura.

b) Determinación de los puntos importantes para la cimentación y reemplazo de

pavimento: Una vez el terreno se encuentre nivelado se realiza las marcas claras de

acuerdo con las dimensiones previos determinados.

c) Excavación: De acuerdo con la cantidad de movimiento de terreno se proporcionará

la excavación a pulso o maquinaria (retroexcavadora) a una profundidad

determinada según el diseño.

d) Compactación: Se requiere nivelar la superficie del terreno que estará en contacto

con la cimentación mediante una compactación, puede ser con un martillo vibrador.

9.2 Materiales para la cimentación

a) Acero: De acuerdo con el diseño se utilizarán mallas con su respectiva separación

entre sí, respetando el recubrimiento mínimo.

b) Clavos y alambre: Los clavos para el armado del encofrado según el libro de Costos

y Presupuestos de CAPECO en los clavos es de 3” y alambre N°8.

c) Concreto: El concreto de resistencia de f´c=280 kg/cm2, el concreto debe ser

trabajable al momento de ser colocado en el encofrado para la cimentación de

acuerdo con el Slump, según ASTM C134-78. Se deberá tomar muestras para

realizar los ensayos de compresión a 7, 14 y 28 días de curado, también se realizará

71

ensayo a flexión y así realizar una comparación con el ensayo de compresión, donde

el módulo de rotura (MR) se aproximará al 12 -15 porciento de la resistencia a la

compresión (f ́c).

9.3 Materiales para la elaboración del Concreto Fresco.

a) Agregados: Deben ser partículas compuestas por fragmentos de roca dura, densa,

durables tanto para las arenas y gravas (piedra). Los materiales como arcilla y limo

no deben estar presente, para esto previamente se debe hacer estudios en laboratorio

de las muestras de cantera a utilizar.

b) Agua: El agua que se utiliza en l mezcla y curado, debe estar liberada de sulfato

cloruro, oxido de magnesio, materia orgánica lodo o cualquier otra sustancia que

altere su composición inicial y calidad.

c) Cemento: Este material debe estar aprobado previamente por las normas ICONTEC

30,31, 121 y 321, por ASTM C150 sin adiciones o el ASTM C595 con adiciones de

acuerdo con el uso, del mismo sentido debe resistir a los ataques de los sulfatos

(Portland Tipo V).

d) Arena: En el caso de este material la granulometría de la arena debe estar dentro de

la Malla US Standard porcentaje que pasa, las partículas deben estar limpias y

desprovistas de materiales orgánicos, no se admite arena con un módulo de finura

menor a 2.3 ni superior a 3.1 y no debe contener material orgánico, arcilla y limos

mayor a 1.5 % del peso, de tal forma evitar cambios negativos en las características

de la resistencia del concreto.

e) Piedra: Los tamaños de las partículas de agregado grueso debe ser variables entre

4.76 mm (3/16’’) y 76 mm (3”), bien gradado dentro de los límites y consistencia de

fragmentos. El agregado grueso no presentar grumos de arcilla mayor a 0.3%, ni 5%

en peso de carbón. Previamente se debe realizar ensayo de abrasión de los ángeles y

su resultado de desgaste debe ser menor a 40%.

f) Aditivo: En caso es necesario el uso del aditivo, se podrá reemplazar para mejorar

las condiciones o propiedades de la mezcla, los aditivos deben cumplir con la norma

ICONTEC – 2.000 (Código colombiano de estructuras de concreto reforzado).

72

9.4 Materiales para el reemplazo de Pavimentos.

a) Afirmado: Para pavimentos semiflexibles el afirmado debe ser mínimo 15cm según

la Norma “Suelos y Pavimentos”, teniendo en cuenta un valor de CBR mayor al

30%, para solicitaciones de carga menores a 300,000 EE y mayores a 10,000 EE.

b) Colocación de adoquines: Para la colocación de adoquines se deben regir

estrictamente de la norma CE.010 Pavimentos Urbanos.

10. Plan de metodología de trabajo

Tabla 33: Flujograma del proyecto

74

11. Cronograma de ejecución.

11.2 Diagrama de Gantt

11.2.1 Diagrama de Gantt- Consultoría.

Las actividades desarrolladas en consultoría para la propuesta de la revalorización de la

plazoleta el mirador de la Herradura, están conformadas por el trabajo en campo, laboratorio

y gabinete.

Los trabajos realizados en campo son:

• Reconocimiento del lugar

• Muestreo y registro de exploración

• Excavación de calicatas

Los ensayos realizados en laboratorio son:

• Análisis Granulométrico por Tamizado.

• Clasificación de suelos SUCS Y ASHTO.

• Limite liquido

• Limite plástico

• Contenido de Humedad

• Proctor Standard

• Corte Directo

Las actividades realizadas en Gabinete son:

• Procesamiento de información

• Procesamiento de los resultados del laboratorio.

• Realización de cronogramas y análisis de precios unitarios.

• Realización de planos

Las actividades realizadas en consultoría en campo, gabinete y laboratorio, tuvo una

duración de 29 días él cuál tiene como fecha de inicio el miércoles 10 de junio y fecha de

fin el jueves 18 de julio del año en curso. El cronograma de ejecución de la consultoría se

muestra en la figura 21, (Anexo C, Diagrama de Gantt).

75

Figura 33: Diagrama de Gantt de la Consultoría

Fuente: Elaboración propia con la ayuda del programa Ms Project

11.2.2 Diagrama de Gantt – Ejecución de Obra

Las actividades desarrolladas en la ejecución de obra de la revalorización de la plazoleta

el mirador de la Herradura, están conformadas con el trabajo directamente en campo, las

tares consideradas, son lo siguiente.

• Trabajos preliminares y movimiento de tierras.

• Construcción de Superestructura.

• Pavimentación.

Estas fueron las tareas consideradas, teniendo en cuenta que cada tarea o actividad puede

tener subíndices, como se puede apreciar en la Figura 37. La ejecución de la obra tuvo una

duración de 33 días él cuál tiene como fecha de inicio el miércoles lunes 2 septiembre y

fecha de fin el jueves 16 de octubre del año en curso. El cronograma de ejecución de la obra

se puede observar en la Figura.

76

Figura 34: Diagrama de Gantt de la ejecución del proyecto

Fuente: Elaboración propia con la ayuda del programa Ms Project

12. Presupuesto y análisis de costos

Costo de mano de Obra

El análisis del costo de Hora Hombre (HH) de la Mano de Obra se detalla en el

siguiente cuadro:

Tabla 34: Costo de mano de Obra

MANO DE OBRA

Descripción Jornal hh (soles)

Operario 67.20 8.40

Oficial 53.70 6.71

Peón 48.10 6.01

Operador Equipo Liviano

67.20 8.40

Topógrafo 70.61 8.82

El dato considerado respecto a la mano de obras está de acuerdo con la publicación

de la nueva tabla salarial 2018-2019, de la federación de trabajadores en construcción civil

del Perú.

77

Rendimientos

Los rendimientos considerados en el proyecto están de acuerdo a la revista costos

mayo 2019, ICG “Costos y Presupuestos de Obra” 8va edición y la revista de CAPECO

“Construcción e Industria”.

Costos de equipo y herramientas

Los equipos y herramientas son parte importante en la elaboración de un proyecto,

es decir su presencia tiene una gran incidencia en el costo del proyecto, sobre todo en lo que

se refiere a las actividades de movimiento de tierras.

Para el proyecto se utilizaron maquinarias livianas, ya que los trabajos de movimiento de

tierra se hicieron de manera manual, en este caso aumentando el costo de mano de obra.

Los equipos que se utilizaran en obras son los siguientes:

• Compresora neumática

• Plancha compactadora

• Motoniveladora 100 hp

• Rodillo neumático 9 ton

• Compactador neumático 1600 kg

• Cisterna de agua

Aporte unitario del material

El aporte unitario de materiales corresponde a la cantidad de material o insumo que

se requiere por unidad de medida, las unidades están expresadas en unidades de

comercialización: bolsa de cemento, m3 de arena, m2 de piso, metro lineal de tuberías, etc.

Las cantidades con que cada uno de ellos participa dentro del costo directo se puede

determinar en base a registros directos de obra, tablas, catalogo, manuales, etc.

Para el cálculo del aporte unitario de los materiales se consideró la siguiente bibliografía:

• Libro “Costos y presupuestos en edificaciones”-CAPECO

78

12.1 Listado de insumos

Tabla 35: Listado de insumos

DESCRICIÓN UNID. PRECIO S/.

MANO DE OBRA

CAPATÁZ JORNAL 80.1

OPERARIOS JORNAL 67.7

OFICIALES JORNAL 53.7

PEONES JORNAL 48.1

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

COMPRESORA NEUMÁTICA H – M 200

PLANCHA COMPACTADORA H – M 200

MOTONIVELADORA 100 HP H – M 50

RODILLO NEUMÁTICO 9 TON H – M 50

COMPACTADOR NEUMÁTICO 1600 Kg H – E 40

CISTERNA DE AGUA H – E 40

MATERIALES

ARENA FINA M3 47.88

CEMENTO PORTLAND TIPO V BLS 16.5

ACERO CORRUGADOFY=4200KG/CM2 KG 3.02

ARENA GRUESA M3 49.58

MATERIAL BASE GRANULAR M3 60.52

PIEDRA CHANCADA M3 60.52

HORMIGON M3 40

MADERA TORNILLO M3 4.6

CLAVOS DE 3" KG 4.06 PIEDRA MEDIANA M3 40 ADOQUÍN 20 X 10 X 6 CM. M2 25.5

LIJA UNID 1.72

CAL HIDRAULICA KG 1

79

12.2 Resumen de costos de la ejecución Obra

Tabla 36: Costo Total de la obra (Cimentación del monumento + pavimentación de la plataforma

COSTO TOTAL DE OBRA CIMETACIÓN DEL MONUMENTO + PAVIMENTACIÓN DE LA PLATAFORMA

CIMENTACIÓN DEL MONUMENTO COSTO

PAVIMENTACIÓN DE LA PLATAFORMA COSTO

COSTO TOTAL DE OBRA S/ 125240.3407 COSTO TOTAL DE OBRA S/ 160062.835

COSTO TOTAL DE OBRA= CIMETACIÓN DEL MONUMENTO + PAVIMENTACIÓN DE LA PLATAFORMA =285303.176 soles

2.3 Hoja de presupuesto y Análisis de precios unitarios

Tabla 37: Costo Directo de la construcción de base de concreto armado para mástil de bandera

DENOMINACIÓN UNIDAD CANT. COSTO

Nº NOMBRE UNIT. PAR. SUBTOTAL

01.00.00 TRABAJOS PRELIMINARES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS 2542.83

01.01.00 TRAZO Y REPLANTEO M2 12.57 5 62.8

01.02.00 EXCAVACIÓN EN MATERIAL ROCOSO M3 20 20 400

01.03.00 EXCAVACIÓN EN MATERIAL TIPO PIZARRA M3 20 40 800

01.04.00 ELIMINACIÓNN DE MATERIAL EXCEDENTE M3 16 80 1280

02.00.00 MATERIALES 39465

02.01.00 CONCRETO PREMEZCLADO F'C = 280KG/CM2 M3 15.00 400 6000

02.02.00 ACERO DE REFUERZO HABILITADO E INSTALADO C/ADITIVO KG 2700 8 21600

02.03.00 ENCOFRADOS METÁLICOS M2 15 90 1350 02.04.00 ADITIVO PARA CURADO DE CONCRETO GLB 1 300 300

02.05.00 AFIRMADO P/RELLENO M3 27 45 1215

02.06.00 ESPÁARAGOS DE ACERO C/ TUERCA (INC. PLANTILLA) UND 20 450 9000

03.00.00 MANO DE OBRA 20170.8

03.01.00 01 CAPATÁZ DÍAS 15 209.84 3147.6 03.02.00 02 OPERARIOS DÍAS 15 174.88 5246.4

03.03.00 02 OFICIALES DÍAS 15 140.08 4202.4

03.04.00 04 PEONES DÍAS 15 126.24 7574.4

04.00.00 EQUIPOS Y HERRAMIENTAS 3600

04.01.00 COMPRESORA NEUMÁTICA H - M 6 200 1200

04.02.00 PLANCHA COMPACTADORA H - M 12 200 2400

05.00.00 OTROS 1700

05.01.00 PRUEBAS DE ROTURA DE PROBETAS GLB 1 200 200

05.02.00 PRUEBAS DE COMPACTACIÓN GLB 1 1500 1500

TOTAL 67478.63

80

Tabla 38: Costo total de Obra

Tabla 39: Costo Directo de la pavimentación de plataforma de desplazamiento peatonal; y

arreglos den entorno

DENOMINACIÓN UNIDAD CANT. COSTO

Nº NOMBRE UNIT. PAR. SUBTOTAL

02.00.00 MATERIALES 36672.50

02.02.00 ARENA GRUESA M3 71.25 50 3562.5

02.03.00 ADOQUÍN 20 X 10 X 6 CM. M2 1220 25.5 31110

02.04.00 CAL HIDRÁULICA X 20 Kg. SACOS 100 20 2000

03.00.00 MANO DE OBRA 22131.55

03.01.00 01 CAPATÁZ DÍAS 10 209.84 2098.4

03.02.00 04 OPERARIOS DÍAS 8 174.88 5316.352

03.03.00 04 OFICIALES DÍAS 15 140.08 8404.8

03.04.00 02 PEONES DÍAS 25 126.24 6312

04.00.00 EQUIPOS Y HERRAMIENTAS 640.00

04.04.00 CISTERNA DE AGUA H - E 8 80 640

05.00.00 REPOSICIÓN DE OBRAS A TODO COSTO 35000.00

05.03.00 REHABILITACIÓN DE CRESTA DE MURO DE CONTENCIÓN GLB

1 15000 15000

05.04.00 LUMINARIAS EN PISO, INSTALADAS Y LLAVES DE CONTROL GLB

1 5000 5000

05.05.00 SUM. E INSTALACIÓN DE GUARDAVÍAS METÁLICAS - 30 M. GLB

1 15000 15000

TOTAL 94444.05

Tabla 40: Costo total de Obra

COSTO DIRECTO S/ 94444.05

GASTOS GENERALES (20%) 18888.81

UTILIDAD (15%) 14166.61

COSTO SUBTOTAL S/ 127499.47 IMPUESTO GENERAL A LAS VENTAS (IGV) 22949.90 COSTO DE SUPERVISIÓN 8924.96

COSTO POR IMPACTO AMBIENTAL 688.50

COSTO TOTAL DE OBRA S/ 160062.83

COSTO DIRECTO S/ 67478.63GASTOS GENERALES (25%) 16869.66UTILIDAD (20%) 13495.73

COSTO SUBTOTAL S/ 97844.02IMPUESTO GENERAL A LAS VENTAS ( 17611.92COSTO DE SUPERVISIÓN 6849.08COSTO POR IMPACTO AMBIENTAL 2935.32

COSTO TOTAL DE OBRA S/ 125240.34

81

12.5 Presupuesto y análisis de Costo Consultoría

Incluye las actividades correspondientes al trabajo en campo y de gabinete.

Tabla 41: Costo de materiales de oficina y escritorio

MATERIAL DE OFICINA Y ESCRITORIO Costo

Papeles bond A-4 (1 millar) 32

Lapiceros (1 docena) 15

Fotocopias 50

Impresión de planos 60

Impresión de formatos 100

Total, Trabajo en Gabinete s/. 257

Tabla 42: Costo total de Recursos de consultoría

MANO DE OBRA

Cantidad

Precio

Unitario

Costo

total

(soles)

Reconocimiento del lugar 3 15 45

Levantamiento estadístico 3 15 45

Exploración Geotécnica 3 150 450

Ensayos de laboratorio 3 120 360

Trabajo de Gabinete 3 500 1500

ENSAYOS DE LABORATORIO

Corte Directo de suelos bajo condiciones consolidadas drenadas (CD) 1 260 260

Ensayo Proctor Standard 1 80 80

Sistema unificado de la clasificación de suelos SUCS Y AASTHO 1 130 130

Análisis Granulométrico por Tamizado 1 70 70

Limite líquido y Limite Plástico 1 80 80

Contenido de humedad 1 30 30

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Equipo de Corte Directo 1 260 260

Equipos de Protección Personal 3 140 420

Excavadora 4 200 800

Pala 3 30 90

Wincha 2 17 34

SERVICIOS

Transporte 3 200 600

82

Alquiler de laboratorio 1 500 500

Internet 4 57 228

Servicio de Luz y agua 4 60 240

TOTAL S/. 6222

Tabla 43: Costo total de Consultoría

Total, Consultoría Bienes 257

Recursos 6222

Total s/. 6479

El costo total de consultoría resulto 6479.00 Nuevos soles.

13. Plan de control de calidad y seguridad en obra (si fuera el caso), o Matriz IPER.

Durante la construcción de la Obra el Director de Obra realizara el control de calidad

y seguridad en Obra según respectivas competencias, los siguientes controles que realizaran

son.

a. Control de recepción en obra de los productos, equipos y sistemas que suministren

a las Obra.

b. Control de ejecución en Obra

c. Control de Obra terminada

a). Control de recepción en obra de los productos, equipos y sistemas que suministren

a las Obra.

El control de recepción tiene por objeto comprobar que las características técnicas

de los productos, equipos y sistemas suministrados satisfacen lo exigido en el proyecto. Este

control comprenderá:

➢ El control de la documentación de los suministros.

➢ El control mediante distintivos de calidad o evaluaciones técnicas de idoneidad.

➢ El control mediante ensayos.

b). Control de ejecución en Obra

Durante la construcción, el director de la ejecución de la obra controlará la ejecución

de cada unidad de obra verificando el replanteo, los materiales que se utilicen, la correcta

ejecución, disposición de los elementos constructivos y de las instalaciones, así como las

verificaciones y demás controles a realizar para comprobar su conformidad con lo indicado

en el proyecto.

83

c) Control de la Obra Terminada

En la obra terminada, se debe comprobar y establecer las pruebas de servicio

previstas en el proyecto, de acuerdo con las legislaciones o estándares exigidos.

13.1 Matriz IPER

La Matriz IPER es una herramienta de Gestión que nos ayudara a identificar peligros

y evaluar los riesgos asociados a los procesos de ejecución en Obra.

Componentes mediante el cual se hará el análisis:

Clasificación de Riesgos

Fuente: ISO 9001

Figura 35: Clasificación de riesgo en obra

Tabla 44: Matriz IPER

Función o Tarea Peligro Riesgo Asociado

Ev. de Riesgo

Cla

sifi

caci

ón d

el

Rie

sgo

Aso

ciad

o

Medidas de Control

Prob

abili

dad

Con

secu

enci

a

Mag

.Rie

sgo

P C MR=P*C

Cerco de seguridad de la obra

Movimientos Forzados Golpes o punturas en manos, pies al materializar los puntos de referencias con las mayas de seguridad. 5 8 40 Importante

utilizar adecuadamente los EPP

Eliminación de material excedente

Equipo Móvil en movimiento

Atropellos o golpes por equipos móviles.

3 8 24 Moderado Aplicar estándar de trabajos con equipo en movimiento.

Carga, descarga y traslado de materiales y herramientas

Mala maniobra o posición del Personal al

levantar/trasladar/manejar objetos manualmente

Golpes, sobreesfuerzo, lumbalgia o lesiones en zonas sensibles como los brazos, hombros, manos y espalda

5 6 30 Moderado

Elaboración de ATS (Análisis de trabajo seguro), antes de iniciar actividades, charla diaria y uso de EPP.

Caída de personas al mismo nivel

Fractura, contusión en distintas partes del cuerpo

6 7 42 Importante Orden y Limpieza del área (antes, durante y al termino de labores)

Preparación de Concreto

Manejo de herramientas manuales

Heridas y golpes 8 8 64 Crítico

Inspección de herramientas manuales (manejo de códigos por mes), charla diaria (uso de herramientas manuales).

Inadecuada maniobra de carga y descarga

Golpes, sobreesfuerzo, lumbalgia o lesiones en zonas sensibles como los brazos, hombros, manos y espalda

6 5 30 Moderado


Manipulación de sustancias químicas

(Cemento)

Irritación, lesión y conjuntivitis por proyección de partículas a los ojos.

5 6 30 Moderado Supervisión, hoja MSDS, botiquín de primeros auxilios, uso EPP.

Generación de polvo Afección a la piel y a los pulmones 9 4 36 Moderado

Supervisión, hoja MSDS, botiquín de primeros auxilios, uso EPP.

Exposición al ruido Molestias, estrés, pérdida de audición (hipoacusia)

5 4 20 Bajo Supervisión, uso EPP (tapón auditivo)

Vaciado de Mezcla de concreto

Inadecuada maniobra de carga, transporte y descarga (Uso de carretillas o botes)

Golpe, lesiones musculoesqueléticas en zonas sensibles. (Manos, hombros y espalda)

8 6 48 Importante


Proyección de partículas de concreto a los ojos

Irritación, lesión y conjuntivitis. 6 8 48 Importante Supervisión, hoja MSDS, botiquín de primeros auxilios, uso EPP (gafas de seguridad)

Manipulación de mezcla

Alergias de piel y dermatitis por contacto directo

6 6 36 Moderado Supervisión, hoja MSDS, botiquín de primeros auxilios, uso EPP (Guantes de seguridad).

Colapso de los encofrados

Golpe, herida, fractura en distintas partes del cuerpo

3 8 24 Moderado Supervisión, diseño por personal calificado

Movilización de materiales

(Pavimentación)

Falta de señalización Atropellos y colisiones por las maquinarias

5 4 20 Bajo

Ordenación tráfico máquina-vehículos y delimitación de la zona de trabajo con una correcta señalización

Caída de personas al mismo nivel

Caídas a distinto nivel, Politraumatismo/Muerte

3 6 18 Bajo Subir y bajar de la Maquina o camión con los 3 puntos de contacto.

Colocación de Adoquines Golpe, herida, fractura en distintas partes del cuerpo

3 6 18 Bajo Supervisión, diseño por personal calificado

86

RESUMEN DE RESULTADOS

• De acuerdo con las calicatas realizadas y los ensayos de análisis granulométrico por

tamizado y la clasificación de suelos por SUCS Y ASHTO, se determinó como un

suelo de grava mal graduada con arena y presencia de limos sin plasticidad.

Entonces, con este resultado el suelo es considerado como bueno, por ende, el

análisis que se hizo al material de la cantera “Excalibur” de Villa María ya no se

consideró.

• Mediante el ensayo de Corte de Directo se determinó los parámetros de resistencia

del suelo (el ángulo de fricción interno 39° y la cohesión 1.3kg/cm2). Con esto se

pudo corroborar que el suelo existente es bueno, teniendo una capacidad admisible

de 28 𝐾𝑔𝑓/𝑐𝑚2 obtenido por asentamiento inmediato (admisible).

• La propuesta de diseño de la cimentación es una zapata circular y llamada también

cimentación superficial de 5m de diámetro y Df=4m, tiene el fin de soportar la carga

puntual que le va a generar el mástil de la Bandera de H= 45 metros.

• Realizar un diseño geotécnico no garantiza del todo la estabilidad de la estructura,

un análisis estructural es indispensable, por ello se hizo un análisis geotécnico y

estructural, con las respectivas verificaciones que cumplan con la Norma E.060,

E0.50, E.020 y E.090.

• En estructuras elevadas y esbeltas como el diseño del mástil de gran altura es

imprescindible el análisis de estabilidad por volteo debido a que generan grandes

momentos actuantes.

• El reemplazo de la plataforma de la Plazoleta del Mirador-La Herradura, se propuso

la colocación de pavimentos adoquinados de concreto de 20x10x6cm, colocado

sobre una cama de arena de 3.5 cm, establecidos según la norma CE.010. Por otro

lado, según el ensayo de laboratorio (CBR =30%), no se eligió una capa base de

10cm (espesor mínimo según indica la norma CE.010), porque el suelo existente

califica como una subrasante excelente.

• De acuerdo con el diagrama de Gantt, la consultoría se realizó en 26 días calendarios

laborables y la ejecución de Obra en 33 días calendarios laborables. En cuanto al

87

análisis de costos Unitarios, el costo total de consultoría resultó 6479.000 nuevos

soles, y la ejecución de la Obra tanto de la construcción del monumento

(cimentación circular para la colocación de una bandera de altura 45 metros) y el

reemplazo de pavimento resultó 487184.149 nuevos soles. Es decir, el costo total de

la ejecución y Consultoría es S/. 493663.149 Nuevos Soles

• De acuerdo con el análisis de la Matriz IPER, tenemos como resultado solo una tarea

de riesgo crítico según la clasificación de riesgo asociado, la mayoría son de riesgo

moderado. Esto debido a que el proyecto no es de gran envergadura, aun así, se

realizó un análisis de los riesgos y peligros ya que esto también es un factor

importante al ejecutar una Obra.

88

15. Conclusiones de la solución propuesta o investigación aplicada:

• Ante el descuido del espacio público “El Mirador La Herradura”, por parte de las

autoridades, esto provocaba la presencia de fumadores y delincuentes en la zona, y

a su vez estaba afectando la seguridad ciudadana, se propuso un monumento (mástil

de 45m) y el remplazo de la plazoleta por pavimentos adoquinados con la finalidad

de revalorizar la infraestructura urbana.

• Al revalorizar la infraestructura urbana se está aportando a la seguridad de la

ciudadanía que visita el lugar, a su vez esto incrementa el turismo y la actividad

económica del distrito de Chorrillos.

• La colocación de la bandera, por ser una estructura de gran magnitud de altura, hará

que la ciudadanía mejore su identidad cultural así también respete el lugar como

patrimonio del País.

• Para el diseño de la cimentación no se considero el efecto del sismo debido a que el

mástil es un elemento continuo, en tanto el efecto del sismo es mínimo en la

estructura.

• La estructura propuesta no presenta problemas por capacidad de carga ni por

asentamiento inmediato sino por tracción, tal es generado por efectos del viento

respecto al mástil. Por eso la profundidad de empotramiento de la cimentación es

considerablemente grande para contrarrestar los momentos generados por las

fuerzas del viento.

• Los micropilotes pueden ser una solución eficiente para estructuras que tengan una

profundidad de empotramiento considerablemente grande como es el caso, sabiendo

que el suelo clasifica como grava bien gradada (GW).

89

16. Recomendaciones de la solución propuesta o investigación aplicada.

➢ Se recomienda verificar la norma actual de E.050 de suelos y cimentación, antes de

realizar un ensayo para determinar los parámetros de resistencia del suelo, teniendo

en cuenta que actualmente el ensayo de Corte Directo solo se realiza para suelos

considerados como relleno controlado. Para otros fines, llámese edificaciones,

puentes, etc., se recomienda realizar el ensayo triaxial.

➢ Es importante tener en consideración la excentricidad para la construcción de las

fundaciones superficiales como zapatas aisladas. Ya que esta verificación ayudará a

que no se generen esfuerzos de tracción debajo de la cimentación.

➢ Se ha propuesto una zapata circular de H=0.70m, Df=4m, sin embargo, para que

pueda cumplir por excentricidad se debe incrementar estas dimensiones debido a

que la fuerza de viento genera un momento de volteo considerable. Para esto se

recomienda aumentar el radio de la zapata y del pedestal manteniendo una misma

relación (1/1).

➢ En estructuras metálicas, así como el diseño del mástil se recomienda realizar un

análisis de estabilidad debido a fuerzas de viento.

➢ El mantenimiento de toda infraestructura existente es importante debido a que ayuda

a combatir la seguridad ciudadana y a mayor,

90

17. Referencias bibliográficas

Anil K. Chopra. (1995). Dynamic of Structure: Theory and Applications to Earthquake

Engineering. New Jersey: Prentice Hall.

Braja M. Das. (2006). Principios de la Ingeniería de Cimentaciones. California:

International Thomson Editores.

T. William Lambe & Robert V. Whitman. (1991). Mecánica de Suelos. Instituto

Tecnológico de Massachutts: Editorial Limusa.

Jorge E. Alva Hurtado. (2016). Diseño de Cimentaciones. Lima: Fondo Editorial ICG.

Jack C. McCormac & Russell H. Brown. (2011). Diseño de Concreto Reforzado. New

Jersey - USA: Alfaomega Grupo Editor.

Ministerio de Transportes y Comunicaciones. (2014). Manual de Carreteras – Sección

suelos y pavimentos.

James M. &Lawrence A., (2006). Steel Design Guide. Base Plate and Anchor Rod Design,

United States of America.

O.Lopez, R. Grandos, R. Jean, T.Perea., (2014). Actualización de las Normas Tecnicas

complementaarias para diseño y construcción de Estructuras de acero del reglamento

de construcción del distrito Federeal. Diseño y construcción de estructuras de acero.

Ruben.J, Gozanles P., (2016). Diseño y calcuo de placa base con carga axial y momento.

Excentricidad Grande según el método de los estados límites del LRFD-AISC 360-

10. Diseño y cálculo de placa base.

Carlos A. (2010). Especificación ANSI/AISC 360-10 para construcciones de Acero.

Braja M. (2008) Fundamentos de Ingeniería Geotécnica.

91

18. Anexos

ANEXO A: PLANOS

ANEXO 1: PLANO DE UBICACIÓN

ANEXO 2: PLANO EN CONJUNTO

ANEXO 3: PLANOS DE DETALLES PLANTA Y ELEVACIÓN

ANEXO 4: PLANO ESTRUCTURAL

98

ANEXO 5: PLANO DE LA PROPUESTA DE PAVIEMNTO

99

ANEXO B: ENSAYOS DE LABORATORIO

100

Perfil estratigráfico de la calicata 1 lado Este, realizado en el laboratorio de la Universidad

San Ignacio de Loyola (LEACIV-USIL)

101

Perfil estratigráfico de la calicata 1 lado Oeste, realizado en el laboratorio de la Universidad


102

ANEXO 3

Perfil estratigráfico de la calicata 2, realizado en el laboratorio de la Universidad San Ignacio

de Loyola (LEACIV-USIL)

103

ANEXO 4

Resultado del análisis Granulométrico C-1, realizado en el laboratorio de la Universidad


104

Resultado del análisis Granulométrico C-1 (Lado oeste muestra 2), realizado en el

laboratorio de la Universidad San Ignacio de Loyola (LEACIV-USIL)

105

Resultado del análisis Granulométrico C-1 (muestra 3), realizado en el laboratorio de la

Universidad San Ignacio de Loyola (LEACIV-USIL)

106


Universidad San Ignacio de Loyola (LEACIV-USIL).

107



108

Resultado del ensayo Proctor Standard C-1 (muestra 1), realizado en el laboratorio de la


109

Resultado del análisis Granulométrico del material de la cantera Excalibur, realizado en el

laboratorio de la Universidad San Ignacio de Loyola (LEACIV-USIL).

110

Resultado del Ensayo Proctor Standard del material de la cantera Excalibur, realizado en el

laboratorio de la Universidad San Ignacio de Loyola (LEACIV-USIL).

111

Resultado del Ensayo Corte Directo de la C-1, realizado en el laboratorio de la Universidad

San Ignacio de Loyola (LEACIV-USIL).

112

Resultado del Ensayo Corte Directo de la C-1, muestra 2 realizado en el laboratorio de la


113

h (m) V(km/h) Velocidad de Viento km/h C Presion de viento kg/m2 Lo L1 Area total Fuerza Kgf45.00 100.00 139.22 1.50 174.44 0.50 0.01 0.20 34.2544.00 100.00 138.54 1.50 172.73 0.50 0.01 0.20 33.9143.00 100.00 137.84 1.50 170.99 0.50 0.01 0.20 33.5742.00 100.00 137.12 1.50 169.23 0.50 0.01 0.20 33.2341.00 100.00 136.40 1.50 167.44 0.50 0.01 0.20 32.8840.00 100.00 135.66 1.50 165.63 0.50 0.01 0.20 32.5239.00 100.00 134.91 1.50 163.80 0.50 0.01 0.20 32.1638.00 100.00 134.14 1.50 161.94 0.50 0.01 0.20 31.8037.00 100.00 133.35 1.50 160.05 0.50 0.01 0.20 31.4336.00 100.00 132.55 1.50 158.13 0.50 0.01 0.20 31.0535.00 100.00 131.73 1.50 156.18 0.50 0.01 0.20 30.6734.00 100.00 130.90 1.50 154.20 0.50 0.01 0.20 30.2833.00 100.00 130.04 1.50 152.19 0.50 0.01 0.20 29.8832.00 100.00 129.16 1.50 150.14 0.50 0.01 0.20 29.4831.00 100.00 128.26 1.50 148.06 0.50 0.01 0.20 29.0730.00 100.00 127.34 1.50 145.94 0.50 0.01 0.20 28.6629.00 100.00 126.39 1.50 143.78 15.00 1.00 15.00 2156.7028.00 100.00 125.42 1.50 141.58 15.00 1.00 15.00 2123.6527.00 100.00 124.42 1.50 139.33 15.00 1.00 15.00 2089.9426.00 100.00 123.39 1.50 137.03 15.00 1.00 15.00 2055.5225.00 100.00 122.33 1.50 134.69 15.00 1.00 15.00 2020.3524.00 100.00 121.24 1.50 132.29 15.00 1.00 15.00 1984.3923.00 100.00 120.11 1.50 129.84 15.00 1.00 15.00 1947.5722.00 100.00 118.94 1.50 127.32 15.00 1.00 15.00 1909.8521.00 100.00 117.73 1.50 124.74 15.00 1.00 15.00 1871.1620.00 100.00 116.47 1.50 122.09 15.00 1.00 15.00 1831.4219.00 100.00 115.17 1.50 119.37 15.00 1.00 15.00 1790.5518.00 100.00 113.80 1.50 116.56 15.00 1.00 15.00 1748.4517.00 100.00 112.38 1.50 113.67 15.00 1.00 15.00 1705.0316.00 100.00 110.89 1.50 110.68 15.00 1.00 15.00 1660.1515.00 100.00 109.33 1.50 107.58 15.00 1.00 15.00 1613.6714.00 100.00 107.68 1.50 104.36 15.00 1.00 15.00 1565.4213.00 100.00 105.94 1.50 101.01 15.00 1.00 15.00 1515.2012.00 100.00 104.09 1.50 97.52 15.00 1.00 15.00 1462.7611.00 100.00 102.12 1.50 93.85 15.00 1.00 15.00 1407.8210.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.009.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.008.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.007.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.006.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.005.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.004.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.003.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.002.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.001.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.000.00 100.00 100.00 1.50 75.00 15.00 1.00 15.00 1125.00

0.21

0.50

19.94

Hoja de calculo para determinar la fuerza de viento

ANEXO C: DIAGRAMA DE GANTT

CRONOGRAMA EJECUCIÓN DE OBRA

CRONOGRMA – CONSULTORÍA

119

ANEXO D: FOTOS-EVIDENCIAS

120

Excavación de la calicata 1 de 2mx2m

Excavación de la calicata 1 de 2mx2

121

Detalles de la calicata número 1

Detalles de la calicata número 2

revalorizaciÓn de la infraestructura urbana en la...

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