Estudio DE Mecanica DE Suelos Informe TE PDF

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SUELOSINFORME TÉCNICOCAMINCO S.A.camincoperu@gmailDescripción breveResultados del análisis geotécnicos con fines de cimentación para el proyecto E-CO-IN- Concordante con la norma de Mecánica de Suelos E – Perú. Edificio ubicado en la Av. Chile N°270 Abancay – Apurímac.SUELOSPágina1ÍNDICE####### 1. O...

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ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS INFORME TÉCNICO

Descripción breve Resultados del análisis geotécnicos con fines de cimentación para el proyecto E-CO-IN-001 Concordante con la norma de Mecánica de Suelos E.050 – Perú. Edificio ubicado en la Av. Chile N°270 Abancay – Apurímac.

CAMINCO S.A.C. [email protected]

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

ÍNDICE

1.

OBJETIVO

2.

ALCANCES

3.

METODOLOGIA DEL ESTUDIO

4.

ASPECTOS GENERALES 4.1

UBICACIÓN GEOGRÁFICA:

4.2

RELIEVE

4.3

CLIMA

5.

GEODINÁMICA INTERNA

6.

GEOTECNIA 6.1

INVESTIGACIONES DE CAMPO

6.2

ESTUDIOS GEOTÉCNICOS REALIZADOS

6.3

EXCAVACIÓN DE CALICATAS

6.5

ENSAYOS DE LABORATORIO

6.6

DESCRIPCIÓN DE LA CONFORMACIÓN DEL SUBSUELO

6.1.1 UBICACIÓN DE LOS PUNTOS A EXPLORAR

6.6.1 CALICATAS C1, C2, C3 6.6.4 PERFIL ESTRATIGRÁFICO 6.7

ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN 6.7.1 CÁLCULO DE CAPACIDAD PORTANTE 6.7.2 RESULTADOS DE CAPACIDAD PORTANTE

6.9

AGRESIVIDAD AL CONCRETO 6.10.1 ATAQUE DE SULFATOS 6.10.2 SALES SOLUBLES TOTALES 6.10.3 CLORUROS 7.1

CONCLUSIONES

7.2

RECOMENDACIONES

ANEXOS ANEXO 1

PLANOS GEOTÉCNICO

ANEXO 2

PERFIL ESTRATIGRÁFICO

ANEXO 3

ENSAYOS DE LABORATORIO

Proyecto: E-CO-IN-001

1

8.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Página

7.

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1.

OBJETIVO

Los estudios realizados pretenden definir las cualidades geotécnicas en el área de emplazamiento de la construcción. Determinando las particularidades físicas y mecánicas de los suelos estudiados. 2.

ALCANCES

Los alcances del presente estudio son el determinar el nivel apropiado y geometría competente para las estructuras de cimentación para una edificación proyectada de 7 niveles, mediante la determinación de las características geotécnicas del suelo. 3.

METODOLOGÍA DEL ESTUDIO

De acuerdo al estudio geotécnico requerido se ha llevado a cabo el desarrollo de la elaboración del presente Informe de acuerdo a los objetivos propuestos, dividiéndose en varias fases: -

En primer lugar se procedió a efectuar un reconocimiento de la zona y la

compilación de la bibliografía y documentación (técnica y cartográfica) referente al tema y objeto de estudio. -

En la segunda fase se llevó a cabo el estudio de campo del área de construcción,

se realizaron las calicatas con el objetivo observar el tipo y características de los materiales presentes en la misma, hacer la identificación geotécnica del terreno, toma de muestras con las que se realizó los análisis, ensayos de la muestras obtenidas y el reportaje fotográfico. -

En la tercera fase, se realizan en el laboratorio de mecánica de suelos todos los

ensayos correspondientes. En gabinete se efectúa una sinopsis de los datos obtenidos

ASPECTOS GENERALES

4.1

UBICACIÓN GEOGRÁFICA:

Departamento:

APURÍMAC

Provincia:

ABANCAY

Distrito:

ABANCAY

Localización:

Av. Chile N°270

Proyecto: E-CO-IN-001

.

Página

4.

2

y finalmente se procesa el expediente técnico del estudio.

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 4.2

RELIEVE

El área en estudio del proyecto, geológicamente tiene un relieve intrincado por los contrafuertes de la Cordillera de los Andes, La mayor parte del territorio de la provincia de Abancay está situada en la región Yunga y Quechua; es decir, entre los 1700 y 3500 metros sobre el nivel del mar. 4.3

CLIMA

El clima de Abancay es templado, moderadamente lluvioso y con amplitud térmica moderada. La media anual de temperatura máxima y mínima (periodo 1964-1980) es 23.8°C y 11.7°C, respectivamente. La precipitación media acumulada anual para el periodo 1964-1980 es 595.6 mm. 5.

GEODINÁMICA INTERNA

Debido a que el Perú se encuentra ubicado en la zona de interacción de la placa Nazca y la placa Sudamericana, la actividad sísmica es alta y concentrada en bandas sismogénicas bien definidas en la región costera, andina y sub andina. En concordancia con el RNE E.030 Diseño Sismoresistente, el proyecto se emplaza en la zona 2, que le asigna un factor de zona de 0.25, este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. Los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo y el espesor del estrato, los parámetros de sitio S, Tp, Tl, para el proyecto se muestran en la tabla 01.

Zona

Factor Zona

Perfil Suelo

Factor Suelo

T p (s)

T l (s)

2

0.25

S1

1.00

0.4

2.5

Página

Fuente: RNE E.030 – Diseño Sismoresistente

3

Tabla 01. Efectos del sismo para la zona de estudio

Proyecto: E-CO-IN-001

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Figura 1. Mapa de zonificación sísmica

Fuente: RNE E.030 – Diseño Sismoresistente

6.

GEOTECNIA

El estudio geotécnico, se ha desarrollado de acuerdo a la Norma E050, Norma que establece los requisitos para la ejecución de Estudios de Mecánica de Suelos (EMS) con fines de cimentación, con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y la utilización racional de recursos. 6.1.

INVESTIGACIONES DE CAMPO

Para los fines de investigación de campo, la edificación proyectada es de 7 niveles, cuyo

es necesaria.

Proyecto: E-CO-IN-001

Página

se clasifica del tipo “C”, según la tabla 02, lo que significa que la investigación de suelos

4

sistema estructural son pórticos cuyos apoyos tienen una luz menor a 10 m. por lo que

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Tabla 02. Tipo de edificación

Fuente: RNC, Norma E.050 Las Técnicas de Investigación de Campo se procesaron de acuerdo a la Norma E050, con sus normas aplicables: NTP 339. 162: 2001 Guía normalizada para caracterización de campo con fines de diseño de ingeniería y construcción NTP 339.150.2001

Descripción e identificación de suelos. Procedimiento visual

NTP 339.134.1999

Método de clasificación de suelos con propósitos de ingeniería,

manual. sistema unificado de clasificación de suelos SUCS. NTP 339.143:1999

Método de ensayo estándar para hallar la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el método del cono de arena.

6.2

ESTUDIOS GEOTÉCNICOS REALIZADOS

Comprendieron: 1. Excavaciones de Calicatas y/o trincheras según la NTP 339.162 (ASTM D420) 2. Toma de Muestras alteradas e inalteradas según NTP 339.151 (ASTM D4220)

parámetros geotécnicos para el diseño de la edificación.

Proyecto: E-CO-IN-001

Página

4. Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuada, así como

5

3. Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas de la zona

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 6.2.1 EXCAVACIÓN DE CALICATAS El número de puntos de investigación para una edificación del tipo “C” es de un punto por cada 800 m2, pero nunca será menor que 03, tal como se indica en la tabla 03. Cumpliendo con estas recomendaciones se vio por conveniente realizar para el proyecto 03 puntos de investigación. Las calicatas fueron realizadas según la NTP 339.162.2001, estas permitieron una observación directa del terreno, la toma de muestras para los respectivos ensayos de laboratorio y la realización de ensayos in situ que no requieran confinamiento, con el objeto de establecer el nivel de fundación de los cimientos. La profundidad mínima a alcanzar en cada punto de investigación es de 3.0 m, este valor viene dado por la siguiente ecuación:

𝑃 = 𝐷𝑓 + 𝑍 𝑃=3𝑚 Donde: 𝐷𝑓 = 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐷𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 (1.5 𝑚) 𝑃 = 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑔𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑍 = 1.5 𝐵 𝐵 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑝𝑟𝑒𝑣𝑖𝑠𝑡𝑎 (1.0 𝑚)

Tabla 03. Número de puntos de investigación

Fuente: RNC, Norma E.050 Tal como se muestra en el anexo – Registro fotográfico – se demuestra la excavación

Proyecto: E-CO-IN-001

Página

claramente detalladas en los planos adjuntos.

6

realizada para las calicatas, la ubicación y profundidad de estas calicatas se encuentran

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 6.2.2 TOMA DE MUESTRAS La toma de muestras se desarrolló en función de las exigencias de la Norma E050, considerando los cuatro tipos de muestras se optó por realizar muestreos alterados y en bolsa de plástico (Mab). Este muestreo se realiza de acuerdo al terreno que representan y que se indican en la Tabla 04.

Tabla 04. Tipos de toma de muestra

Fuente: RNC, Norma E.050

6.3

ENSAYOS DE LABORATORIO

Luego de la toma de muestras se procedió al desarrollo de los análisis en el laboratorio de mecánica de suelos, de acuerdo a la Norma E.050, los cuales se han ceñido a los procedimientos de la NTP y las normas ASTM. En la tabla 05 se muestran los ensayos

Página

7

de laboratorio, se anexa los resultados proporcionados por el laboratorio FIC – UNI.

Proyecto: E-CO-IN-001

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Tabla 05. Ensayos de laboratorio ENSAYO

NORMA

APLICA

Análisis granulométrico por tamizado

NTP 339.134:1999

X

Determinación suelos más finos que Nº200

NTP 339.132:1999

X

Contenido de humedad

NTP 339.127:1998

X

Límites de Atterberg

NTP 339.129:1999

X

Peso específico y absorción

NTP 400.022:2002

X

Corte Directo

NTP 339.171:2002

X

Contenido de sulfatos solubles

NTP 339.178:2002

X

Contenido de cloruros solubles

NTP 339.177:2002

X

Fuente: RNC, Norma E.050 Análisis que determinan las características físicas y mecánicas de los suelos, obteniéndose los ángulos de fricción, cohesión, módulo edométrico, parámetros necesarios para el cálculo de las capacidades portantes, ensayos químicos para determinar la agresión química de los suelos al concreto. La tabla 07 muestra que la clasificación del suelo de la edificación según la metodología SUCS es una grava limosa con arena cuya simbología es GM. La tabla 08 resume los valores de corte directo y nos indica que el suelo de fundación tiene como ángulo de fricción 30.1º y una cohesión de 1.0 KPa que es característico para un suelo gravoso con presencia de limos y arenas. La determinación del módulo edométrico se obtiene de la tabla 06, para esto el suelo de fundación del proyecto es considerado como una grava medianamente densa, con una densidad de 17.66 KN/m3, el módulo de Young típico para este suelo es de 60 MPa y el coeficiente de Poisson asumido es de 0.25.

Fuente: U.S. Department of de Navy (1982) y Bowles (1988)

Proyecto: E-CO-IN-001

Página

8

Tabla 06. Constantes elásticas de diferentes suelos

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Tabla 07. Resumen de clasificación Límites de Consistencia

Análisis Granulométrico Muestra

Prof.(m)

E-CO-IN-001

3.00

Gravas (%)

Arenas (%)

Finos (%)

LL (%)

LP (%)

IP

45.9%

31.9%

22.2%

17.0

15.8

1.2

Contenido de Humedad

Densidad de campo (KN/m3)

Densidad bollante (KN/m3)

Clasificación S.U.C.S

6.0%

17.66

11.00

GM

Fuente: Resultado de Laboratorio, Elaboración Propia

Tabla 08. Resumen de corte directo Profundidad Muestra

de la Muestra

Tipo

(m) E-CO-IN-001

3.00

Remoldeado

Ángulo de

Cohesión

Es

Fricción (°)

(kPa)

(MN/m2)

30.1

1.0

60

ᵥ 0.25

Página

9

Fuente: Resultado de Laboratorio, Elaboración Propia

Proyecto: E-CO-IN-001

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 6.4

DESCRIPCIÓN DE LA CONFORMACIÓN DEL SUBSUELO

Este análisis es efectivo para dar una idea general de la composición y estructura lito estratigráfica del terreno. Considerando que los suelos son heterogéneos y que no forzosamente serán análogos. A continuación se describe el suelo donde se emplaza la estructura que contempla el proyecto. 6.4.1 CALICATAS Calicatas C1, C2, C3 0.00 – 3.00:

Grava limosa con arena, color café obscuro, de baja plasticidad, en estado natural tiene una compacidad moderada por la presencia de la arena compacta en su estructura, las partículas presentes van desde finos hasta material pétreo de diferentes tamaños, las partículas de mayor tamaño son de diámetro menor a 0.80m, esta razón obliga a que solo se realice un muestreo a la matriz del material.

Situación de la napa freática No se detectó la presencia de nivel freático.

6.4.2 PERFIL ESTRATIGRÁFICO De acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos – SUCS NTP339.134:1999 y a la descripción visual – manual NTP 339.150:2001, se procedió al desarrollo del perfil estratigráfico definitivo el que se muestra en la figura 02 y con mayor detalle en los

Página

10

anexos.

Proyecto: E-CO-IN-001

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Fuente: Elaboración propia.

Proyecto: E-CO-IN-001

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11

Figura 02. Registro estratigráfico obtenido de las calicatas C1, C2, C3

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 6.5

ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

6.5.1 CÁLCULO DE CAPACIDAD PORTANTE Para el cálculo de la capacidad portante existe varias metodologías pero la más usada y aceptada por los ingenieros es la ecuación general de la capacidad portante que se muestra:

𝑞𝑢 = 𝑐𝑁𝑐 𝐹𝑐𝑠 𝐹𝑐𝑑 𝐹𝑐𝑖 + 𝑞𝑁𝑞 𝐹 𝑞𝑠 𝐹𝑞𝑑 𝐹𝑞𝑖 +

1 𝛾𝐵𝑁𝛾 𝐹𝛾𝑠 𝐹𝛾𝑑 𝐹𝛾𝑖 2

Donde: 𝑐 = 𝑐𝑜ℎ𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑞 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑎𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝛾 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝐵 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝐹𝑐𝑠 𝐹𝑞𝑠 𝐹𝛾𝑠 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐹𝑜𝑟𝑚𝑎 𝐹𝑐𝑑 𝐹𝑞𝑑 𝐹𝛾𝑑 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐹𝑐𝑖 𝐹𝑞𝑖 𝐹𝛾𝑖 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑁𝑐 𝑁𝑞 𝑁𝛾 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 Con el objetivo de estandarizar el motor de cálculo se hará uso el software GGU – Footing que ayudara en la determinación de la capacidad portante del suelo con la ecuación arriba mostrada y el cálculo de asentamientos de acuerdo a la teoría de elasticidad isotrópica. Se calculara la capacidad portante para zapatas cuadradas y rectangulares de la forma L/B=1.50, donde B es el ancho de la zapata y L el largo. Se presentaran los resultados para zapatas desde 1.00 m hasta los 4.00 m con variaciones cada 0.10 m así mismo se calculara el asentamiento para cada una de ellas. Los valores del factor de seguridad para diseño geotécnico y la profundidad de desplante para las cimentaciones del proyecto se encuentran detallados en la tabla 09.

ZAPATA TÍPICA

Factor de seguridad

3.00

Profundidad de 1.50 m desplante Fuente: Elaboración Propia

Proyecto: E-CO-IN-001

Página

DESCRIPCIÓN

12

Tabla 09. Factor de seguridad (FOS) y profundidad de desplante (Df)

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 6.5.2 RESULTADOS DE CAPACIDAD PORTANTE Y ASENTAMIENTOS Los resultados que nos arroja el software GGU – Footing y que son de interés para el diseño de la cimentación y diseño estructural son: el largo de la cimentación (a), el ancho de la cimentación (b), la capacidad portante expresada en KN/m2 (Allow. σ), la capacidad de carga admisible expresada en KN (Allow. V) y los asentamientos (s) expresados en cm. En anexos se muestran los planos geotécnicos resultantes. La tabla 10 muestra que la capacidad portante para zapatas del tipo L/B = 1.00 varia de 304.8 KN/m2 para una zapata de 1.00 x 1.00 a 362.6 KN/m2 para una zapata de 3.00 x 3.00, en consecuencia la capacidad de carga admisible varia de 304.8 KN a 3263.7 KN mientras que los asentamientos respectivos varían desde 0.25 cm a 0.90 cm. La tabla 11 muestra que la capacidad portante para zapatas del tipo L/B = 1.50 varia de 299.7 KN/m2 para una zapata de 2.25 x 1.50 a 378.3 KN/m2 para una zapata de 6.00 x 4.00, en consecuencia la capacidad de carga admisible varia de 1011.5 KN a 9078.2KN mientras que los asentamientos respectivos varían desde 0.41 cm a 1.38 cm.

Página

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Tabla 10. Capacidad portante y asentamientos para cimentaciones L/B=1.00

Proyecto: E-CO-IN-001

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Fuente: Software GGU - Footing. Tabla 11. Capacidad portante y asentamientos para cimentaciones L/B=1.50

Fuente: Software GGU - Footing.

6.6

AGRESIVIDAD AL CONCRETO

6.6.1 ATAQUE DE SULFATOS Según los resultados de los ensayos de laboratorio, el máximo valor del contenido de sulfatos registrado es de 0.0932%. Según las recomendaciones del Comité 381 – 83 ACI, cuando dicho contenido es menor de 0.1% el ataque de los sulfatos contenidos en el suelo al concreto será despreciable y en consecuencia no será necesario tomar

necesario tomar medidas extraordinarias para su control.

Proyecto: E-CO-IN-001

Página

el presente caso se tiene una exposición despreciable y en consecuencia no es

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precauciones especiales al respecto, pero si el contenido esta entre 0.1% – 0.2% la exposición es moderada, si el contenido es mayor a 0.2% la exposición es severa. Para

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 6.6.2 SALES SOLUBLES TOTALES El contenido de las sales solubles totales (SST), determinado mediante ensayo químicos de laboratorio en las muestras representativas, presenta un valor máximo de 0.2112%, que constituye un valor que se encuentra dentro de los límites permisibles pues el máximo valor recomendado es de 0.5%, por lo que no se considera necesario adoptar precauciones especiales para la protección de las estructuras de cimentación enterradas. 6.6.3 CLORUROS El contenido de iones cloruro, determinado mediante ensayos químicos de laboratorio en las muestras representativas, presenta un valor máximo de 0.0536% para la margen izquierda y 0.0421 % para la margen derecha, que constituyen un valor bajo pues lo máximo tolerable es de 0.10%, por lo que no se considera necesario adoptar precauciones especiales para la protección de las estructuras de cimentación enterradas. 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7.1

CONCLUSIONES



Las calicatas se profundizaron hasta la profundidad mínima definida en la planificación de exploración. en las cuales se extrajeron muestras alterad...