3. informe final de cimentaciones

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIN ESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

EVALUACIN DE COSTOS Y TIEMPOS PARA LA ELABORACIN DE PREFABRICADOS

CIMENTACIONES 1

NDICE

I. DESARROLLO DEL INFORME ................................................................................................. 3

1.1. RESUMEN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS HASTA EL INFORME ANTERIOR ........... 3

1.1.1. CUADRO COMPARATIVO DE NUESTROS RESULTADOS CON LOS OBTENIDOS DE

OTROS GRUPOS ANTERIORES: ............................................................................................. 3

1.1.2. CARCTERSTICAS DEL SUELO ENCONTRADO EN LA CALICATA 1: ...................... 5

1.1.3. RESUMEN DE LOS ENSAYOS REALIZADOS ........................................................... 6

1.1.3.1. HUMEDAD NATURAL: ................................................................................... 6

1.1.3.2. LMITES DE ATTERBERG: ............................................................................... 6

1.1.3.3. ENSAYO GRANULOMTRICO: ....................................................................... 8

1.2. METRADO DE CARGA ................................................................................................. 10

1.3. EFECTO DE SISMO ....................................................................................................... 11

1.4. DESCRIPCIN DE LOS ENSAYOS IN - SITU REALIZADOS ............................................. 15

1.4.1. MTODO DEL CONO DE ARENA (ASTM D1556-64) ............................................ 15

a. OBJETIVO: ............................................................................................................... 15

b. INTRODUCCIN ...................................................................................................... 15

c. EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR: ..................................................................... 17

d. PROCEDIMIENTOS REALIZADOS EN CAMPO: ........................................................ 17

e. RESULTADOS DEL ENSAYO DEL CONO DE ARENA ................................................. 21

f. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 24

1.4.2. PENETRACION DINAMICA DE CONO (DCP) ........................................................ 25

a. DESCRIPCIN DEL DCP: ........................................................................................... 25

b. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO: .............................................................................. 27

c. RESULTADOS DEL ENSAYO PENETROMETRO DINMICO DE CONO ..................... 30

d. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 30

1.5. CLCULO DE LA COHESIN Y EL NGULO DE FRICCIN ............................................ 31

1.6. MTODOS APLICADOS PARA DETERMINAR LA CARGA LTIMA ............................... 34

1.6.1. MTODO DE TERZAGHI ....................................................................................... 34

1.6.2. MTODO DE BELL ................................................................................................ 35

1.6.3. MTODO DE MEYERHOF .................................................................................... 35

1.6.4. MTODO DE BRINCH HANSEN............................................................................ 36

1.6.5. METODO DE VESIC .............................................................................................. 38

1.7. CLCULO DEL ASENTAMIENTO .................................................................................. 40

1.7.1. INTRODUCCIN .................................................................................................. 40



CIMENTACIONES 2

1.7.2. MARCO TEORICO. ............................................................................................... 40

a. Relacin entre Asentamiento y Dao .................................................................... 40

b. Mtodos de estimacin de asentamientos. .......................................................... 40

c. Asentamiento inmediato, Inicial o elstica. .......................................................... 41

d. Asentamiento por Consolidacin. .......................................................................... 41

1.8. DISEO DE FACTOR DE SEGURIDAD GLOBAL ............................................................ 49

II. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................. 50

III. ANEXOS ............................................................................................................................... 52

3.1. EL COEFICIENTE DE BALASTO ..................................................................................... 52

3.1.1. DEFINICIN DEL COEFICIENTE DE BALASTO ...................................................... 52

3.1.2. COEFICIENTE DE BALASTO OBTENIDO MEDIANTE LOS MDULOS DE

ELASTICIDAD ....................................................................................................................... 53

3.1.3. COEFICIENTE DE BALASTO OBTENIDO MEDIANTE LA CAPACIDAD LTIMA DE

CARGA. 54

3.1.4. COEFICIENTE DE BALASTO OBTENIDO SEGN LA CLASIFICACIN DEL SUELO . 54

3.1.5. RELACIN ENTRE CAPACIDAD LTIMA DE CARGA Y COEFICIENTE DE BALASTO.

55

3.1.6. CALCULANDO EL COEFICIENTE DE BALASTO CON EL METODO CON EL MODULO

DE ELASTICIDAD .................................................................................................................. 56



CIMENTACIONES 3

I. DESARROLLO DEL INFORME

1.1. RESUMEN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS HASTA EL INFORME

ANTERIOR

1.1.1. CUADRO COMPARATIVO DE NUESTROS RESULTADOS CON LOS

OBTENIDOS DE OTROS GRUPOS ANTERIORES:

CUADRO COMPARATIVO ENTRE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO OBTENIDOS Y LA

IMFORMACION PREVIA ENCONTRADA

CALICATA -

GRUPO X-MEN/

ACTUAL

CALICATA -

ALUMNOS DE

SUELOS 2

CALICATA 6 -

OBRA DEL CERCO

PERIMETRICO

CALICATA 7 -

OBRA DEL CERCO

PERIMETRICO

CALICATA 2 -

ALUMNOS DE

PAVIMENTOS

PROFUNDIDAD DE

EXPLORACION

(H = 1.60m)

PROFUNDIDAD DE

EXPLORACION

(H = 1.50m)

PROFUNDIDAD DE

EXPLORACION

(H = 1.20m)

PROFUNDIDAD DE

EXPLORACION

(H = 1.10m)

PROFUNDIDAD DE

EXPLORACION

(H = 1.50m)

MUESTRA UNO

(0.40 - 0.90 m)

MUESTRA UNO

(0.30 - 1.10m)

MUESTRA UNO

(0.0 - 0.30m)

MUESTRA UNO

(0.0 - 0.40m)

MUESTRA UNO

(0.0 - 0.70 m)

CLASIFICACIN DE

SUELO

CLASIFICACIN DE

SUELO

CLASIFICACIN DE

SUELO

CLASIFICACIN DE

SUELO

CLASIFICACIN DE

SUELO

SUCS

GP -

GM SUCS

SP -

SC SUCS GW SUCS SP SUCS

GW -

GC

AASHTO

A - 1 -

a AASHTO

A - 2 -

6 AASHTO

A - 2 -

6 AASHTO

A - 2

-4 AASHTO

A - 2 -

4

DESCRIPCIN DESCRIPCIN DESCRIPCIN DESCRIPCIN DESCRIPCIN



CIMENTACIONES 4

Grava mal

graduada con

mezcla de grava

limosa y arena

Arena mal

graduada con

presencia de

arcilla

Grava bien

graduada

Arena

pobremente

graduada

Grava bien

graduada con

arcilla, arena y

material

aglutinante

MUESTRA DOS

(0.90 - 1.60m)

MUESTRA DOS

(1.10 - 1.50)

MUESTRA DOS

(0.30 - 1.20 m)

MUESTRA DOS

(0.40 - 1.10 m)

MUESTRA DOS

(0.70 - 1.50 m)

CLASIFICACIN DE

SUELO

CLASIFICACIN DE

SUELO

CLASIFICACIN DE

SUELO

CLASIFICACIN DE

SUELO

CLASIFICACIN DE

SUELO

SUCS SM SUCS SM SUCS SC SUCS SP SUCS GW

AASHTO

A - 1-

b AASHTO

A - 2 -

4 AASHTO

A - 2-

6 AASHTO

A - 2

-6 AASHTO

A - 2-

6

DESCRIPCIN DESCRIPCIN DESCRIPCIN DESCRIPCIN DESCRIPCIN

Arena limosa mal

graduada con

suelo aglutinante

Arena limosa mal

graduada con

suelo aglutinante

Arena arcillosa

Arena

pobremente

graduada

Grava bien

graduada con

materiales

granulares con

suelo aglutinante

Los resultados obtenidos de laboratorio de la muestra extrada de campo (calicata), son

bastante parecidas a los resultados de los estudios de mecnica de suelos (EMS) obtenidas en

la investigacin preliminar con una pequea diferencia por la distancia entre ellas.

A lo que respecta a la calicata ms prxima realizada por los alumnos del GRUPO DE SUELOS II,

presentan el mismo tipo de suelo que en este caso es ARENA LIMOSA MAL GRADUADA (SM).



CIMENTACIONES 5

1.1.2. CARCTERSTICAS DEL SUELO ENCONTRADO EN LA CALICATA 1:

CLASIFICACIN

S.U.C.S

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

REGISTRO DE EXCAVACIN

M-1 GP - GM

MUESTRA

OBTENIDA

PROFUN.

(H = 160 m)SIMBOLO

Grava mal graduada con mezcla de grava

limosa y arena, el material es de color

marrn oscuro

DESCRIPCIN GENERAL

SM

M-O PtTurba y otros suelos altamente organicos,

de color marrn oscuro.

Arena limosa mal graduada con suelo

aglutinantes, el material es de color

marrn

M-2



CIMENTACIONES 6

1.1.3. RESUMEN DE LOS ENSAYOS REALIZADOS

1.1.3.1. HUMEDAD NATURAL:

Del ensayo de humedad natural, se obtuvo los siguientes resultados:

MUESTRA HUMEDAD NATURAL

M-1 9.35 %

M-2 3.75 %

Esto indica que la muestra 1 presenta un contenido de humedad alto, y

la muestra 2 se encuentra casi seca.

1.1.3.2. LMITES DE ATTERBERG:

Los resultados obtenidos a partir del ensayo de los Lmites de

Atterberg realizados, son los siguientes:

a. Muestra 1:

0

5

10

15

20

25

10 15 20 25 30 35 40

CO

NTE

NID

O D

E H

UM

EDA

D (

%)

NUMERO DE GOLPES

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES

25



CIMENTACIONES 7

CONSTANTES FSICAS DE LA MUESTRA

LMITE LQUIDO 18.8

LMITE PLSTICO 26.7

NDICE DE PLASTICIDAD -7.9

La muestra 1 presenta un ndice de plasticidad de -7.9, lo que indica que el

suelo no tiene plasticidad. Cuando un ndice de plasticidad es negativo, se

considera como No plstico (NP).

b. Muestra 2:

El grfico no se gener ya que slo existi un solo punto para la construccin de la lnea, por lo

tanto no se puede determinar el LL ni el LP y eso indica que la muestra 2 no tiene plasticidad ni

cohesin.

CONSTANTES FSICAS DE LA MUESTRA

LMITE LQUIDO NP

LMITE PLSTICO NP

NDICE DE PLASTICIDAD NP

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

10 15 20 25 30 35 40

CO

NT

EN

IDO

DE

HU

ME

DA

D (

%)

NUMERO DE GOLPES

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES

25

NO EXISTE PUNTOS SUFICIENTES PARA DETERMINAR EL LMITE LQUIDO, POR LO QUE LA MUESTRA NO PRESENTA LMITES

DE CONSISTENCIA.



CIMENTACIONES 8

La muestra 2 no presenta un ndice de plasticidad, ya que se trata de

una muestra de arena y por lo tanto no se pudo obtener los Lmites de

Atterberg.

1.1.3.3. ENSAYO GRANULOMTRICO:

a. Muestra 1:

El grfico muestra un suelo pobremente graduado que est fuera de los lmites de

aceptacin.

b. Muestra 2:



CIMENTACIONES 9

El grfico muestra un suelo mal graduado que est dentro de los lmites de

aceptacin.



CIMENTACIONES 10

1.2. METRADO DE CARGA



CIMENTACIONES 11

1.3. EFECTO DE SISMO

De acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificacin Ssmica del Per, segn la nueva Norma

Sismo Resistente ( NTE E-030) y del Mapa de Distribucin de Mximas Intensidades

Ssmicas observadas en el Per, presentado por Alva Hurtado (1984), el cual se bas

en isosistas de sismos peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos

histricos y sismos recientes; se concluye que el rea en estudio se encuentra

dentro de la Zona de moderada sismicidad (Zona 2), existiendo la posibilidad de

que ocurran sismos de intensidades tan moderada "Mapa de Distribucin de

Mximas Intensidades Ssmicas").

De acuerdo con la nueva Norma Tcnica NTE E-30 y el predominio del suelo

bajo la cimentacin, se recomienda adoptar en los Diseos Sismo-Resistentes

para las obras no lineales como son reservorios, y obras menores, los siguientes

parmetros, segn la siguiente.

FACTORES DE ZONA ( Z )

ZONA DEPARTAMENTO FACTOR DE ZONA - Z (g)

2 PASCO 0,3

La regin de

Pasco est en la

zona 2



CIMENTACIONES 12

CATEGORIA DE LAS EDIFICACIONES ( U )

CATEGORIA DESCRIPCIN FACTOR U

C Edificaciones comunes, cuya falla ocasionara prdidas de cuanta intermedia como viviendas, oficinas, hostales, restaurantes, depsitos e instalaciones industriales cuya falla no acarree peligros adicionales de incendios, fugas de contaminantes, etc.

1.5

Edificaciones Comunes

CALCULO DE LAS REACIONES EN LAS ZAPATAS

CONCEPTOS GENERALES.

Los momentos debido a cargas horizontales de sismo si pueden ser importantes

sobre todo cuando se usan muros de cortante (placas) que absorben gran

porcentaje de la fuerza horizontal total. Sin embargo deben indicarse que los

momentos obtenidos en las bases de las estructuras surgen generalmente que

las estructuras estn empotradas en la cimentacin.

CATEGORIA DE LAS EDIFICACIONES ( S )

TIPO DESCRIPCIN Tp (S) S

S2 SUELOS INTERMEDIOS Se clasifican como de este tipo los sitios con caractersticas intermedias entre las indicadas para los perfiles S1 y S3

0,6 1,2



CIMENTACIONES 13

METODOLOGIA USADA.

Se basa en el uso del software (ETAPS .vr.15), para el clculo de las fuerzas y de

los momentos en tres dimensiones que actan por la accin del sismo (llamado

fenmeno envolvente).

OBJETIVO DE DISEO.

Hallar los momentos y las reacciones que intervienen en dichas zapatas por

el efecto de la carga general.

PROCEDIMIENTOS DE CALCULOS

Se realiza el pre dimensionamiento de toda la estructura, para la cual se

necesita el resultado obtenido y se introduce en dicho software.

Debemos de tener en cuenta que segn el reglamento nacional de

edificaciones (RNE) las cargas aplicadas esttico, ltimo y sismo tienen

implicancia en el resultado de las reacciones.

A continuacin se detalla los resultados obtenidos del software.



CIMENTACIONES 14



CIMENTACIONES 15

1.4. DESCRIPCIN DE LOS ENSAYOS IN - SITU REALIZADOS

1.4.1. MTODO DEL CONO DE ARENA (ASTM D1556-64)

a. OBJETIVO:

OBJETIVO GENERAL:

- Determinar el peso especfico del suelo.

- El ensayo permite obtener la densidad de terreno.

OBJETIVO ESPECIFICO:

- Aprender el mtodo del cono de arena en el trabajo de campo.

b. INTRODUCCIN

Un suelo natural o compactado requiere la determinacin de la densidad in situ. En la mayora

de los proyectos, esta verificacin se logra con el cono de arena o por el densmetro nuclear.

Este mtodo (cono de arena) a utilizar establece un procedimiento para determinar en

terreno la densidad de suelos cuyo tamao mximo absoluto de partculas sea menor o

igual a 50 mm (2) se utilizara el cono convencional, y menor o igual a 150 mm (6) en

el otro. Se utilizara el macrocono.



CIMENTACIONES 16

El cono convencional utilizado en este ensayo es un aparato medidor de volumen,

provisto de una vlvula cilndrica de 12,5 mm de abertura, que controla el llenado de un

cono de 6 de dimetro y 60 de ngulo basal. Un extremo termina en forma de embudo

y su otro extremo se ajusta a la boca de un recipiente de aproximadamente 5 lts de

capacidad. La vlvula debe tener topes que permitan fijarla en su posicin

completamente cerrada o completamente abierta.

El aparato debe llevar una placa base para facilitar la ubicacin del cono de densidad,

permite reducir prdidas al transferir el suelo desde la perforacin al envase Y

proporciona una base ms slida en suelos blandos. Esta placa debe considerarse como

parte constituyente del cono de densidad durante el ensaye.

El cono de arena convencional puede usarse con perforaciones de ensaye de

aproximadamente 3 litros.

La arena normalizada se compone de partculas cuarzosas sanas, sub redondeadas, no

cementadas y comprendidas entre 2mm y 0,5 mm. Debe estar lavada y seca en horno

a 110+- 5C, para el ensayo.



CIMENTACIONES 17

c. EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR:

PARA CALIBRACIN DE LOS EQUIPOS PARA TERRENO

-Cono de densidad convencional. -Pala (para despejar)

-Vidrio de 20x20 cm. (para calibrar depsito). -Cincel o punto.

-Arena normalizada de ensaye. (previamente

tamizada, lavada y seca)

-Brocha.

-Depsito para calibracin de arena. -Huincha de medir.

-Balanza (20 kg) -Banco o piso para sentarse.

-Termmetro. -Placa base.

-Regla metlica para enrase. -Cono de densidad.

-Brocha. -Bolsas o recipientes.

-Placa base. -Arena normalizada (aprox. 8,00 kg.)

-Fichas de registro de datos (formato 8.102.9.C

del manual de carreteras).

-Pala jardinera o cucharn.

d. PROCEDIMIENTOS REALIZADOS EN CAMPO:



CIMENTACIONES 18

1. Seleccionamos el lugar para

efectuar el ensayo, en nuestro caso

fue realizado 2 veces, dentro de la

calicata ya excavada a una

profundidad mayor a 1.60m y la otra

al costado de la calicata a una

profundidad de 60 cm.

Se prepara la superficie nivelndola

o emparejndole y quitando el

material vegetal, para conseguir

buen asentamiento de la placa

2. Colocamos la placa base sobre la

superficie nivelada.



CIMENTACIONES 19

3. Procedemos a excavar dentro de

la abertura de la placa base,

iniciando la excavacin con un

dimetro menor (desde el centro) y

afinando luego hacia los bordes, La

profundidad de excavacin en este

caso fue de 10 cm. Al ejecutar la

excavacin de debe tener cuidado

de no alterar las paredes del suelo

que delimitan la perforacin y evitar

desmoronar los costados.

4. Se asienta el aparato de densidad

sobre la placa, se abre la vlvula y se

cierra una vez que la arena ha

dejado de fluir.

5. Cuando la arena ya haya llegado

al borde de la placa se procede a

retirar el cono.



CIMENTACIONES 20

6. Se determina y registra la arena

contenida en la perforacin del

ensayo.

Se recupera la arena del ensayo y se

coloca sobre una bolsa para su

posterior peso.

7. La arena recuperada se vuelve a

llenar en el cono.



CIMENTACIONES 21

e. RESULTADOS DEL ENSAYO DEL CONO DE ARENA

MUESTRA N1

DENSIDAD IN SITU

MTODO DEL CONO DE ARENA ( MTC E - 117 - ASTM D - 1556 )

PROYECTO : CONSTRUCCIN DE UN EDIFICIO

COMERCIAL Y HOTEL

UBICACIN : PUCAYACU

CALICATA:

SOLICITANTE : GRUPO: "X-MEN" C 1

FECHA : 06/12/2014 MUESTRA:

PROFUNDIDAD ( cm ) : 10 cm M 1

DENSIDAD DE CAMPO

1 Peso de frasco + arena ( g ) 6055

2 Peso de frasco + arena que queda ( g ) 3297

3 Peso de arena empleada ( g ) 1 - 2 2758

4 Peso de arena en el Cono y Placa ( g ) 0

5 Peso de arena en el hoyo ( g ) 3 - 4 2758

6 Peso unitario de la arena ( g /cm3

) 1.42

7 Volumen del hoyo ( cm3 ) 5 / 6 1942

8 Peso del recipiente + suelo hmedo ( g ) 3815



CIMENTACIONES 22

9 Peso del recipiente ( g ) 4

10 Peso del suelo hmedo ( g /cm3

) 8 - 9 3811

11 Densidad del suelo hmedo ( g /cm3

) 10 / 7 1.96

HUMEDAD NATURAL

N Tarro 1

12 Peso de Tarro + Suelo hmedo (g) 69.30

13 Peso de tarro + Suelo seco (g) 63.50

14 Peso de agua (g) 12 - 13 5.80

15 Peso del tarro (g) 1.50

16 Peso del suelo seco (g) 13 - 15 62.00

17 Contenido de Humedad (%)

(14 * 100) /

16 9.35

18 Densidad del suelo seco (g/cm3) (11*100)/(17+

100) 1.79



CIMENTACIONES 23

MUESTRA N2

DENSIDAD IN SITU

MTODO DEL CONO DE ARENA ( MTC E - 117 - ASTM D - 1556 )

PROYECTO : CONSTRUCCIN DE UN EDIFICIO COMERCIAL Y HOTEL

UBICACIN : PUCAYACU CALICATA:

SOLICITANTE : GRUPO: "X-MEN" C 1

FECHA : 06/12/2014 MUESTRA:

PROFUNDIDAD ( cm )

: 10 cm M 2

DENSIDAD DE CAMPO

1 Peso de frasco + arena ( g ) 6095

2 Peso de frasco + arena que queda ( g ) 3188

3 Peso de arena empleada ( g ) 1 - 2 2907

4 Peso de arena en el Cono y Placa ( g ) 0

5 Peso de arena en el hoyo ( g ) 3 - 4 2907

6 Peso unitario de la arena ( g /cm3 ) 1.42

7 Volumen del hoyo ( cm3 ) 5 / 6 2047

8 Peso del recipiente + suelo

hmedo ( g ) 3844

9 Peso del recipiente ( g ) 4



CIMENTACIONES 24

10 Peso del suelo hmedo ( g /cm3 ) 8 - 9 3840

11 Densidad del suelo hmedo ( g /cm3 ) 10 / 7 1.88

HUMEDAD NATURAL

N Tarro 1

12 Peso de Tarro + Suelo hmedo (g) 43.00

13 Peso de tarro + Suelo seco (g) 41.50

14 Peso de agua (g) 12 - 13 1.50

15 Peso del tarro (g) 1.50

16 Peso del suelo seco (g) 13 - 15 40.00

17 Contenido de Humedad (%) (14 * 100) / 16 3.75

18 Densidad del suelo seco (g/cm3) (11*100)/(17+100) 1.81

f. CONCLUSIONES

- Se debe ser muy preciso en anotar las cantidades con sus unidades y

decimales correspondientes, ya que es muy fcil calcular equivocadamente.

- Se debe contar con los equipos adecuados y en buenas condiciones, sin

abolladuras, sin perforaciones, balanzas calibradas, para obtener buenos y

exactos resultados.

- Utilizar los mismos instrumentos durante la calibracin y el terreno para no

tener variaciones en los resultados.



CIMENTACIONES 25

1.4.2. PENETRACION DINAMICA DE CONO (DCP)

El segundo ensayo in situ que realizamos en el campo fue de PENETRACION DINAMICA DE CONO

DCP (ASTM D 6951), que nos permite medir la penetracin dinmica por golpes, a travs del

terreno natural o suelo de fundicin. Este ensayo es un mtodo no destructivo capaz de medir

la capacidad estructural in situ del suelo de fundicin.

a. DESCRIPCIN DEL DCP:

El equipo DCP consiste de los siguientes componentes:

Una barra de acero de 39.4 pulg. (5/8) de dimetro, con un cono de acero

temperado de 60 grados y 0.79 pulg. de dimetro.

CONO

VARILLA DE ACERO DULCE

5/8 PULG DE DIAMETRO

VARILLA DE 39.4 PULG



CIMENTACIONES 26

Un martillo de 4.6 kg con dos manivelas de 200gr cada una lo cual el mazo pesa

5 kg, el cual es soltado de una altura de 22.6 pulg, un yunque y una

empuadora.

0.79

PULG

ANGULO DEL CONO 60

Manivela de 200

gr

Manivela de 200

gr

Martillo de 4.6

kg

22.6 PULG

YUNQUE

MARTILLO



CIMENTACIONES 27

b. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO:

Para realizar el ensayo del DCP tuvimos que registra las medidas de penetracin que son

de 55mm, 125mm, 175mm, 230mm, 310mm, 375mm, 435mm, por lo cual de acuerdo

a estas medidas que se penetra en el suelo se tendr que contar el nmero de golpes.

El ensayo se realiz en la parte superficial y en el fondo de la calicata.

Ejecucin del ensayo en la parte

superficial.

Ejecucin del ensayo en el fondo de

la calicata.



CIMENTACIONES 28

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO:

Colocamos el equipo DCP verticalmente sobre el primer estrato del suelo, ya que en el

terreno encontramos material orgnico, excavamos hasta conseguir el estrato del

suelo para colocar el equipo.

Se sostiene el DCP en una posicin vertical. El operador levanta el martillo hasta que

solamente haga un ligero contacto con el mango y luego se suelta el martillo en cada

libre y se deja que impacte sobre el ensamble de yunque. La cantidad de impactos y

la penetracin correspondiente son registrados.

Excavacin del material orgnico.



CIMENTACIONES 29

Extraccin Luego de completar la prueba, el DCP es extrado golpeando el mazo

hacia arriba contra la empuadura.

Se realiz el ensayo in situ con el instrumento DCP (Penetrmetro

Dinmico de Cono) en el cual este instrumento nos ayudara a calcular

el CBR.



CIMENTACIONES 30

c. RESULTADOS DEL ENSAYO PENETROMETRO DINMICO DE CONO

d. CONCLUSIONES

- Se debe ser muy preciso en anotar las cantidades de nmero de golpes de

acuerdo a las mediciones de penetracin, as para obtener los resultados del

CBR ms precisos.

- El instrumento del DCP es utilizado esencialmente para evaluar la resistencia

de suelos tanto no disturbados como compactados y estimar un valor de CBR

en campo.

PROMEDIO

CBR %

(CDP)

41.89



CIMENTACIONES 31

1.5. CLCULO DE LA COHESIN Y EL NGULO DE FRICCIN



CIMENTACIONES 32



CIMENTACIONES 33



CIMENTACIONES 34

1.6. MTODOS APLICADOS PARA DETERMINAR LA CARGA LTIMA

FRMULA GENERAL

1.6.1. MTODO DE TERZAGHI

0 10.8

5 12.2

10 14.7

15 18.6

20 25

25 35

30 52

35 82

40 141

45 298

(

2) =

=2

2 2 (45 +2)

= ( 1)

=

2 (

2 1)

= +1

2 +

= (0.75

2)



CIMENTACIONES 35

1.6.2. MTODO DE BELL

= 45 +

2

1.6.3. MTODO DE MEYERHOF

1. Factores de Capacidad de Carga:

2. Factores de Forma:

Para =0 Para >10

3. Factores de Profundidad:

Para =0 Para >10

= 2 (45 +

2)

= ( 1)

= 1.8 ( 1)

= 2 (45 +

2) = 1 + 0.2 (

)

= = 1 = = 1 + 0.1 (

)

= 1 + 0.2 (

)

= = 1 = = 1 + 0.1 (

)

= 5

= 2 ( + 3)

= 4)



CIMENTACIONES 36

4. Factores de Inclinacin:

1.6.4. MTODO DE BRINCH HANSEN



2.1. Suelo con y C 2.2. Suelo con C (=0)

3. Factores de Inclinacin (Carga):

3.1. Suelo con y C

= = (1

90)

2

= (1

)

2

= 2 (45 +

2)

= ( 1)

= 1.8 ( 1)

= 1 0.4 (

)

= 1 + (

) (

)

= 1 + (

)

= 0.2 (

)

= 0 ( )

= [1 0.7

+ cot ]

5

= [1 0.5

+ cot ]

5



CIMENTACIONES 37

, > 0

3.2. Suelo con C (=0)


4.1. Suelo con y C

a. d b


a. d b

1(/) =

= [1

1]

=

1

2

1

2 1 (

)

= 1.0

= 1 + 0.4 (/)

= 1 + 2 (1 )2 (/)

= 1.0

= 1 + 0.4 1(/)

= 1 + 2 (1 )2 1(/)

= 0.4 (/)

= 0.4 1(/)



CIMENTACIONES 38

1.6.5. METODO DE VESIC



2.1. Suelo con y C 2.2. Suelo con C (=0)

3. Factores de Inclinacin (Carga):

3.1. Suelo con y C

, > 0

= 2 (45 +

2)

= ( 1)

= 1.8 ( 1)

= 1 0.4 (

)

= 1 + (

) (

)

= 1 + (

)

= 0.2 (

)

= 0 ( )

= [1 0.7

+ cot ]

5

= [1 0.5

+ cot ]

5

= [1

1]



CIMENTACIONES 39



4.1. Suelo con y C

c. d b


c. d b

1(/) =

=

1

2

1

2 1 (

)

= 1.0

= 1 + 0.4 (/)

= 1 + 2 (1 )2 (/)

= 1.0

= 1 + 0.4 1(/)

= 1 + 2 (1 )2 1(/)

= 0.4 (/)

= 0.4 1(/)



CIMENTACIONES 40

1.7. CLCULO DEL ASENTAMIENTO

1.7.1. INTRODUCCIN

Cuando el terreno sobre el cual se desplanta una estructura por una capa de arcilla, por lo

general se deben tomar precauciones necesarias de evitar que la estructura sufra asentamientos

excesivos. Debido a la consolidacin gradual de la arcilla es causa de asentamientos, en muchas

ocasiones estas son no previstas. Por ello se han elaborado mtodos y teoras que permiten

estimar la magnitud y distribucin de los asentamientos, de tal manera que si se considera que

estos resultan excesivos, se pueda modificar el proyecto de cimentacin.

1.7.2. MARCO TEORICO.

El asentamiento tiene por tres razones:

Asentamiento uniforme

Inclinacin

Asentamiento No Uniforme.

Existen asentamientos mximos y asentamientos diferenciales. El asentamiento diferencial se

caracteriza por la distorsin angular. El asentamiento admisible depende de muchos factores,

tal como se ilustra en la Tabla 14.1 y la Fig.14.8 de Lambe y Whitman.

a. Relacin entre Asentamiento y Dao

Tiene mayor importancia el asentamiento diferencial que el total, aun cuando es ms difcil

estimar el diferencial. Lo anterior es debido a que la magnitud del diferencial depende del suelo

y la estructura.

Usualmente se establecen relaciones entre la distorsin mxima y el asentamiento diferencial

mximo, luego se tiene relaciones entre el asentamiento diferencial mximo y el asentamiento

mximo de una zapata.

Usualmente se especifica para zapatas de edificios comerciales un asentamiento total admisible

de 1 pulgada. (Ing. Alva Cimentaciones.)

b. Mtodos de estimacin de asentamientos.

Todos los mtodos disponibles se basan en aplicaciones empricas de la teora de elasticidad.



CIMENTACIONES 41

Se realizan dos simplificaciones generales.

a. Las deformaciones son pequeas e independientes del tiempo (a masa constante).

b. Los esfuerzos y las deformaciones se relacionan linealmente.

La aplicacin de la teora de elasticidad es emprica porque se realizan ciertas modificaciones

(Generalmente a las propiedades del material utilizadas en el anlisis) para hacer las

simplificaciones menos restrictivas.

De la teora elstica, = f (carga, geometra y constantes elsticas). As, puede ser evaluado si

las constantes elsticas se miden. Pero las propiedades esfuerzo-deformacin de suelos

dependen de varios factores (condicin de esfuerzo inicial, historia de esfuerzos, sistema de

esfuerzos aplicados, nivel de esfuerzos, velocidad de aplicacin), y por consiguiente las

propiedades elsticas no pueden ser determinadas en un ensayo arbitrario. En otras palabras,

el comportamiento esfuerzo-deformacin de los suelos es bastante diferente de lo que se asume

para obtener las soluciones de la teora elstica.

Lo que usualmente se hace es asumir que la teora elstica predice correctamente los cambios

debidos a las cargas aplicadas, y que las constantes elsticas" pueden obtenerse al realizar los

ensayos de laboratorio apropiados. Tradicionalmente, el asentamiento de arcillas saturadas se

considera en tres fases:

i = asentamiento inicial, debido a la deformacin a volumen constante.

c = asentamiento por consolidacin, ocurre al escapar la presin de poros del suelo y transferir

la carga al esqueleto del suelo.

s = consolidacin secundaria, la compresin que ocurre a esfuerzo efectivo constante, despus

que se disipa la presin de poros.

c. Asentamiento inmediato, Inicial o elstica.

Los mtodos ms comunes emplean varias integraciones de la solucin de Boussinesq para

determinar el asentamiento de una carga puntual en la superficie de un semi-espacio

homogneo, isotrpico y elstico.

d. Asentamiento por Consolidacin.



CIMENTACIONES 42

Esta disipacin de presin intersticial debida al flujo de agua hacia el exterior se denomina

consolidacin.

i. Proceso de consolidacin.

El proceso que tiene dos consecuencias:

Reduccin del Volumen de poros y Asentamientos.

El aumento de la presin efectiva, y un incremento en la resistencia del suelo.

El proceso de consolidacin se desarrolla en todos los suelos, pero es ms importante en

aquellos donde la permeabilidad es baja (suelos cohesivos). Es necesario predecir:

el asentamiento total de la estructura.

el tiempo en que producir dicho asentamiento.

ii. Clculo del Asentamiento por Consolidacin Primaria.

Debido a la heterogeneidad de los suelos, resulta imposible definir expresiones matemticas

que permiten calcular exactamente los asentamientos, para de determinar los asentamientos

que sufre el suelo. Los tiempos de consolidacin de una muestra sometida a consolidacin, sin

embargo los parmetros que definen las propiedades de la compresibilidad son idnticos en

ambos casos, esto resulta ventajoso en el anlisis de asentamientos.



CIMENTACIONES 43

Se deber tener en cuenta el espesor de suelo que est consolidado.

iii. Consolidacin Secundaria.

Se asume que no comienza sino hasta despus que termina la consolidacin primaria. Se asume

que existe una relacin lineal entre el asentamiento y el logaritmo del tiempo.

RS = e/ log t = cambio en relacin de vacos por logaritmo del ciclo de tiempo.

Una vez determinado la consolidacin primaria del suelo, la estructura continua asentndose

por algn tiempo, debido a la carga aplicada. Este es producido por la consolidacin secundaria

del suelo y puede durar muchos aos. Al finalizar la consolidacin secundaria, el suelo ha

alcanzado una nueva condicin de Ko (coeficiente de esfuerzo lateral en deformacin

unidimensional).

Es necesario tomar el incremento de carga suficientemente grande para determinar la

pendiente de este tramo de la curva (coeficiente de consolidacin secundaria).



CIMENTACIONES 44

1.7.3. PROCEDIMIENTO DE CLCULO DE ASENTAMIENTOS.

Los datos utilizados para el clculo de asentamientos son empleados en la frmula de

asentamiento inmediato, porque el tipo de suelo identificado en el campo donde realizamos

nuestro estudio es: el primer estrato es grava mal graduada con limo, y el segundo arena limosa.

Donde no se considerara los asentamientos por consolidacin por que no son suelos finos

uniformes.

a. Datos usados.

1. Dimensiones de la zapata diseado segn el mtodo de Vesic

2. Mdulo de poisson ()

3. Mdulo de elasticidad (E)

4. Factor de forma (If)

5. Carga de la estructura aplicada en ese punto (qs).

b. Formula usada.

" = ( (1 ))/

Esta frmula es usada para asentamientos inmediatos, porque el tipo de suelo identificado es

un suelo con contenido de grava, arena y limo.

Donde:

c. Datos obtenidos.

Los datos se han procesado en la hoja de clculo de Excel la cual se obtuvieron el siguiente dato.

ST = 2.08 cm

Donde :

ST : Asentamiento Total

ST= + +



CIMENTACIONES 45

Si : Asentamiento Inmediato

Scp : Asentamiento por Consolidacin Primaria

Cs : Asentamiento por Consolidacin Secundaria

d. Clculo de Asentamiento Inmediato

= 2.08 cm

= 0.002

E = 7500 Tom/m2

qs = 67.27 Tom/m2

L = 2.54 m

B = 1.7 m

If =

Centro :

Is = 1.37

Esquina:

Is = 0.68

= (1 )

Is= 0.62 ln (

)+1.12

Is= 0.31 ln (

)+0.56



CIMENTACIONES 46

Distorsin angular = 1

500

e. Interpretacin y comparacin de resultados con respecto a asentamientos

Mximos.

Sabemos segn el Reglamento Nacional de Edificaciones que en todo EMS se deber indicar el

asentamiento tolerable que se ha considerado para la edificacin o estructura motivo de

estudio, en esta ocasin el asentamiento diferencial no debe ocasionar una distorsin angular

mayor que la indicada en la tabla N 8 del reglamento o de la figura del libro de Lambe.



CIMENTACIONES 47

Una vez determinado la distorsin angular, mediante un Abaco determinamos el

asentamiento diferencial mximo.

Interpolando se consigue un asentamiento diferencial mximo de:

Asentamiento diferencial mximo =2.4 cm

Mediante otro Abaco del libro de Lambe se puede calcular el asentamiento mximo, una

vez obtenido el asentamiento diferencial mximo.



CIMENTACIONES 48

Asentamiento mximo = 2.4 cm

Interpolando se obtiene un asentamiento mximo de:

f. Consideraciones del ingeniero ALVA en el asentamiento mximo.

Usualmente se especifica para zapatas de edificios comerciales un asentamiento total admisible

de 1 pulgada. (Ing. Alva Cimentaciones).

1.7.4. CONCLUSIONES.

el asentamiento se encuentra dentro del rango, donde no excede al asentamiento

mximo.

Las consideraciones del Ing. ALVA. Es semejante al grfico de Bjerrum81963) basados

en datos presentados por SKEMPTON y MAC DONALD (1956), segn el libro de lambe.

no se han calculado los asentamientos por consolidacin porque en el caso de nuestros

estudios de mecnica de suelos se encuentran suelos gruesos en su mayora.



CIMENTACIONES 49

1.8. DISEO DE FACTOR DE SEGURIDAD GLOBAL

1. CAPACIDAD DE CARGA 2. VUELCO

3. DESLIZAMIENTO 4. ASENTAMIENTO ADMISIBLE

Q = RESISTENCIA DEL SUELO N = CARGA APLICADA

. . =

1.5

. . =

1.5



CIMENTACIONES 50

Distorsin angular = 1

500

II. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES:

Puede observarse que el valor obtenido por medio de la ecuacin de Terzaghi no toma

en cuenta la resistencia al cortante proveda por el suelo, sin embargo a pesar de ello su

valor es bastante conservador y nos permite dar una primera evaluacin acerca de la

capacidad de carga.

Vesic recomend que los factores de profundidad no sean utilizados para cimentaciones

superficiales (Df/B 1) debido a la incerteza en la sobrecarga. Sin embargo estamos

considerando estos valores mostrados en su ecuacin a pesar de la recomendacin.

Para el clculo de factor de seguridad global se ha considerado las cargas ltimas (qbr)

obtenidas utilizando los mtodos de Brinch Hansen y Vesic dada la complejidad y

teniendo en cuenta la estructura que se planea edificar.

El asentamiento total hallado fue de 2.08 cm

Sabemos que segn el Reglamento Nacional de Edificaciones que en todo EMS se deber

indicar el asentamiento tolerable que se ha considerado para la edificacin.

Asentamiento mximo obtenido es de 2.4cm.

No se han calculado los asentamientos por consolidacin porque en el caso de nuestros

estudios de mecnica de suelos se encuentran suelos gruesos en su mayora.

Conclusiones de los mtodos de carga:

Representa el lmite de seguridad para un edificio

en los que no son admisibles grietas.



CIMENTACIONES 51

De los datos podemos apreciar que la carga admisible ms favorable para nuestro

anlisis es el del mtodo de Vesic.

En nuestro trabajo no existe nivel fretico.

Con respecto a los datos que anteriormente obtuvimos de los EMS aledaos, nos sala

una carga de soporte del suelo pequea referente a la carga aplicada que va a soportar

la cimentacin en anlisis, por ende se ha concluido que no es factible usar datos

aledaos de otros EMS.

RECOMENDACIONES:

La ecuacin de Terzaghi es de fcil manejo, particularmente para bases con una carga

vertical y Df/B 1, tambin puede utilizarse para cimentaciones profundas pero

ajustando los factores N (factores de capacidad de carga).

El factor q = Df puede ser tomado como sobrecarga efectiva, esfuerzo efectivo o

presin intergranular, en el caso de un nivel fretico cercano, los mtodos propuestos

son una simplificacin de esta consideracin.



CIMENTACIONES 52

III. ANEXOS

3.1. EL COEFICIENTE DE BALASTO

La ingeniera de fundaciones, al igual que otras ramas de la ingeniera civil posee en la actualidad

ms recursos de diseo, debido principalmente al avance de la tecnologa en lo que se refiere a

programas computacionales. Estos son exactos en sus soluciones, pero su eficiencia depende de

la calidad y correcto ingreso de los datos. Tal es el caso del coeficiente de balasto s K el cual

deber ser correctamente obtenido y utilizado para ser ingresado en un programa

computacional.

Por lo expuesto anteriormente se precisa de un estudio del coeficiente de balasto s K que

proporcione mayores luces sobre su obtencin e influencia en la economa y seguridad del

diseo de fundaciones.

3.1.1. DEFINICIN DEL COEFICIENTE DE BALASTO

Entonces el coeficiente de balasto es una relacin conceptual entre la presin y la deformacin

del suelo que es muy usada en el anlisis estructural de fundaciones, generalmente para zapatas

continas, vigas, losas de fundacin y varios tipos de pilotes.

La deformacin de un suelo depende su coeficiente de comprensibilidad; en el caso de

los suelos cohesivos depende la permeabilidad, de la historia de cargas del depsito de

suelos y de su relacin de vacos. Los suelos no se comportan elsticamente, su

comportamiento es visco elstico tal como puede apreciarse en los resultados del

ensayo triaxial efectuado, por lo tanto; un suelo real no tiene el comportamiento de un



CIMENTACIONES 53

material elstico. Sin embargo, es prctica usual disear las placas de cimentacin

modelando el suelo mediante una cama de resortes, por lo que de acuerdo a lo

solicitado se presenta el valor del coeficiente de balastro ks; el valor ks se calcula a partir

de la ecuacin propuesta de Vesic (1961).

3.1.2. COEFICIENTE DE BALASTO OBTENIDO MEDIANTE LOS MDULOS DE

ELASTICIDAD

Donde:



CIMENTACIONES 54

3.1.3. COEFICIENTE DE BALASTO OBTENIDO MEDIANTE LA CAPACIDAD

LTIMA DE CARGA.

Fue propuesto por Bowles, y se basa en la siguiente expresin:

Dnde: qu = Es la capacidad ltima de carga expresado en kN / m2. El valor de 40 est dado para

un asentamiento de H = 25.4mm. Para H = 6,12 ,20mm, etc. Este factor puede ser ajustado

a 160, 83,50, etc. El valor de 40 es razonablemente conservador pero puede asumirse pequeos

desplazamientos.

3.1.4. COEFICIENTE DE BALASTO OBTENIDO SEGN LA CLASIFICACIN

DEL SUELO



CIMENTACIONES 55

En la Tabla [2.18]. Se presentan algunos valores referenciales de este coeficiente para diferentes

tipos de suelos, segn la clasificacin del sistema unificado de suelo.

Tabla [2.18] Correlacin entre el tipo de suelo y el coeficiente de balasto.

(Fuente: Cimentaciones de concreto armado en edificaciones, Julio Rivera pag.107)

3.1.5. RELACIN ENTRE CAPACIDAD LTIMA DE CARGA Y COEFICIENTE DE

BALASTO.

La relacin entre la capacidad admisible del suelo y el coeficiente de balasto se muestra en la

tabla [2.19]. Esta es una tabla con diferentes valores del mdulo de reaccin del suelo (conocido

tambin como Coeficiente de Balasto o Modulo de Winkler) en funcin de la resistencia

admisible del terreno en cuestin. Estos valores de la constante elstica del terreno estn dados

en kg/cm3 y la resistencia del suelo debe ser en kg/cm2.

Esta tabla es un resumen de diferentes trabajos que han realizado el Prof. Terzaghi y otros cinco

ingenieros connotados (en diferentes pocas). Y se la puede encontrar en la Tesis de maestra

Interaccin Suelo-Estructuras: Semi-espacio de Winkler, Universidad Politcnica de Catalua,

Barcelona- Espaa. 1993 (Autor Nelson Morrison).



CIMENTACIONES 56

3.1.6. CALCULANDO EL COEFICIENTE DE BALASTO CON EL METODO CON EL

MODULO DE ELASTICIDAD

DATOS:

F`c 210 kg/cm2

Es 1400 tn/m2

u 0.15

ks 17.186701 kg/cm3



CIMENTACIONES 57

EL COEFICIENTE DE BALASTRO

RECOMENDADA ES 20 kg/cm3

3. informe final de cimentaciones

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