I. INTRODUCCION

Mediante este informe daremos a conocer el cálculo del asentamiento de la construcción, que se encuentra ubicado en la facultad de ingeniería civil de la ciudad universitaria.

Obteniendo de esta manera resultados mediante la medición con ayuda del nivel de ingeniero, y el otro método a emplear es mediante la fórmula de Meyerhof, con datos del expediente, haciendo comparaciones respectivas de los resultados de ambos métodos.

Finalmente dentro de las características del diseño de cimentaciones del proyecto, se mencionan los siguientes datos: todas las columnas están centradas en las zapatas, la profundidad de desplante es de Df=1.5m, la presión admisible, el factor de seguridad adoptado para el proyecto es de FS=3 y el asentamiento máximo tolerable que efectuaremos a continuación.

II. DATOS DEL TERRENO

II.1. Topografía del Terreno

Por lo general, la pendiente promedio de la superficie del proyecto y alrededores es menor al 7%, este declive se manifiesta naturalmente y en forma paralela a las aulas de la facultad de ingeniería civil. (Expediente Técnico de la Obra1)

II.2. Geología

II.2.1. Características Geológicas

La cordillera tangarana: Corresponde a las penúltimas estribaciones de la cordillera oriental, alcanzado una altura máxima de 1200 m.s.n.m. presenta una topografía variada, de fuerte a extremadamente empinada. Asociadas a esta unidad existen fallas geológicas que corren paralelas a esta cadena de cerros.

La cordillera escalera: Es un levantamiento tectónico conformado por la cadena de cerros que separan el valle bajo mayo con el llano amazónico. (Expediente Técnico de la Obra1)

II.2.2. Geología Estructural

La zona de estudio está encuadrada estructuralmente al Oeste del Anticlinorium de Cahuapanas. Se caracteriza por los plegamientos amplios con planos axiales buzando hacia SW, acompañados de fallas principalmente de empuje y diapirismo. (Expediente Técnico de la Obra1)

II.2.3. Geología Local

La geología local en este sector está caracterizada por la presencia de depósitos cuaternarios de los tipos aluviales, fluvio-aluciales y colu-aluviales, principalmente estos materiales provienen principalmente de la cadena montañosa al este de la ciudad de Tarapoto, denominado cordillera azul. (Expediente Técnico de la Obra1)

1. Expediente Técnico de la Obra, Ejecutada por la Universidad Nacional de San Martín.

III. DATOS DE LA ESTRUCTURA

III.1. Características De La Estructura

Tanto el sistema estructural como la evaluación de cargas del proyecto, no están definidos a la fecha de elaboración del presente estudio por parte del proyectista, pero se sabe que el proyecto es del tipo “A”, no presentará instalaciones especiales y abarcará una superficie aproximada de 400.00 m2. (Área de estudio).

Por este hecho, la evaluación de la presión admisible se hizo asumiendo un sistema estructural típico de “Pórticos de Concreto Armado”, con una sobrecarga de 300 kg/m2 para el primer y segundo piso, con columnas cuadradas de 0.45 x 0.45 m2 de sección con la que se espera controlar desplazamientos relativos de entrepiso por la acción de las fuerzas sísmicas. La distancia de eje a eje que se asumió entre ellas es de 5.00 metros. Todas las columnas están centradas sobre las zapatas.

La altura de las columnas fueron respectivamente para el primer piso de 4.20 metros y del piso restante de 3.20 metros, además se proyectó losas aligeradas de un solo sentido y sobre estas cargas típicas para el metrado respectivo.

La zapata de concreto armado para efectos de cálculo de la presión admisible tendrá un peralte de 0.50 metros.

Con estas características asumidas, tenemos como resultante un peso total por servicio para una columna con área de influencia de 25 m2 de 75 Ton aproximadamente y para una columna adyacente a la ya mencionada de 43 Ton con un área de influencia de 13.63 m2. Este peso no considera el peso de la zapata.

Además, se considera un relleno estructural colocado en el lugar como reemplazo del suelo orgánico dispuesto en el lugar, se asume para este relleno una densidad húmeda de 2.20 g/cm3 equivalente al 95% de densidad máxima de compactación.

III.2. Lineamientos De Determinación Del Programa De Exploración

Se programó, que sobre la base de la superficie de la estructura a erigir, la ejecución de una calicata de 5.50 metros de profundidad la cual representa la profundidad activa de cimentación equivalente a una zapata de 2.00 metros de ancho con una profundidad de desplante de 1.50 metros (H = D f + 2B). Para la perforación con barrenos se programó perforar hasta los seis y cincuenta metros de profundidad para tener una referencia geotécnica de los suelos, en cuanto a resistencia y consistencia de los mismos, dentro de la zona de estudio.

III.3. Estabilidad De La Cimentación

La primera verificación que deberá efectuarse para el diseño y/o verificación de las estructuras proyectadas, es que la presión transmitida al terreno de cimentación no exceda la carga admisible propuesta. En el metrado de cargas, se deben considerar las cargas muertas, cargas vivas y momento actuantes, además, se debe verificar la estabilidad de la estructura de cimentación a consecuencia de la inestabilidad del suelo ante la ocurrencia de eventos sísmicos, tales como deslizamientos. En cuento a deslizamiento no se esperan problemas debido a la poca pendiente existente.

III.4. Parámetro De Diseño Para La Cimentación

Profundidad de desplante (Df): La profundidad de desplante, para los efectos de cálculo del esfuerzo último por corte, será de 1.50 metros de profundidad respecto al nivel natural del terreno mínimo.

Presión admisible (qadm): La presión admisible a una profundidad de cálculo Df= 1.50 metros, se calculará teniendo los datos del expediente sobre zapatas.

Esta presión admisible controla el efecto de carga de rotura por corte y asentamiento en la que no se permite grietas.

Factor de seguridad (FS): El factor de seguridad adoptado para el proyecto es de FS=3. Este factor contempla una falla por corte ante cargas estáticas.

IV. ASENTAMIENTO REFERIDO AL BM

BM: Vereda De La Facultad De Ingeniería Civil Y Arquitectura.

Altura Total: 2.05 m

Piso : 0.05 m

Falso Piso : 0.25 m

Viga : 0.75 m

Zapata : 0.50 m

Falsa Zapata: 0.50 m

Desnivel BM - Piso Terminado : 0.30 m

Nuevo Desnivel BM - Piso Terminado: 0.297 m

a) Cálculo del asentamiento:

Asentamiento= 0.30 – 0.297

Asentamiento= 0.003 m

Asentamiento= 0.3 cm

0.3cm<2.54 cm……ok (Reglamento Nacional de Edificaciones2)

2. Reglamento Nacional de Edificaciones, indica que el asentamiento máximo es de 2.54 centímetros.

V. MEMORIA DE CÁLCULO

Para el cálculo del esfuerzo admisible y del asentamiento de las zapatas de concreto armado de forma cuadrada y carga centrada, empleamos respectivamente la ecuación general de capacidad de carga propuesto por Meyerhof en 1963 y la ecuación de la teoría de la elasticidad, cuya relación de factor de influencia y la razón largo/ancho de la zapata fue establecida por Terzaghi en 1943.

Para el cálculo de la presión admisible, se tuvo presente las ecuaciones antes mencionadas, un factor de seguridad de 3, una falla del tipo corte local equivalente a una condición no drenada del suelo, una distorsión angular de a=1/500 y los siguientes parámetros geotécnicos de resistencia:

De la zapata a estudiar:

∅=23.00 °

C=0.09kg /cm2(Condición no drenada)

γ n=1.74g

cm3=1740 kg

m3 (Condición no drenada)

V.1. Tipo de cimentación:

Para el presente trabajo se ha seleccionado para el análisis de la cimentación, por razones de diseño y economía, cimientos superficiales del tipo zapatas de concreto armado con forma rectangular, las cuales soportaran solo cargas de servicio.

V.2. Profundidad de desplante:

La profundidad de desplante para los efectos del cálculo del esfuerzo admisible del terreno de fundación será de 1.50 metros.

NOTA: El cálculo del asentamiento se realizó específicamente para una zapata, ya que todas se encuentran en un solo nivel, y por ende el asentamiento es igual para todas. (Maestro de Obra encargado)

V.3. Determinación de la carga de rotura al corte y factor de seguridad.

La ecuación de Meyerhof, es:

qu´=C N cFcsFcd Fci+q N qFqsFqd Fqi+0.5 γB N γ F γsF γd F γi…. (1)

Donde:

c=Cohesión no Drenada

N c ,N q ,N γ=Factores adimensionales decapacidad decarga .

F cs ,Fqs ,F γs=factoresde forma.

F cd , Fqd , F γd=Factores de profundad .

F ci ,Fqi ,F γi=Factoresde inclinacion .

q=Presion por sosbrecargaefectiva

B=Dimension de la zapata cuadrada.

Qult=Cargaultima total que la cimentacion puede soportar .

Q=Carga vertical total de la columnaanalizada .

Desarrollo:

a) Datos de la zapata a estudiar, de acuerdo al expediente:

∅=23.00 °

C=0.09 kg

cm2=900 kg

m2

q=300 kg

cm2=3000000 kg

m2

B=2m

b) Como ∅=23.00 °.Por tabla tenemos:

N c=13.51

Nq=4.82

N γ=1.74

(Ingeniería de cimentaciones. Braja Das. Edición 2002)

c) Cálculo de los Factores de Forma

F cs=1+BL

N q

N c

=1+ 4.8213.51

=1.36

F cs=1+BLtg∅=1+ tg23 °=1.42

F γs=1+0.4BL

=1+0.4=1.40

d) Cálculo de los Factores de Profundidad

Condición:

Df

B≤1

1.52

≤1

0.75≤1…ok

F cd=1+0.4Df

B=1+0.4 (0.75)=1.30

Fqd=1+2 tg∅ (1−sen∅ )2Df

B=1+2 tg 23°(1−sen 23° )2 1.5

2=1.24

F γd=1

e) Cálculo de las Formas de Inclinación:

F ci=Fqi=(1− β°90 ° )

2

=1

F γi=(1− β°∅ ° )

2

=1

f) Reemplazando los valores en la Ec. (1):

qu´=(900 ) (13.51 ) (1.36 ) (1.24 ) (1 )+(3000000 ) (4.82 ) (1.42 ) (1.24 ) (1 )+0.5(1740)(2)(1.74)(1.40)(1)(1)

qu´=24.36 ton

m2

g) Cálculo de la Carga Admisible:

qadm=qu

FS=( 24.363 )=8.12 tonm2 =0.812kg /cm2

V.4. Cálculo del asentamiento.

Es preciso mencionar que los cálculos de asentamiento se han realizado considerando una cimentación rígida y esfuerzos transmitidos iguales a la capacidad de carga para la cimentación más crítica.

El cálculo que a continuación se presenta, pertenece solo a la estructura asumida a proyectar. La fórmula es la siguiente:

S=qi .B . (1−u2 ) .IwE s

(Ingeniería de cimentaciones. Braja Das. Edición 2002)

Donde:

S=Asentamiento total (cm )

q i=esfuerzo transmitido(ton /m2)

B=Anchode la cimentacion(m)

U=Relacionde Poisson=0.30

E s=Modulo deelasticidad=1000Ton/m2

Iw=factor de influencia(m /m)=0.56

Para la zapata a estudiar:

S=qs . B. (1−u2 ) .IwES

S=0.584cm<2.54 cm……ok

0.584 cm<2.54cm……ok (Reglamento Nacional de Edificaciones3)

3. Reglamento Nacional de Edificaciones, indica que el asentamiento máximo es de 2.54 centímetros.

VI. CONCLUSIONES

Las ecuaciones empleadas para calcular la carga de rotura y el asentamiento respectivo, son respectivamente:

La ecuación general de Capacidad de Carga propuesto por Meyerhof en 19963, y la ecuación de la Teoría de Elasticidad, cuya relación de factor de influencia y la razón largo/ancho de la zapata fue establecido por Terzaghi en 1943.

Para el cálculo, se emplearon un factor de seguridad de 3, una profundidad de desplante de 1.50 metros y una zapata rectangular de concreto armado con columna centrada soportando solo cargas de servicio.

Los parámetros geotécnicos de resistencia obtenidas de los ensayos de Corte Directo, que estuvieron indicadas en el expediente de la obra y recalcadas por la ingeniera residente en una consulta previa, son:

∅=23.00 °

C=0.09kg /cm2(Condición no drenada)

Con los parámetros geotécnicos y teniendo presente las cargas de servicio, obtuvimos la presión admisible:

qadm=0.812kg /cm2

Mediante el uso del nivel de ingeniero, se obtuvo un asentamiento de δ= 0.3 cm, mientras que empleando las fórmulas establecidas en el libro de Braja Das 2002 – Ingeniería de Cimentaciones, nos dio como resultado, un asentamiento de δ=0.584cm, esto quiere decir que el primer cálculo realizado es menor, por lo que afirmamos que el asentamiento de dicha construcción es mínima.

Damos por concluido que el asentamiento calculado está dentro del parámetro establecido según el Reglamento Nacional de Edificaciones, indicando que el asentamiento calculado deber ser menor que 2.54, siendo esto como máximo para no provocar distorsión angular mayor a α=1/500.

VII. ANEXOS

Para una mejor ilustración se presenta un cuadro con cálculos efectuados a diferentes profundidades de cimentación tomando el ancho de cimentación como un parámetro de resistencia.

CAPACIDAD ADMISIBLE DEL TERRENO TABULANDOProfundidad de desplante

Ancho de cimentación

Cimentación rectangular

Asentamiento

Df B σ δ1,00 1,00 0,672 0,4891,25 1,00 0,742 0,5401,50 1,00 0,812 0,5912,00 1,00 0,952 0,6932,50 1,00 1,092 0,795

La tabla de tabulación mostrada se ha calculado con la finalidad de sustentar las recomendaciones verticales posteriormente, para la profundidad y tipo de cimentación. (Expediente de la Obra)

En la imagen se muestra la excavación de la zapata de acuerdo a las medidas especificadas en el expediente técnico.

En la imagen se muestra la conexión entre las columnas y las vigas de cimentación antes de vaciarse el concreto.

Fotos

Se realiza el vaciado del concreto en las vigas de cimentación hasta la altura que se especifica en el expediente técnico y se verifica que estén en un mismo nivel.

En esta imagen se muestra la colocación de las columnas en una de las zapatas, las cuales tienen su base en las parrillas del solado.

La imagen muestra la excavación de cada una de las zapatas. Y para realizar la excavación de las zapatas el terreno debe estar nivelado

La colocación de la columna en la zapata es una tarea riesgosa que se realiza con sumo cuidado y precaución. Es importante que las columnas queden en equilibrio y en forma vertical lo más estrictamente posible.