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Estudio de Suelos con fines de
Cimentación del Proyecto:
Mejoramiento del Mercado
Modelo 3 de Octubre-Ampliación
Iquitos
IQUITOS – PERUDICIEMBRE DE 2011
ESTUDIO DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION PARA ELMEJORAMIENTO DEL MERCADO MODELO 3 DE OCTUBRE-
AMPLIACIÓN IQUITOS
INDICE
1.0 GENERALIDADES
2.0 GEOLOGIA REGIONAL DEL AREA DE ESTUDIO
3.0 ESTUDIOS REALIZADOS
3.1. INFORMACION PREVIA
3.1.1. TOPOGRAFIA
3.1.2. CLIMA
3.1.3. FENOMENOS DE GEODINAMICA EXTERNA
3.1.4. SISMICIDAD
3.1.5. DE LA OBRA A CIMENTAR
a) Características Generales
b) Usos Anteriores del Terreno
c) Datos de las Edificaciones Adyacentes
3.2. INVESTIGACION DEL CAMPO
3.2.1. DE LA OBRA A CIMENTAR
3.2.2. INVESTIGACION DEL SUBSUELO
3.2.2.1. TRABAJOS DE CAMPO
3.2.2.2. UBICACIÓN DE CALICATAS
3.2.2.3. TECNICAS DE EXPLORACION
3.2.2.4. RESUMEN DE RESULTADOS
3.3. ENSAYOS DE LABORATORIO
3.3.1. TECNICA Y NORMAS EMPLEADAS
3.3.2. CUADRO DE RESUMEN DE RESULTADOS DE
LABORATORIO.
4.0 PERFIL ESTRATIGRAFICO
4.1. GENERALIZACION DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO
4.2. NIVEL FREATICO
4.3. PERFIL ESTRATIGRAFICO
5.0 ANALISIS DE CIMENTACION
5.1. PROFUNDIDAD DE CIMENTACION (Df)
5.2. TIPO DE CIMENTACION
5.3. ANALISIS DE LA CAPACIDAD ADMISIBLE DE CARGA
6.0 ANALISIS DE ASENTAMIENTOS
7.0 RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES
INFORME TECNICO
ESTUDIO GEOTECNICO CON FINES DE CIMENTACION DEL PROYECTO“MEJORAMIENTO DEL MERCADO MODELO 3 DE OCTUBRE-
AMPLIACIÓN IQUITOS”
1.0 GENERALIDADESEn el presente informe se detallan las investigaciones geotécnicas
efectuadas al subsuelo del terreno donde se construirá la Obra
MEJORAMIENTO DEL MERCADO MODELO 3 DE OCTUBRE-AMPLIACIÓN IQUITOS, con el objetivo de especificar y recomendar el
tipo de cimentación para transmitir las cargas de las especificaciones
proyectadas en le área en estudio, así como otros parámetros
geotécnicos.
ANTECEDENTESSiendo uno de los objetivos primordiales del Gobierno Regional de
Loreto, promover el desarrollo integral de la población en la Región, se
hizo menester contratar los servicios de laboratorio de Mecánica de
Suelos y Tecnología de los Materiales para la elaboración del expediente
técnico del proyecto MEJORAMIENTO DEL MERCADO MODELO 3 DEOCTUBRE-AMPLIACIÓN IQUITOS, del cual forma parte el presente
estudio de suelos.
UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIOEl área de estudio de se encuentra ubicado en el la ciudad de Iquitos
entre la calle Celendin, Jr. Callao, Jr. Arequipa y calle Nanay en un área
de 3,752.70 m2 y un perímetro 278.18 ml., perteneciente a la Provincia
de Maynas, Región Loreto (ver plano de ubicación).
OBJETIVO DEL ESTUDIOEl objetivo del estudio es presentar los trabajos efectuados en la
exploración del Sub-suelo, ensayos realizados “IN SITU”, y en
laboratorio, cálculos y análisis de la información, a fin de determinar con
criterio técnico el comportamiento mecánico del terreno de fundación.
Este estudio permitirá determinar la capacidad portante admisible del
suelo, ante la aplicación de cargas estáticas generadas por la
superestructura de la Obra proyectada, así como los asentamiento
estimados.
También se presentan los datos generales de la zona referentes a
fenómenos de geodinámica externa y el estado de los terrenos
colindantes y edificaciones vecinas.
2.0 GEOLOGIA REGIONAL DEL AREA DE ESTUDIOEl presente estudio tiene la finalidad de determinar las características
físicas y mecánicas del suelo de exploración y consecuentemente
determinar su capacidad de carga para cimentación; en primer lugar
realizamos una revisión del contexto geológico sobre el cual se ubica el
área estudiada.
La estructura geologica de la selva peruana pertenece a la gran cuenca
Cretacea que se desarrollo en el Continente Sudamericano, se encuentra
enmarcado en una serie de eventos cronologicos.
En la ciudad de Iquitos, los sedimentos predominantes son los tipos de
arena fina y arcillas. No se observa en la zona afloramientos rocosos, ni
sedimento del tipo de agregados gruesos.
Las secuencia geologica de la cuenca la constituyen suelos de
paleozoico de una gran distribución y en su mayor parte depositados
en ambientes marinos; rocas del triásico jurásico; calizas marinas de poca
profundidad y capas rojas continentales en el jurásico superior. Los
sedimentos cretáceos mayormente corresponden a la erosión desde el
oriente del Escudo Guayano-Brasilero y fueron depositados conformando
ciclos transgresivos y regresivos.
Por otro lado la ínter estratificaciones con arenisca muchas veces
aparecen capas de lutitas que han sido preconsolidados durante los
movimientos tectónicos, habiéndose levantado probablemente las
areniscas ayudadas por la superficies lubricantes de arcillas plásticas que
en la actualidad se presentan como una masa compacta; de este modo
las lutitas han ayudado a fallas importantes que siempre siguen la
dirección del buzamiento de las rocas sedimentarias que han sido
afectadas; en ciertas formaciones la lutitas se presentan bien laminados
con horizontes arenosos.
Debido a los diferentes factores climáticos atmosféricos la meteonzación
ha sido el fenómeno más importante que ha modificado las propiedades
geológicas iniciales, en tal grado que no dista mucho de ser verdaderos
sedimentos sin mitificación, presentando consolidación relativamente
pequeña debido a la presencia de arcillas; estos procesos de
transformación esta íntimamente vinculada con la fracturación y
lixiviación.
El área en estudio se encuentra ubicada sobre la formación (quitos ( Qp-i),
perteneciente al Cuaternario, Serie Pleistocena, que se halla compuesta
por sedimentos consolidados de, arenas, limos y arcillas.
Algunos niveles de arena pueden contener matriz limosa que le dan una
coloración rojiza. Los limos pueden ser de coloraciones claras o rojas. Las
arcillas son de color rojo, pudiéndose encontrar sin embargo arcillas gris-
plomizas, verdes y moteadas en la parte superior.
3.0 ESTUDIOS REALIZADOS3.1 INFORMACIÓN PREVIA
3.1.1. TOPOGRAFÍA
El Proyecto se ubica en un área de terreno con material de
relleno, materiales de diversas procedencias y contaminado
con materia orgánica, de relieve ondulado, predominan los
suelos arcillosos y limosos de naturaleza, caolinítica de
coloración roja amarillentas a grisáceos.
3.1.2. CLIMAEn el área de estudio se presentan temperaturas medias
anuales
superiores a 28°C; así como temperaturas máximas
absolutas mayores a los 36°C, exceptuando la estación de
Iquitos donde la máxima absoluta desciende a 35°C,
fenómeno que está relacionado con las brisas fluviales que
soplan desde el río Amazonas, disipando las altas
temperaturas diarias. La mínimas absolutas en la Selva
Baja están comprendidas entre 22°Cy25°C.
La precipitaciones anuales son siempre superiores a los
3.000 mm, pero sin sobrepasar las 5.000 mm, ; existen
meses con precipitaciones inferiores de 100 mm, los meses
con escasas pluviosidad se encuentra entre Agosto y
Noviembre y los de máxima pluviosidad entre abril y Junio.
Por otro lado se indica que la humedad atmosférica es alta
a lo largo de todo el año, favorecida por la evaporación de
los cursos de agua y zonas pantanoasas que abundan en
la región y además contribuida también por la
evaportranspiración de las plantas.
3.1.3. FENOMENOS DE GEODINAMICA EXTERNANo se preveen fenómenos de geodinamica externa ya que
en el área no se han presentado fallas como hundimiento,
levantamientos, ni desplazamientos de la formación existente
en la zona.
3.1.4. SISMICIDADEl territorio peruano esta dividido en tres zonas de acuerdo
a la sismicidad y potencialidad sismica de dichas zonas. Y
de acuerdo al reglamento nacional de construcciones existe
un mapa de zoonificacion sismica del Perú, el cual nos
señala que la ciudad de encuentra comprendida dentro de la
zona 1, es decir sismicidad baja.
3.1.5. DE LA OBRA A CIMENTARa) CARACTERISTICAS GENERALES
La obra proyectada, según información brindada por el
solicitante consistirá de modulos de material noble con
columnas vigas y cimentación de concreto armado; de
características resistentes de acuerdo a las normas con
una resistencia al concreto de f’c = 175 kg/cm2 y f’c = 210
kg/cm2 y 280 kg/cm2 acero de f’y = 4200 kg/cm2 cuyas
cargas serán transmitidas al terreno de fundación.
Uso de la edificación: Mejoramiento del Mercado
Modelo 3 de Octubre-
Ampliación/Iquitos.
Tipo de Estructura: Pórticos de concreto armado,
Albañilería confinada,
estructura metálica etc.
b) USOS ANTERIORES DEL TERRENO
Viviendas y puestos provisionales de albañilería en las
partes frontales.
c) DATOS DE LAS EDIFICACIONES ADYACENTES
No se tiene información sobre estudios de suelos
efectuados en las edificaciones adyacientes, sin embargo
no se han detecado problemas en las construcciones
vecinas.
3.2. INVESTIGACIONES DE CAMPO3.2.1. INSPECCION SUPERFICIAL
El área correspondiente al estudio esta protegida por
fragmentos de losa de mortero simple por partes
vegetación, rellenos sanitario, etc.
3.2.2. INVESTIGACIÓN DEL SUB SUELO3.2.2.1. TRABAJOS DE CAMPO
Los trabajos de campo se efectuaron en el terreno
natural, de acuerdo al suelo limitado,
procediendose a determinar las caracteristicas de los
materiales existentes; se excavaron trece calicatas
a una profundidad de 6.00 mts., desde la superficie
del terreno natural, la cual nos permitio visualizar la
estratigrafía y determinar el tipo de ensayos a
realizar en cada estrato, en el laboratorio de
mecánica de suelos.
Se realizaron ensayos de campo auscultación con
DPL, ensayos para determinar las propiedades fisicas
de los suelos y ensayos de comprensión simple no
confinada para determinar el esfuerzo del suelo
ante la aplicación de carga; procedimiento que se
rige según normas MTC E 121, ASTM D 2116,
AASHTO T 208. Este ensayo guarda aproximación
con ensayo de rotura a compresión simple en
probetas de suelo, norma UNE 103 400.
Estos trabajos se efectuaron a fin de analizar el
comportamiento mecanico de falla ante solicitaciones
estaticas, como el comportamiento dinamico del
suelo.
Para complementar el estudio se tomaron muestras
inalteradas con el fin de clasificar el suelo.
Asimismo se efectuaron los ensayos de campo
AUSCULTACION CON PENETRACION DINAMICA
LIGERA (DPL), norma DIN Nº 4094 Y ASTM D -
1586
3.2.2.3. TECNICAS DE EXPLORACIONCalicatas y Tecnicas de Muestreo ASTM D 440
Perforación Manual ASTM D 1452
Descripción Visual de Suelo ASTM D 2487
3.2.2.4. RESUMEN DE RESULTADOSSe realizaron ensayos de laboratorio para determinar
la capacidad de carga del suelo en muestras
inalteradas extraídas de cuatro calicatas ubicadas
en forma concertada dentro del área a edificar
indicada en el plano de ubicación.
La capacidad de carga depende principalmente de
la resistencia del suelo al esfuerzo cortante. El suelo
que estará debajo de la base de la zapata es arcilla
intacta sin efectos estructurales, como superficiales
de deslizamiento o grietas, y su grado de saturación
es parcialmente la unidad.
La teoria y la experimentación indica que la superficie
de deslizamiento consta de una sección circular Oc’
y una sesión recta c’b’ que forman un ángulo de 45º
con la horizontal.
Las fuerzas normales que obran en la superficie de
deslizamiento no pueden producir resistencia al
esfuerzo cortante por fricción, debido a suposición
que Ø = 0.
La resistencia al corte por unidad de área a lo largo
de la superficie que se opone al deslizamiento esta
dado por qd (capacidad de carga neta); el factor de
seguridad contra falla por capacidad de carga debe
ser del orden de tres, la presión admisible del suelo
qa puede por lo tanto, tomar como un tercio de la
presión máxima neta:
Capacidad portante (kg/cm2)
3.3. ENSAYOS DE LABORATORIO3.3.1. TECNICAS Y NORMAS EMPLEADAS
qa = qd / 3
Análisis granulométrico ASTM D 422Contenido de humedad ASTM D 2216Limite líquido ASTM D 423-66Limite plastico ASTM D 424-59Clasificacion SUCS ASTM D 2487Peso volumetrico ASTM D BS 1377Ensayo de compresión no confinada MTC E 121DPL (Penetración dinámica ligera) DIN Nº 4094 Y ASTM D - 1586
ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE NO CONFINADA EN MUESTRAS DESUELOS
Normas: MTC E 121, ASTM D2116, AASHTO T208, UNE 140 300 Resistencia
a la compresión no confinada, es la carga por unidad de área a la cual una
probeta de suelo cilíndrica o prismática, falla en el ensayo de compresión
simple.
APARATOS:
Aparato de Compresión: conformado por una prensa axial eléctrica, con
certificación de fecha _Julio del 2006, calidad ISO 9001, para roturas de las
probetas, de velocidad controlada mecánicamente, con capacidad
suficiente para llegar a la carga de rotura. El dispositivo de medida de la
fuerza aplicada tiene una sensibilidad de 1% de la resistencia a la
compresión simple de la muestra ensayada.
Extractor de muestras para sacar testigos de suelos, en moldes cilíndricos
con llaves de seguridad para que las muestran lleguen al Laboratorio
inalteradas.
Un torno con motor o tallador de probetas de muestras inalteradas con
accesorios (Sierra de alambre, cuchillos, caja de ingletes, etc.)
Moldes de acero, con base y llaves.de seguridad, para preparar probetas
de suelo amasado o compactado.
Aparatos para determinar la humedad de la muestra
Un cronómetro.
Un calibrador pie de rey capaz de medir las dimensiones físicas de la
probeta con aproximación de 0.1 mm. Calibrador Vernier.
Balanza que den el peso de la muestra con una precisión del 0.1% de
su peso total, marca OHAUS.
Estufa capaz de mantener una temperatura de 150 a 5° C.
PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS:
Tamaños de las probetas: Las probetas se emplearon de secciones
aproximadamente constantes, circulares y eje perpendicular a dicha
sección. El diámetro es de 8.2 cm y su altura de 16.4 cm, (otros se
indican en cuadros de cálculos); cumpliéndose los requisitos de
relación a/h ^ 2.
El término probeta se aplica a la muestra ya tallada, en este caso no se ha
tenido mayor necesidad de tallar las muestras, ya que se extrajeron en
moldes de acero e = 5 mm. manteniéndose su forma original.
La dimensión longitudinal de las probetas cortadas coincidieron con la
dirección vertical de la muestra vertical.
Probetas compactadas
PROCEDIMIENTO:
Se mide la altura y el diámetro o lado de la probeta, con una precisión ^
de 0.1 mm mediante un calibrador vernier.
La norma indica que en probetas de gran tamaño puede adoptarse
una menor precisión y proporcional al tamaño de la muestra.
Seguidamente se pesa la muestra.
Se coloca la probeta en la prensa de modo que quede perfectamente
centrada. Se acciona el dispositivo de avance lo estrictamente
necesario para que la probeta toque a la placa superior de la prensa:
Se pone en cero el indicador de deformaciones.
Se inicia la carga y se controla las deformaciones con un cronometró cada
30 segundos hasta que las cargas comiencen a disminuir o hasta ^
llegar a una deformación axial de 20%.
La velocidad de rotura está programada en la máquina que
empleamos (prensa multiusos) en un lapso de 1 a 10 minutos.
De la parte de la probeta en donde se producían rotura se tomaron
.pequeñas muestras para determinar su contenido de humedad.
CÁLCULOS:
1° La deformación unitaria ε, se calcula con la siguiente fórmula:
ε = ΔLLo
ε : Deformación unitaria axial para la carga dada.
ΔL : Cambio en longitud de la muestra, igual al cambio
Entre la lectura inicial y final del indicador de
deformación.
Lo : Longitud inicial de la muestra.
2º Cálculo de la sección transversal por medio de la muestra, A, para una
carga dada asi:
A = Ao
(1- ε)
Ao : Área inicial promedio de la probeta
ε : Deformación unitaria axial para la carga dada
Ao = ( At + 2Am +Ab)
4
At : Área en la parte superior de la probeta
Am : Área en la parte media de la probeta
Ab : Área en la parte inferior de la probeta
El área A puede calcularse alternativamente a partir de dimensiones
obtenidas por medición directa cuando pueden medirse las superficies
de la probeta.
3º Preparar que dé para cada deformación el área corregida
correspondiente, de acuerdo con los diámetros iniciales de las muestras
que se empleen en el ensayo.
4º Cálculo del esfuerzo: σ c ó (q)
σ c = PA
P : Carga aplicada dada yA : Área de la sección promedio correspondiente
4.0 PERFIL ESTRATIGRAFICODe acuerdo a la exploración mediante las calicatas C-1, C-2, C-3, C-4,
C-5, C-6, C-7, C-8, C-9, C-10, C-11, C-12, C-13 se hizo una profundidad
de 6.00 mts.,
4.1. Generalización de Perfil Estratigráfico
4.2. Nivel FreáticoSe detecto el nivel freático en el sector 1 (interior del mercado) en
el sector 2 no se encontró napa freática asimismo no se
observaron filtraciones de agua en las Calicatas hasta el nivel de
excavación.
5.0 ANALISIS DE CIMENTACION5.1. PROFUNDIDAD DE CIMENTACION
De acuerdo al análisis prelimar se propone una profundidad de
cimentación de 2.00 m., medido desde la parte más baja del
terreno. A esta profundidad se han detectado suelos de fundación
del tipo CL Arcilla rojiza de medida plasticidad.
Los rellenos de arena y materia orgánica, arcillas plomizas y
suelos que presentan particular de carbón y raíces ubicados
entre 0.00 m., y 1.10 m., deberán ser eliminados; hasta 1.20 m
donde se encuentra una arcilla rojiza con partículas presentadas
en grumos de arcilla gris claro, que se caracteriza por tener
plasticidad media. Así mismo se observó que aproximadamente a
partir de 1.50 a 1.80 mts, la arcilla rojiza presenta menos cantidad de
matiz gris y se presenta con tono rojizo uniforme y preconsolidado.
Por lo que se sugiere cimentara una profundidad de desplante Df de
2.00 m. de profundidad
La sección transversal de una zapata de ancho B, apoyado a
una profundidad Df debajo de la superficie del terreno se le
llama profundidad de desplante. .
5.2. ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD ADMISIBLE DE CARGAa) Suelos Arcillosos
De el ensayo de Compresión no confinada obtenemos el valor de qd
(kg/cm2):
* Factor de Cohesión = 2
* qp Resistencia compresión Simple = C
* qd C*NC = C(5.14)
* Cálculo de la capacidad portante: qa = qd / 3 (kg/cm2)
b) CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ( qa ) iSector 1 C – 1 : qd = 1.89 qa = 0.63 (arcilla rojiza) CLSector 1 C – 2 : qp = 2.12 qa = 0.71 (arcilla rojiza) CL
Sector 1 C – 5 : qd = 1.88 qa = 0.63 (arcilla rojiza) CLSector 1 C – 6 : qd = 2.15 qa = 0.72 (arcilla rojiza) CL
Sector 2 C - 7 : qd = 1.92 qa = 0.64 (arcilla rojiza ) CLSector 2 C – 8 : qd = 2.18 qa = 0.73(arcilla rojiza) CL
Sector 2 C - 10 : qd = 2.21 qa = 0.74 (arcilla rojiza) CLSector 2 C – 13 : qd = 1.86 qa = 0.62 (arena fina, parí.
Arcilla y limo) ML
c) CAPACIDAD PORTANTE DEL ÁREA EN ESTUDIO:Se toma la menor capacidad del promedio de los suelos estudiados, que
corresponde a muestras arcillosas (baja a media plasticidad), por lo tanto la
capacidad portante del área del proyecto es:
qa = 0.63 kg / cm2
6.0 ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS
6.1 Asentamiento basado en la teoría de la elasticidad
La teoría de la elasticidad en la cual se apoyan las soluciones
dadas en la sección también puede utilizarse para obtener
expresiones de las deformaciones que resultan en una masa de
suelo cuando se le aplica una carga. En la práctica son de
especial interés las deformaciones verticales, es decir los
asentamientos que se producen en la superficie de la masa de
suelo cuando la carga se aplica sobre el área de una cimentación.
6.2 Suelos arcillosos:
El suelo explorado presenta un perfil formado por un depósito
compuesto por arcillas no saturadas y firmes, por tanto se utiliza
la teoría de elasticidad (LAMBE y Witman, 1969) para determinar
el asentamiento inmediato de la cimentación proyectada. Para lo
cual se ha supuesto un valor de módulo de elasticidad de la arcilla
de 750 ton/m2'
Ecuación de Cálculo:
Si = qB (1 – u2)
Es
Donde:
Si : Asentamiento en cm
U : Relación de Poisson = 0.3
Es : Módulo de elasticidad (700 ton/m2)
q : Presión de trabajo (6.3 ton/m2)
B : Menor ancho de la cimentación (1.20 rn)
If : Factor de forma (cm/m) = 210
Si : 6.30x 1.20x0.91 x 210 =1.93cm. < 2.54 cm.
750
0.63 Kg/cm2 es la presión de trabajo mínima en promedio.
A consecuencia del análisis efectuado y de acuerdo a la
capacidad carga obtenida, se concluye que la capacidad de carga
obtenida es conforme.
RESUMENCONDICIONES DE CIMENTACIÓN
ESTUDIO GEOTÉCNICO CON FINES DE CIMENTACIÓN DEL PROYECTOMEJORAMIENTO DEL MERCADO MODELO 3 DE OCTUBRE-
AMPLIACIÓN IQUITOS
De conformidad con la Norma Técnica E-050, la siguiente información deberá
transcribirse en los planos de cimentaciones. Esta información no es limitativa
y deberá cumplirse con todo lo especificado en el presente estudio de suelos y
el Reglamento Nacional de Construcciones.
En base a los parámetros obtenidos de los ensayos de Laboratorio y factores
de seguridad obtenemos los siguientes fundamentos:
TIPO DE CIMENTACIÓN Zapatas de sección cuadrada 'b=
1.20 y Vigas de Cimentación de
mortero armado
STRATOS DE APOYO DE CIMENTACIÓNPARÁMETRO DE DISEÑO CIMENTACIÓN:
Profundidad de Cimentación
Presión Admisible
Factor de Seguridad por Corte
Asentamiento Total
Asentamiento diferencial
Agresividad del suelo a la cimentación
Recomendaciones Adicionales
Df = 1.50 m. (mínimo) 0.63 Kg/cm2
3
menor a 1"
Distorsión angular a, menor, a
1/150
No detectado
No debe cimentarse sobre suelo
orgánico, tierra vegetal o relleno de
arena; se recomienda que estos
suelos sean removidos y eliminados
en su totalidad antes de construir la
edificación. El suelo tiene talud
estable por lo que no se requerirá
entibar la cimentación.
Inmediatamente después de
realizadas las excavaciones se
debe vaciar mortero pobre para
solado, a fin de impermeabilizar el
terreno de fundación
protegiéndolo de aguas pluviales.
Todo relleno a efectuarse deberá
cumplir el artículo 4.4.1 de la
Norma E-050.
6.3 Ensayo de Penetración Dinámica Ligera (DPL) DIN 4094
Este ensayo mide la resistencia del suelo a la penetración
dinámica de un tubo compacto. El muestreador se inca en el
subsuelo hasta una profundidad donde se produzca el rechazo, y
se mide los números de golpes que se necesita para penetrar
10cm de la barra que se introduce, este valor se correlaciona con
el ensayo SPT, que se designa con Ndpl (numero de
golpes/10cm). Los valores de y Cuu, se obtiene mediante
correlaciones y formulas por el numero de golpes de este ensayo.
6.4. Clasificación de Suelos
Particularmente, los suelos pueden ser clasificados solamente
teniendo en cuenta la granulometría y los limites de consistencia
de Atterberg en varios sistemas de clasificación. Particularmente,
se suele usar con mayor frecuencia en la ingeniería de
cimentaciones, el denominado Sistema Unificado de Clasificación
de Suelos (SUCS)
6.5. DESCRIPCION DE PERFIILES ESTRATIGRAFICOS
En base a los trabajos de campo y ensayos de laboratorio se
deduce la siguiente conformación en los sectores del área
estudiada:
HORIZONTE SUCS Descripción
Material 1 Pt Rellenos y material orgánicocontaminado, suelto
Material 2 CL y ML
Arcilla inorgánica semi compacta
color rojiza, humeda medianamente
plástica.
Material 3 SM
Arena fina mal gradada compacta
color amarillento, humeda, no
plástica
6.6. CARACTERÍSTICAS FISICAS Y MECÁNICAS DE SUELOS.
Con fines de cimentación, se ha considerado las siguientes
propiedades
a) Material Arcilloso
Peso Volumétrico encima del N.F.Z. : 1.938 kg/cm3
Peso Volumétrico debajo del N.F.Z. : 1.938 kg/cm3
Gravedad Específica de Sólidos : 2.61
NDPL : Golpes
Cohesión a (1.00m) : 0.45 Kg/cm2 (del ensayo DPL)
Angulo de Fricción (4.00m) : 0.00° (del ensayo DPL)
7.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las conclusiones y recomendaciones que se pueden determinar en
estudio de suelos del Proyecto "Mejoramiento del Mercado Modelo 3 de
Octubre – Ampliación Iquitos, son las siguientes:
7.1 TIPO DE CIMENTACIÓN
Como los estratos del suelo que pueden soportar directamente
las cargas de la estructura se encuentran relativamente a poca
profundidad, se recomienda utilizar una cimentación superficial
del tipo Zapatas y Vigas de Cimentación.
7.2 ESTRATOS DE FUNDACIÓN
Se deberá cimentar en el estrato CL, formados por arcilla rojiza
de media plasticidad, se encuentra libre de materia orgánica,
raíces y carbón
Se deberán eliminar los rellenos existentes que están
contaminados con materia orgánica, ya que no son aptos como
terrenos de fundación concordancia con la Norma E.050, que
prohíbe cimentar sobre rellenos de materia orgánica y sin
compactación.
7.3 PARÁMETROS DE DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN
Profundidad de Cimentación: Se recomienda una profundidad
mínima de 1.50m, medida desde la parte más baja del
terreno, sobre suelos firmes.
Nivel de Cimentación: Se debe medir désele la parte más
baja del terreno.
Presión Admisible: para el soporte de la obra en el área de
estudio se estima en O 63 Kg/cm2.
Asentamiento Total: Menor a 1".
Asentamiento Diferencial: Distorsión angular a, menor a 1/150
Agresividad del Suelo: No se ha detectado
Nivel Freático: se ha detectado en el sector 1 (interior del
mercado) no se ha detectado nivel Freático durante los
trabajos de exploración, en el sector 2 (zona demolida libre)
asimismo no se ha encontrado filtraciones ni ojos de agua.
7.4 DRENAJE DEL TERRENO
Las condiciones generales de estabilidad de los estratos de
fundación estarán reguladas por sus estado de compacidad y
humedad natural, que podrán ser mejorados siempre y cuando
exista un desecamiento del área donde se proyecta la edificación,
esto ocurrirá si se protegen las excavaciones contra aguas de
lluvia que puedan empozarse, mejorar las condiciones de drenaje
evitando infiltraciones a la cimentación; con la finalidad de
conservar las condiciones tensionales del suelo y evitar pérdida
de resistencia, para ello se deberán colocar veredas perimetrales
y cunetas de drenaje con capacidad para absolver probables
volúmenes de drenaje.
Se deberá evitar empozamientos de agua que alteran la
estabilidad de los suelos, encauzando adecuadamente las aguas
pluviales hacia zona de evacuación donde discurran libremente.
Durante la construcción el Constructor deberá preverse de los
métodos adecuados de excavación (y drenajes si es necesario)
para alterar lo menos posible el terreno, asi mismo el agua
utilizada deberá mantenerse libre de sulfatos y otros
elementos contaminantes que puedan afectar la cimentación.
7.5 GENERALES
Se tendrá cuidado de que los rellenos cumplan el articulo 4.4.1 de
la Norma E-050. cualquier sobre excavación se rellenará con
mortero pobre 1:14.
Se deberá prever la partida de demoliciones de estructura de
mortero armado y ladrillos enterradas en el suelo.
Se recomienda limpiar las calicatas excavadas y rellenarlas con
mortero pobre.
Inmediatamente excavada la cimentación se deberá colocar un
solado de mortero pobre, con la finalidad de evitar la saturación
del suelo por las precipitaciones pluviales que produzca perdida
de Capacidad Portante.
Si se toman en cuenta todas las recomendaciones antes indicada,
la Capacidad Portante estimada podrá mejorar, dando como
resultado' una estructura estable durante su vida útil.
Si durante la construcción se detecta condiciones del suelo de
fundación diferentes a las señaladas en el presente informe se
deberá comunicar de inmediato al especialista para analizar el
problema y dar las indicaciones del caso.
Los resultados de este informe se aplican exclusivamente al área
estudiada y no podrán ser utilizados en otros sectores y/o para
otros fines.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1- Norma Técnica E-060 Suelos y Cimentaciones
2- Manual MTC - 2000
3- Mecánica de Suelos : T. William Lambe, Roberl V Whitman
4- Ingeniería de Cimentaciones: PECK -- Hansoii -Thornburn
3. CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN ARCILLA3.1. CRITERIOS DE CAPACIDAD PORTANTELos factores de capacidad portante para zapatas en material homogéneo
fueron presentados por Skempton(1951). qu = Su. Nc + γld
Su = resistencia no-drenada
γld = peso especifico
B x L = dimensiones de zapata
Donde para d/B = 0:
Nc = 5.14 para cimentación corrida
Nc = 6.20 para cimentación circular o cuadrada
Nc = 5 (1 +0.2 Bl L) para cimentación rectangular BxL
En el gráfico se presentan los valores de Nc para diferentes d/B.
Los factores de segundad contra, una falla, drenada (considerando CyØ)
también deben identificarse. Generalmente, a mayor sobre consolidación de
la arcilla, existe una mayor tendencia para que la condición drenada controle la
capacidad resistente.
3.1.1 Efecto de la Anisotropía
(Su) a = (Ks +[1-Ks] sen2 a) Suv
Suv = Su cuando σtf ( es vertical.
α = ángulos entre la horizontal y σtf(. La resistencia a usarse en la
ecuación de capacidad portante es el promedio de Su (V) y Su (H).
qu
d
α = 90º
3.1.2 Efecto de la Heterogeneidad
Este efecto se ilustra para el caso de un suelo cohesivo bicapa (DM-7)
3.2 CRITERIOS DE ASENTAMIENTO
Terzaghi y Peck (1967) consideran que no es práctica una estimación precisa
del asentamiento, ya que existen numerosos factores a ser considerados
(propiedades del suelo, tamaño de zapata, profundidad de cimentación,
ubicación del nivel freático, etc). En condiciones normales se deben utilizar
reglas simples y prácticas. Los cálculos refinados sólo se justifican si el sub-
suelo contiene' estratos de arcilla blanda.
Terzaghi y Peck recomiendan un factor de seguridad de 3 contra la falla por
capacidad portante. La satisfacción de este requisito depende si la
arcilla es normalmente consolidada (NC) o sobre consolidada (OC). Si la
arcilla es NC los asentamientos total y diferencial serán grandes. El -
asentamiento variará en función del ancho de zapata y la carga. Los- procesos
de reducir el asentamiento al reducir la carga son inefectivos y costosos (es
mejor utilizar plateas). Si la arcilla es OC, el valor de qa que corresponde a un
FS=3 será siempre menor que la presión de pre- , consolidación. El valor de
Ap en estas arcillas es aproximadamente igual a los valores de <V de zapatas
en arenas adecuadamente diseñadas.
El asentamiento en arcillas puede estimarse de los resultados de ensayos de
consolidación unidimensional en muestras inalteradas. El asentamiento así
calculado debe reducirse utilizando el factor de corrección de Skempton y
Bjerrum(1957), (ver Figura).
Los datos de Bjerrum (1963) de máxima distorsión angular con máximo
asentamiento diferencial no se aplican cuando la cimentación está en depósito
profundo de arcilla compresible.
El asentamiento diferencial en arenas tiende a ser más irregular que en arcillas
en proporción, pero no en magnitud.
3.3 MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE ASENTAMIENTOS
í
Todos los métodos disponibles se basan en aplicaciones empíricas de la teoría
de elasticidad. Se realizan dos simplificaciones generales.
a. Las deformaciones son pequeñas e independientes del tiempo (a masa
constante).
b. Los esfuerzos y las deformaciones se relacionan linealmente.
La aplicación de la teoría de elasticidad es empírica porque se realizan ciertas
modificaciones (generalmente a las propiedades del material utilizadas en el
análisis) para hacer las simplificaciones menos restrictivas.
De la teoría elástica, p = f (carga, geometría y constantes elásticas). Asi, p
puede ser evaluado sí las constantes elásticas se miden. Pero las propiedades
esfuerzo-deformación de suelos dependen de varios factores (condición de
esfuerzo inicial, historia de esfuerzos, sistema de esfuerzos aplicados, nivel de
esfuerzos, velocidad de aplicación), y por consiguiente las propiedades
elásticas no pueden ser determinadas en un ensayo arbitrario. En otras
palabras, el comportamiento esfuerzo-deformación de los suelos es bastante
diferente de lo que se asume para obtener las soluciones de la teoría elástica.
Lo que usualmente se hace es asumir que la teoría elástica predice
correctamente los cambios debidos a las cargas aplicadas, y que las
"constantes elásticas" pueden obtenerse al realizar los ensayos de laboratorio
apropiados. Tradicionalmente, el asentamiento de arcillas saturadas se
considera en tres fases:
Pi = asentamiento inicial, debido a la deformación a volumen constante.
pc = asentamiento por consolidación, ocurre al escapar la presión de poros del
suelo y transferir la carga al esqueleto del suelo.
ps = consolidación secundaria, la compresión que ocurre a esfuerzo efectivo
constante, después que se disipa la presión de poros.
3.3.1 Asentamiento Inicial
Los métodos más comunes emplean varias integraciones de la solución de
Boussinesq para determinar el asentamiento de una carga puntual en la
superficie de un semi-espacio homogénoo, isotrópico y elástico.
pi = p B (1 – u2)
E
Donde:
P¡ = asentamiento inicial
p = esfuerzo promedio transmitido
B = dimensión característica del área cargada
E = módulo de Young
I = factor de influencia
H = 0.5, relación de Poisson
1
METODO ELASTICO PARA EL CALCULO DE ASENTAMIENTOSINMEDIATOS
FORMULA: Si = q B (1 – u2)
Es
SIMBOLOGIA: Si = ASENTAMIENTO PROBABLE (cm)
u = RELACION DE POISSON (-)
Es = MODULO DE ELASTIDAD (ton/cm2)
If = FACTOR DE FORMA (cm/m
q = PRESION DE TRABAJO (ton/m2)
B = ACHO DE LA CIMENTACION (m)
CUADROS AUXILIARES
FORMULAS : PARES ESTIMAR Es:
ARENAS: Es = 50 (N+15) ton/cm2
ARCILLAS SENSIBLES NORMALMENTE CONSOLIDADAS Es = (125 –
250) qu
N : SPT
Qu : COMPRENION SIMPLE (ton/m2)
TIPO DE SUELO Es (ton/m2)ARCILLA MUY BLANDA
BLANDAMEDIADURA
ARCILLA ARENOSASUELOS GRACIALESLOESSARENA LIMOSAARENA SUELTA
DENSAGRAVA ARENOSA: DENSA
SUELTAARCILLA ESQUISTOSALIMOS
30 300200 – 400450 – 900700 – 2000
3000 – 42501000 – 160001500 – 6000500 – 2000
1000 – 25005000 – 100008000 – 2000
5000 – 14 00014000 – 140000
200 – 2000
TIPO DE SUELO u (-)ARCILLA SATURADA
NO SATURADAARENOSA
LIMOARENA: DENSA
DE GRANO GRUESODE GRANO FINO
ROCALOESSHIELOCONCRETO
04 – 0501 – 0302 – 03
0.3 – 0.350.2 – 0.4
0.150.25
0.1 – 0.40.1 – 0.40.1 – 0.3
0.360.15
1f
NOTAS ACLARATORIAS
i. Todos los valores expresados en kg/cm2
ii. La mayor parte de los códigos y autores dejan expresan
constancia del carácter referencial de los valores consignados,
limitados su aplicación a los casos en que no pueda existir
incertidumbre sobre el comportamiento del terreno.
iii. Salvo contadas excepciones, ninguna referencia indica de manera
expresa la profundidad a la que se colocarán cimentaciones ni los
contenidos de humedad o grados de saturación a los que se
encuentran los suelos.
6.0 ANEXOS Y TABLAS
MAXIMOS VALORES ASUMIDOS DE PRESION ADMISIBLE PARA
SUELOS Y ROCAS SEGÚN DIFERENTES CODIGOS Y AUTORES (*)
Ing. German Vivar Romero
La inclusión en código, manuales y textos de tablas que relacionan la
Presión Admisible con los diferentes tipos de suelos que
predominantemente se presentan en la naturaleza, dice mucho de la
demanda que tiene este tipo de información principalmente entre
profesionales no especialistas en Geotecnica, pese a las limitaciones
señaladas por los autores.
Con el objeto de llamar la atención en el peligro que representa el uso
indiscrimado de dichas tablas, se muestra a continuación un cuadro
comparativo que abarca información tan antiguo como la de los códigos
de Atlanta y Miniápolis de 1911, hasta las famosas correlaciones de
Terzaghi & Peck a las que se hacen frecuentes referencias, incluso en
publicas recientes. En ellas es posible apreciar coincidencias y
dispersiones que reclaman una opinión especializada previa a la
selección de un valor de la Presión Admisible.
Se estima conveniente por dejar constancia que, tan mal criterio como
el uso de valores promedio, puede resultar el empleo de los valores
mínimos y/o máximos de tablas, sin haber verificado por lo menos la
uniformidad del terreno hasta la profundidad donde se alcanza la
influencia de las cargas transmitidas por las cimentaciones.
Es importante también tomar en consideración los siguientes aspectos
inherentes ala determinación de la Presión Admisible:
- En los suelos puramente granulares tiene incidencia el tipo,
forma y profundidad de la cimentación, así como su densidad
relativa.
- En los suelos puramente granulares tiene especial incidencia el
tipo, forma y profundidad de la cimentación, así como su
densidad relativa.
- En los suelos puramente cohesivos el parámetro más importante
es la cohesión, siendo también necesario el conocimiento del
origen e historia de las deformaciones.
- La presión admisible puede estar gobernada por criterios de
resistencia al corte o por criterios de deformación tolerable por
las estructuras.
Complementariamente, se aclara que los valores consignados no
toman en cuenta aspectos de los Geodinamica Externa, tales como
derrumbes o deslizamientos, ni peligros potenciales por causas
diferentes a la determinación de la Presión Admisible, tales como el
ataque químico o riesgo de licuación, por lo que se recomienda
contar en todos los casos con la opinión de los especialistas.
FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA (VESIC, 1973)Φ Nc Nq N7 Nq /Nq Tg Φ
0 5.14 1.00 0.00 0.20 0.0012345
5.355.635.906.196.49
1.091.201.311.431.57
0.070.150.240.340.45
0.200.210.220.230.24
0.020.030.050.070.09
678910
6.817.167.537.928.35
1.721.882.062.252.47
0.570.710.861.031.22
0.250.260.270.280.30
0.110.120.140.160.18
1112131415
8.809.289.81
10.3710.98
2.712.973.263.593.94
1.441.691.972.292.65
0.310.320.330.350.36
0.190.210.230.250.27
1617181920
11.6312.3413.1013.9314.83
4.344.775.265.806.40
3.063.534.074.685.39
0.370.390.400.420.43
0.290.310.320.340.36
2122232425
15.8216.8818.0519.3220.72
7.077.828.669.60
10.66
6.207.138.209.44
10.88
0.450.460.480.500.51
0.380.400.420.450.47
2627282930
22.2523.9425.8027.8630.14
11.8513.2014.7216.4418.40
12.5414.4716.7219.3422.40
0.530.550.570.590.61
0.490.510.530.550.58
3132333435
32.6735.4938.6442.1646.12
20.6323.1826.0929.4433.30
26.9930.2235.1941.0648.03
0.630.650.680.700.72
0.600.620.650.670.70
3637383940
50.5955.6361.3557.8775.31
37.7542.9248.9355.9664.20
56.3166.1978.0392.25109.41
0.750.770.800.820.85
0.730.750.780.810.84
4142434445
83.8693.71105.11118.37133.88
73.9085.3899.02115.31134.88
130.22155.55186.54224.64271.76
0.880.910.940.971.01
0.870.900.930.971.00
4647484950
152.10173.64199.26229.93266.89
158.51187.21222.31265.51319.07
330.35403.67496.01613.16762.89
1.041.081.121.151.20
1.041.071.111.151.19
