2 i e 22093 huajintay

ESTUDIO DE SUELO CON FINES CIMENTACIÓN

PROYECTO : RECONSTRUCCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA I. E Nº 22093 EN LA LOCALIDAD DE HUAJINTAY, AFECTADA POR TERREMOTO DEL 15 DE AGOSTO 2007

LOCALIDAD : HUAJINTAY

DISTRITO : HUACHOS

PROVINCIA : CASTROVIRREYNA

REGIÓN : HUANCAVELICA

ANDRÉS AVELINO CÁCERES K-16 PARCONA - ICA CEL. : 956931175 / 956594238Email: [email protected]

ESTUDIO GEOTÉCNICO DE SUELOS

LABORATORIO DE ENSAYOS DE SUELOS, PAVIMENTO, Y ANÁLISIS QUÍMICOS DE SUELOS

RUC: 10215104112C.I.P. 117293

CONTENIDO

I. INFORME TÉCNICO

I.1. GENERALIDADESI.1.1. Objetivo del EstudioI.1.2. Ubicación y Descripción del Área en estudioI.1.3. Acceso al Área en EstudioI.1.4. Clima

I.2. GEOLOGÍA Y SISMICIDADI.2.1. GeologíaI.2.2. Sismicidad

I.3. TRABAJOS DE CAMPO

I.4. ENSAYOS DE LABORATORIO I.5. TRABAJOS DE GABINETEI.5.1. Perfil EstratigráficoI.5.2. Conformación del Subsuelo

I.6. ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓNI.6.1. Profundidad de la CimentaciónI.6.2. Tipo de CimentaciónI.6.3. Cálculo de la Capacidad Portante AdmisibleI.6.4. Cálculo de Asentamientos

I.7. AGRESIÓN AL SUELO DE CIMENTACIÓN

I.8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

II. ANEXOS

II.1 ENSAYOS DE LABORATORIO

II.1.1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICOII.1.2 LÍMITES DE ATTERBERGII.1.3 PERFIL ESTRATIGRÁFICOII.1.4 DENSIDAD MÁXIMAS Y MÍNIMASII.1.5 ENSAYO DE SALES SOLUBLESII.1.6 EJECUCIÓN DE CALICATASII.1.7 PLANO DE UBICACIÓN




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I. INFORME TÉCNICO

I.1 GENERALIDADES

I.1.1 Objetivo del Estudio

El presente estudio tiene por objeto describir los trabajos de campo, laboratorio y gabinete, Llevados a cabo en un terreno ubicado en la Localidad Huajintay - Distrito de Huachos - Provincia de Castrovirreyna - Región Huancavelica, para determinar las características físico - mecánicas del suelo dentro de la profundidad activa y a partir de ellas, los parámetros necesarios para el diseño y construcción de la Proyecto denominado "Reconstrucción de la Infraestructura de la I. E. Nº. 22093 en la Localidad de Huajintay, Afectada por el terremoto del 15 de Agosto 2007, tiene previsto realizar. Dichos parámetros son: Profundidad y Tipo de Cimentación, Capacidad Portante Admisible del terreno adoptado como suelo de cimentación, Pautas generales de Diseño y Construcción en relación con los suelos.

I.1.2 UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL ÁREA EN ESTUDIO

El local del Proyecto de edificación, se encuentra ubicada en la Localidad Huajintay - Distrito de Huachos - Provincia de Castrovirreyna - Región Huancavelica. El área del terreno es de forma regular, en el interior del terreno donde se tiene proyectado construir la Infraestructura del Proyecto, presentándose ligero desnivel en el área de estudio.I.1.3 ACCESO Al ÁREA EN ESTUDIO

La ubicación del presente estudio se encuentra en la Localidad Huajintay - Distrito de Huachos - Provincia de Castrovirreyna - Región Huancavelica, lugar donde se encuentra las instalaciones del Proyecto. Para llegar a la zona del proyecto es por la Carretera Panamericana al Este, viniendo desde la Ciudad de Chincha, y luego pasando por las localidades de Huajintay, del camino de acceso a 80 m.

I.1.4 Clima

Durante el invierno, que se presenta en los meses de Mayo a Setiembre la temperatura promedio mínima alcanza los 16° C y en el verano que se presenta en Ios meses de Diciembre a Marzo la temperatura máxima puede alcanzar los 30° C.

Deberán tomarse las previsiones en caso, de que pueda presentarse nuevamente situaciones desfavorables del clima, originado por la presencia de otro Fenómeno del Niño. La temperatura máxima puede alcanzar los 32° C y podrían presentarse precipitaciones pluviales de gran magnitud, pudiendo generar problemas a la infraestructura por construir.

I.2 GEOLOGÍA Y SISMICIDAD




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II.2.1 Geología

La Infraestructura del Proyecto, se encuentra ubicado en la Localidad Huajintay -Distrito de Huachos - Provincia de Castrovirreyna - Región Huancavelica.

En el área en estudio no se determinó la presencia del Nivel de Aguas Freáticas (NAF) hasta la profundidad explorada de 2.00 m. Asimismo no se determinó la presencia de estructuras geológicas importantes, como fallas, discordancias, grietas pronunciadas, etc. pero si se aprecia un terreno llano, producto de la topografía del lugar.

Las vibraciones sísmicas se trasmiten por estas unidades con periodos largos; en los tramos de menor consistencia puede esperarse procesos de compactación diferencial y asentamientos en caso de vibraciones superiores a los 5º Richter.

La geodinámica externa en el área de estudio no presenta en la actualidad riesgo alguno como posibles aluviones, huaycos, deslizamientos de masas de tierra, inundaciones, etc. La litologia del suelo fue caracterizado por un suelo del tipo transportado, identificándose en superficie material de rellenos, luego una capa de grava limosa, con cierto material de piedra de mayor de 8”.

I.2.2 Sismicidad

De acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, segun la nueva Norma Sismo Resistente (NTE E- 030) y del Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas observadas en el Perú, presentado por el Dr. Ing. Jorge Alva Hurtado (1984), el cual se basa en isosistas de sismos peruanos y datos de intensidadespuntuales de sismos históricos y sismos recientes; se concluye que el área en estudio se encuentra dentro de la zona de Alta Sismicidad ( Zona 3), existiendo la posibilidad de que ocurran sismos de intensidades tan considerables como VIII a IX en la escala Mercali Modificada.

De acuerdo con la nueva Norma Técnica NTE E - 30 y el predominio del suelo bajo la cimentación, se recomienda adoptar en los diseños Sismo-Resistentes, los siguientes parámetros:

Factor de Zona : Z = 0.40Factor de Amplificación del suelo : S = 1.4Período que define la plataforma del espectro : Tp = 0.9

I.3 TRABAJOS DE CAMPO

Con la finalidad de definir el perfil estratigráfico del área de estudio, se realizaron exploraciones del suelo mediante calicatas a cielo abierto y el muestreo del suelo.

Calicatas




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Se excavaron 02 Calicatas o Pozos de Exploración a cielo abierto, asignándole como C-1 y C-2, las cuales fueron convenientemente coordinadas y ubicadas, en la zona a construirse.

Muestreo

De cada uno de los horizontes representativos de suelos se extrajeron muestras alteradas que debidamente identificadas se remitieron al laboratorio para los ensayos correspondientes para la identificación y clasificación de suelos. Asimismo se realizó el ensayo de densidad natural en la calicata C-1, a una profundidad de 2.00 m. debajo del nivel del terreno natural.

CUADRO DE COORDINADAS

C-1 C-2

ALTURA 3114 3115

NORTE 8537968 8537969

ESTE 443918 443919

I.4 ENSAYOS DE LABORATORIO ENSAYOS ESTÁNDAR:Con las muestras de suelos tomadas en el campo se han efectuado los siguientes ensayos, con fines de identificación y clasificación de suelos:

- Análisis Granulométricos por Tamizado (Norma ASTM D422)- Límite Líquido (Norma ASTM D423)- Límite Plástico (Norma ASTM D424)- Contenido de Humedad (ASTM-D2216)- Peso Específico Relativo de Sólidos (ASTM D854)

ENSAYOS ESPECIALES:

- Densidades Máximas y Mínimas secas- Sales Solubles Totales (Ex Itintec)

I.5. TRABAJOS DE GABINETE

I.5.1 Perfil Estratigráfico

En base a la información obtenida de los trabajos de campo y de los ensayos de laboratorio, se han establecido el perfil estratigráfico de las calicatas C-1 y C-2. Dichos perfiles estratigráficos están hasta una profundidad de 2.00 m. Toda esta información se ilustra en el Capitulo de Anexos-Perfiles Estratigráficos.




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I.5.2 Conformación del Subsuelo: • Calicata 1 (C-1):0.00 - 2.0 m. Se presenta una capa de material de gravoso en estado semicompacto con presencia de material fino y arenas. arena arcillosa-arena limosa (SC-SM), en estado semicompacto, de color beige claro, conteniendo piedras de tamaño mayores de 3”. No se nota la presencia del Nivel de Aguas Freáticas (NAF), hasta la profundidad explorada.

• Calicata 2 (C-2):0.00 - 2.0 m. Se presenta una capa de material de arena arci l loso en estado semicompacto con presencia de material fino y arena arcillosa-arena limosa (SC-SM), en estado semicompacto, de color beige claro, conteniendo piedras de tamaño mayores de 3”. No se nota la presencia del Nivel de Aguas Freáticas (NAF), hasta la profundidad explorada.

I.6 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

I.6.1 Profundidad de la Cimentación

Basado en los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, perfiles y registros estratigráficos, característica de la estructura, se recomienda cimentar en arena arcillosa-arena limosa (SC-SM), de estado de d e n s o , una profundidad de cimentación mínima de: Df = 1.20 m, para Cimientos Corridos, con respecto a la cota de cimiento de la estructura correspondiente a construir.

I.6.2 Tipo de Cimentación.

Para la definición del tipo de cimentación, se debe tener en cuenta una secuencia de estudios para la cimentación de las estructuras a construir, en este caso se trata del Proyecto " Reconstrucción de la Infraestructura de la I.E. Nº. 22093 en la Localidad de Huajintay, Afectada por el terremoto del 15 de Agosto 2007", se tomo en cuenta las siguientes consideraciones para definir el tipo de cimentación:

a. Conocimiento Previo de la Infraestructura del entorno de la cimentación. b. Determinación de las Cargas Estáticas y Dinámicas.c. Definición del Perfil y de las Propiedades Mecánicas del suelo, en base a los

ensayos de campo.d. Predimensionamiento de la cimentación

I.6.3 Cálculo de la Capacidad Portante Admisible

Se ha determinado la capacidad portante admisible del terreno en base a las características del subsuelo y se han propuesto dimensiones recomendables para la cimentación. La capacidad de carga se ha determinado mediante dos modalidades:

- La otra forma es a travéz de la Fórmula de Terzaghi y Peck (1967), con los




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parámetros de Vesic (1971).

Cálculo de la Densidad Relativa (Dr)

Con los resultados de los ensayos en el laboratorio de densidades máximas y mínimas y a partir del ensayo de campo de densidad natural, obtenido de la arena arcillosa-arena limosa (SC-SM), en la calicata C-1, se determinó una densidad relativa de 52.27 % a una profundidad de 2.00 m, lo cual indica que este material se encuentra en un estado de denso.

Por Meryehot : luego se tiene φ = 32.84 °

Debido al estado de compacidad denso del suelo de cimentación, se ha considerado la reducción del coeficiente del ángulo de fricción, para considerar el efecto de una posible falla local.

φ = Arctg (2/3 tg(33.84°))φ = 24 °

Luego trabajaremos con C = 0.0263 k/cm2

y φ = 24° Segun Terzaghi y Peck

Cimientos Corridos

qul = Sc*C*Nc + 0.5*Sy*Y*B*Ny + Sq*Y*Df*Nqqad = qul / F.S.

Cimientos Cuadrados

qul = 1.2*Sc*C*Nc + 0.40*Sy*Y*B*Ny + Sq*Y*Df*Nq qad = qul / F.S.

Donde:

qul : = capacidad última de carga en kg/cm2

.

qad: = capacidad portante admisible eri kg/cm2

. F.S. : = factor de seguridad = 3Y := peso específico total.B : = ancho de la zapata o cimiento corrido en mtDf. : = profundidad de la cimentación.Nc,N y ,Nq: = parámetros que son función de φSc, Syy, Sq: = factores de forma. C : = cohesión en (kg/cm2 )




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a) CIMIENTO CORRIDO

C = 0.0263 Kg/cm2

φ = 23.00°F.S. = 3.0

Df = 1.20 m. Nc = 18.05 sc = 1.368

B = 1.0 m. Nτ = 8.20 st = 0.692γ = 1.182 gr/cm3 Nq = 8.65 sq = 1.326

De (1) se tiene:

qul =2.685 k g/cm2

qad = 0.895 kg/cm2

I.6.4 Cálculo de Asentamientos

Para el análisis de cimentaciones tenemos los Ilamados Asentamientos Totales y los Asentamientos Diferenciales, de los cuales los asentamientos diferenciales son los que podrían comprometer la seguridad de la estructura si sobrepasa lo que dice la Norma E-050 de Suelos y Cimentaciones, que es el asentarniento máximo tolerable para estructuras de este tipo.

El asentamiento de la cimentación se calculará en base a la teoria de la elasticidad (Lambe y Whitman, 1964), considerando el tipo de cimentación superficial recomendado. Se asume que el esfuerzo neto transmitido es uniforme en ambos casos.

El asentamiento elástico inicial será:

S = ∆qs B(1-u2) If / EsDonde:

S = asentamiento (cm)∆qs = esfuerzo neto transmisible (kg/cm

2) B = ancho de cimentación (cm)

Es= módulo de Elasticidad (kg/cm2

)u = relación de PoissonIf =factor de influencia que depende de la forma y la rigidez de la cimentación.




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Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron asumidas a partir de tablas publicadas con valores para el tipo de suelo existente donde ira desplantada la cimentación. Para este tipo de suelo de arenas limosas donde ira desplantada la

cimentación es conveniente considerar un módulo de elasticidad de E = 1900 Tn/m2 y un coeficiente de Poisson de u = 0.25.

Los cálculos de asentamiento se han realizado considerando cimentación rígida y flexible, se considera además que los esfuerzos transmitidos son iguales a la capacidad admisible de carga.

a) CIMIENTO CORRIDO (Df = 1.20 m.)

∆qs = 0.895 kg/cm2

B = 80 cm.

Es = 190 kg/cm2

If = 1.97 (flexible) If = 1.83 (rígido)u = 0.25

Se obtiene:

Cimentación flexible : S = 0.696 cm.Cimentación rígida : S = 0.647 cm.

Por tanto el asentamiento máximo para este tipo de estructura en esta zona será de 0.696 cm. inferior a lo permisible que es 2.54 (1"), según la Norma E-0.50. Entonces no se presentarán problemas por asentamiento.

I.7. AGRESIÓN AL SUELO DE CIMENTACIÓN

Se concluye que el estrato de suelo que forma parte del contorno donde irá desplantada la cimentación contiene concentraciones i n s i g n i f i c a n t e de sulfatos sales solubles totales y cloruros, que podrían atacar al concreto y la armadura de la cimentación. Por lo tanto el recubrimiento de las varillas de acero será mayor que el comúnmente utilizado y el cemento a usar será el Tipo I.

DETALLE DE CI M EN T ACIÓN

EDIF I C A C I Ó N :

¾ Cimiento Corrido:

- Alternativa A:


Df = 1.20 m.

Cimiento

Leyenda

B = ancho (m)Df = Profundidad deDesplante (m)



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II.1 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. El local del Proyecto "Reconstrucción de la Infraestructura de la I.E. Nº22093 en la Localidad de Huajintay, afectada por el terremoto del 15 de Agosto 2007 ", se encuentra ubicado en la Localidad Huajintay - Distrito Huachos - Provincia de Castrovirreyna- Departamento de Huancavelica.

2. Se realizó las Pruebas de Campo que consistió en 2 calicatas a cielo abierto C-1, y C-2. Las calicatas se realizaron hasta una profundidad máxima de 2.00 m., a partir de la superficie inicial del terreno.

3. El subsuelo está conformado de la siguiente manera:CALICATA 10.00 - 2.0 m. Luego sigue una capa de material de arena arcillosa-arena limosa (SC-SM), en estado semicompacto, de color beige claro, conteniendo de material de piedra de tamaño mayor de 8”. No se nota la presencia del Nivel de Aguas Freáticas (NAF), hasta la profundidad explorada.

CALICATA 20.0 - 2.0 m. Luego se encuentra a la presencia de material conformado por arena arcillosa-arena limosa (SC-SM), de color beigs claro, de compacidad relativa semicompacto densa, en estado ligeramente húmedo conteniendo de piedra de tamaño 8”,. No se presenta el Nivel Freático (NAF) a la profundidad de exploración indicada.

4. La Capacidad Portante Admisible del terreno a la profundidad de cimentación mínima indicada es de 0.895 kg/cm2 para Cimientos Corridos

5. En base a los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, perfiles y registros estratigráficos y características de las estructuras, se recomienda cimentar en material densos arena arcillosa-arena limosa (SC-SM) a una profundidad de cimentación mínima de Df = 1.20 m., para Cimientos Corridos , con respecto a la superficie inicial del terreno existente.

6. El asentamiento total es de aproximadamente 2.091 cm, que es menor de 1" (2.54 cm.) recomendado para este tipo de estructuras (según la Norma E-050 de Suelos y Cimentaciones que dice que para Edificaciones el Asentamiento Permisible es de 1”), por lo tanto no se presentaran problemas por asentamiento.

7. De acuerdo con la nueva Norma Técnica de Edificación E-030 Diseño Sismo resistente y el predominio del suelo de la cimentación, se recomienda adoptar en los análisis sismo-resistente de las edificaciones, los siguientes parámetros:




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Factor de zona : Z = 0.40

Factor de amplificación del suelo : S = 1.4Período que define la Plataforma del espectro : Tp = 0.9"

8. El subsuelo de actividad de cimentación no esta sujeta a socavaciones ni Deslizamientos, así como no se ha encontrado evidencias de hundimiento ni levantamientos en el terreno. Así mismo la geodinámica externa en el área de estudio no presenta en la actualidad riesgo alguno como posibles aluviones, huaycos, deslizamientos de masas de tierra, inundaciones, etc.

9. En la zona del proyecto actualmente se puede notar la presencia de material de aluviales en estado semicompacto, con un espesor de 2.0 m. , la recomendación que se hace es eliminar de piedras mayores en el aérea de estudio para el proceso constructivo y reemplazarlo por material afirmado compactado, con las recomendaciones respectivas.

10. En la zona del proyecto si se notara la presencia de filtraciones superficiales debido a lluvias, aniegos a la profundidad de cimentación con respecto a la superficie natural del terreno, se recomienda diseñar un sistema de drenaje superficial (sangría) para poder evacuar el agua de filtración y pueda facilitar el proceso constructivo de las cimentaciones y también afectar a las mismas una vez construidas.

11. Cabe indicar que en el terreno de estudio, el suelo no contiene presencia de material salitroso, y esto se refleja en la calicata realizada a una profundidad de 2.00 m. Para este caso se recomienda durante el proceso constructivo de las cimentaciones aislar o proteger a los cimientos con material especial (cal, alquitrán o geosintéticos) para que éstas, no se vean afectadas al tener contacto con el material salitroso, y cause posteriormente el deterioro de las cimentaciones y la estructura en general.

12. Los ensayos de análisis químico indican lo siguiente:La presencia de sales solubles totales es de 130 p.p.m menor que 15000 p.p.m., indica que no ocasionará problemas de pérdida de resistencia mecánica por problemas de lixiviación. (Lavado de sales).

Se concluye que el estrato de suelo que forma parte del contorno donde irá desplantada la cimentación contiene concentraciones d e s p r e c i a b l e s de sulfatos, sales solubles totales y cloruros, encontrándose por debajo de la tolerancia mínimas que no podrían atacar al concreto y la armadura de la cimentación. Por lo tanto se recomienda c e m e n t o S o l Tipo I.

II.2.- RECOMENDACIONES

De acuerdo con la Norma Técnica de Edificaciones E-050 “Suelos y Cimentaciones”, la siguiente información deberá transcribirse en los planos de cimentación. Esta información no es limitativa y deberá cumplirse con todo lo especificado en el presente Estudio de Suelos y en el Reglamento Nacional de Construcciones.

Tipo de Cimentación: cimentación de base zapata armado de resistencia f’c=210 Kg/cm².

Estrato de apoyo de la cimentación: Arena bien graduada-arena limosa (SW-SM) y partículas




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gruesas angulados y finas

Parámetros de diseño de la cimentación:

Presión Admisible: : 0.895 Kg/cm²

Factor de Seguridad: : 3

Asentamiento máximo tolerable : 0.120 cm

Agresividad del Suelo a la Cimentación: NO DETECTADA

Recomendaciones Adicionales:

II.2.1 RECOMENDACIONES ADICIONALES

Por otro lado en la norma técnica de edificaciones E-050, en el capitulo 4º, acápite 4.3, “Profundidad de Cimentación”, indica que no debe cimentarse sobre turba, suelo orgánico, tierra vegetal, desmonte o relleno sanitario, y que 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 acápite 4.4.1 “Rellenos controlados o de ingeniería.

NOTA:

Las Conclusiones y Recomendaciones establecidas en el presente informe técnico son solo aplicables para el área estudiada. De ninguna manera se puede aplicar a otros sectores para otros fines.




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II. ANEXOS.




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II.2. PERFIL ESTRATIGRÁFICO




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REGISTRO ESTATIGRAFICO




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III.4. FOTOGRAFÍAS




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CALICATAS Nº 2




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CALICATA Nº 1




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VISTA DEL ÁREA EN ESTUDIO




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MAPA DE UBICACIÓN DEL DISTRITO DE HUACHOS




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