Estudio de Suelos Con Fines de Cimentacion Tumbes

8/16/2019 Estudio de Suelos Con Fines de Cimentacion Tumbes

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ING. JIMMY CASMA CARHUAYOIngeniero Civil

Reg. C.I.P. Nº 66895______________________________________________________________________

Av. Belisario Suarez Nº 1038 Zona C – San Juan de Miraflorese-mail: [email protected] Telefono: 98662319

CONTENIDO1.0 GENERALIDADES

1.1. Objeto del Estudio1.2. Ubicación y Descripción del Área en Estudios1.3. Condiciones Climáticas de la Zona1.4. Altitud de la Zona

2.0 GEOMORFOLOGIA, GEOLOGIA Y SISMICIDAD EN EL AREA ENESTUDIO

2.1 Geomorfología2.2 Geología

2.3

Geodinámica2.4 Sismicidad

3.0 INVESTIGACIONES DE CAMPO

3.1. Trabajo de Campo

3.1.1. Calicata o Pozo de Exploración3.1.2. Muestreo y registros de Exploración

4.0 CARACTERISTICAS DEL PROYECTO

5.0 ENSAYOS DE LABORATORIO

5.1 Ensayos Estándar5.2 Ensayos Especiales5.3 Clasificación de Suelos

6.0 PERFILES ESTRATIGRAFICO

7.0 DESCRIPCION DE LA CONFORMACION DEL SUBSUELO DEL AREAEN ESTUDIO

8.0 ANALISIS DE LA CIEMENTACION

8.1 Tipo y profundidad de Cimentación8.2 Calculo de capacidad admisible8.3 Criterio de Asentamiento admisibles

9.0 POTENCIAL DE EXPANSION

10.0 AGRESION DEL SUELO AL CONCRETO DE LA CIMENTACIÓN

11.0

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


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ANEXOS

RESULTADOS DE LABORATORIO

PANEL FOTOGRAFICO

PLANO DE UBICACIÓN DE CALICATAS


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1.0 GENERALIDADES

1.1 Objetivo del Estudio

El presente Informe Técnico tiene por objeto investigar el terreno defundación del Proyecto:“ESTUDIO DE SUELOS PARA LAIMPLEMENTACION DE JUZGADOS DE PAZ LETRADOS ENCOMISARIAS EN LA ZONAS DE FRONTERA”, ubicado en elDepartamento de Tumbes; por medio de trabajos de campo a través de pozosde exploración o calicatas “A cielo Abierto”, ensayos de de laboratorios a finde obtener las principales características físicas y mecánicas del suelo, sus

propiedades de resistencia, asentamientos y labores de gabinete en base a losdatos obtenidos de los perfiles estratigráficos, tipo y profundidad decimentación, capacidad portante admisible, asentamientos, agresión del sueloal concreto, recomendaciones y conclusiones para la cimentación.El proceso seguido para los fines propuestos, fue el siguiente:

Reconocimiento del terreno Distribución y ejecución de calicatas Tomas de muestras inalteradas y disturbadas Ejecución de ensayos de laboratorio Evaluación de los trabajos de campo y laboratorio Perfil estratigráfico Análisis de la Capacidad Portante Admisible

Calculo admisible permisibles Análisis del potencial Expansión Agresión del suelo a la cimentación Conclusiones y recomendaciones

1.2 Ubicación y descripción del área en estudio

El área de estudio se encuentra ubicado en la Av. Republica del Perú s/n, enel Distrito de Aguas Verdes, Provincia de Zarumilla y Departamento deTumbes.

1.3 Condiciones Climáticas de la zona

La ciudad de Aguas Verdes, tiene un clima calido y húmedo, con unatemperatura promedio de 26°C, que convierte a esta ciudad y sus contornosen el destino elegido para todo aquel en busca de sol y playa todo el año. Dediciembre a Marzo es la estación lluviosa, que se acrecienta con la presenciadel fenómeno del El Niño

1.4. Altitud de la zona

Aguas Verdes se encuentra en un altitud de 7.00 metros sobre el nivel delmar aproximadamente.


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2.0 GEOMORFOLOGIA, GEOLOGIA Y SISMICIDAD EN EL AREA ENESTUDIO

2.1 GEOMORFOLOGIA

La topografía de la zona donde se localiza el área del estudio, es plana en casitoda su extensión, debido a rellenos de material de arena eólica y de origenfluvial que han cubierto el material duro y/o rocoso inferior .

2.2 GEOLOGIA

En general toda la zona esta compuesta por pampas eriazas, cuyos suelos sonde origen aluvial coluvial y eólico variando su perfil de profundos asuperficiales con textura media a gruesa y grado de fertilidad mediano anulo.

En los valles agrícolas los suelos, en general son de tipo aluvial profundos ysuperficiales de textura media a moderadamente gruesa y grado de fertilidadmedio a alto.

2.3 GEODINAMICA

Los procesos de geodinámica externa han sido controlados por los cambiosclimáticos suscitados durante el cuaternario y que dieron lugar al desarrollo

de quebradas y planicies aluviales y/o coluvio – aluviales, conformada por elmaterial que fuera acarreado por las quebradas o cursos de agua ydepositados en su parte terminal, formando el denominado conoide aluvialde Aguas Verdes. Sobre estas formaciones se emplaza la ciudad de Zarumillay por ende el Proyecto en mención.

2.4 CONSIDERACIONES SISMICAS

2.4.1 Intensidades

Según análisis sismotectonicos, existen en el mundo dos zonas muy

importantes de actividad sísmica conocidas como: el Círculo AlpinoHimalayo y el Circulo Pacifico. En esta última zona han ocurrido el 80 % delos eventos sísmicos, quedando el 15 % para el Circulo Alpino Himalayo, yel 5 % restante se reparte en todo el mundo.

La fuente básica de datos de intensidades sísmicas es el trabajo del Silgado(1978), que describe los principales eventos sísmicos ocurridos en el Perú.De lo anterior se concluye que de acuerdo al área sísmica donde se ubica lazona en estudio existe la posibilidad de que ocurran sismos de intensidadesdel orden VIII en la escala de Mercalli Modificada.

2.4.2 Zonificación Sísmica


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Dentro del territorio peruano se han establecido diversas zonas, las cuales presentan diferentes características de acuerdo a la mayor o menor presenciade los sismos. Según el mapa de Zonificación Sísmica del Perú la localidad

del Distrito de Aguas Verdes, Provincia de Zarumilla y Dpto. de Tumbescomprendida en la Zona Sísmica 3, correspondiéndole una sismicidad alta yun factor de zona Z=0.4 g.

2.4.3 Tipo de Suelo y Periodo

De acuerdo a las normas de Diseño Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones, al suelo de cimentación del mencionado estudiole corresponde un perfil de suelo tipo S3, con un periodo T p(s) = 0.9 seg. Y unfactor de suelo S = 1.4

2.4.4 Fuerza Horizontal Equivalente

La fuerza horizontal o cortante en la base debido a la acción sísmica sedeterminara mediante la siguiente expresión:

V = Z * V * S * C . PRd

Donde:Z = Factor de ZonaU = Factor de UsoS = Factor de SueloC = Coeficiente SísmicoRd = Factor de DuctilidadP = Peso de la Estructura

3 INVESTIGACION DE CAMPO

3.1 Trabajos de Campo

Correspondió a la etapa de prospección in-situ, donde se tomaron muestras

de Dos (02) calicatas de 3.00 m de profundidad, que permitieron caracterizaral suelo de fundación en el área delimitada para el Proyecto en mención,tomándose muestras de las capas de suelo encontrado.

3.1.1 Calicata o Pozo de Exploración

Se programo la ejecución de Dos (02) calicatas o pozo de exploración “ACielo Abierto”, designado como C – 1 y C -2, ubicadas convenientemente ycon profundidades suficientes de 3. m. La ubicación de las calicatas se

presenta en el plano “Ubicación de Calicatas”.

3.1.2

Muestreo y registros de Exploración


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Las muestras ensayadas en el laboratorio se han clasificado de acuerdo alSistema Unificado de Clasificación de Suelos (S.U.C.S.) y las muestrasrestantes que no figuran en el cuadro fueron clasificados por pruebas

sencillas de campo, observación y comparación con las muestrasrepresentativas ensayadas.

CUADRO DE CLASIFICACION DE SUELOS

CALICATA C - 1 C - 2

Profundidad (m) 0.10-3.00 0.10-3.00

Muestra M -1 M -1

% Pasa Malla N° 4 100.00 100.00

% Pasa Malla N° 200 20.00 21.00

Limite Liquido 22.05 18.20

Índice Plástico N.P. N.P.

Contenido de Humedad (%) 10.00 9.00

Clasificación de Suelos “SUCS” SM SM

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PERFILES ESTRATIGRAFICOS.

Según la prospección efectuada en la calicata C – 1 de 3.00 m de profundidad y elanálisis de la muestra recuperada, el suelo de fundación esta constituido por dos capasde suelo, la primera capa a una profundidad de 0.00 – 0.10 m, es un estrato superficial ode cubierta conformado losa de concreto.

En la segunda capa de 0.10 – 3.00 m de profundidad y el análisis de la muestrarecuperada, el suelo de fundación esta constituido por un potente estrato u horizonte desuelo natural, conformado por arenas limosas no plástica, grano fino mal graduado,encontrándose húmedo, por lo que presenta baja compacidad.. El suelo de

características uniforme presenta un color marrón claro, perteneciente en laclasificación SUCS corresponde (SM)

Según la prospección efectuada en la calicata C – 2 de 3.00 m de profundidad y elanálisis de la muestra recuperada, el suelo de fundación esta constituido por dos capasde suelo, la primera capa a una profundidad de 0.00 – 0.10 m, es un estrato superficial ode cubierta conformado losa de concreto.

En la segunda capa de 0.10 – 3.00 m de profundidad y el análisis de la muestrarecuperada, el suelo de fundación esta constituido por un potente estrato u horizonte desuelo natural, conformado por arenas limosas no plástica, grano fino mal graduado,encontrándose húmedo, por lo que presenta baja compacidad.. El suelo de


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características uniforme presenta un color marrón claro, perteneciente en laclasificación SUCS corresponde (SM)

No se aprecio nivel freático, hasta el nivel prospectado, de 3.00 m de profundidad, a lafecha de ejecutados los trabajos (Setiembre del 2,007).

7 DESCRIPCION DE LA CONFORMACION DEL SUBSUELO DEL AREA DEESTUDIO.

De acuerdo con los perfiles estratigráficos inferidos, se determina que el subsuelo delárea en estudio esta conformado de la siguiente manera:

Una cubierta superficial de losa de concreto de profundidad de 0.10 m.

Luego se aprecia hasta una profundidad explorada de 3.00 m un potente estrato de suelo por arenas limosas no plásticas, grano fino mal graduado, encontrándose en estadohúmedo, con un limte liquido que varia de de 22.05% a 18.20 %, perteneciente en laclasificación SUCS corresponde (SM).

8 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

8.1 Tipo y Profundidad de cimentación

De acuerdo al análisis de cimentación, trabajo de campo, ensayos de laboratorio,descripción de los perfiles estratigráficos y características del proyecto se haconsiderado un tipo de cimentación de cimientos corridos armados desplantadosa una profundidad de 1.30 m en material de arena limosa.

8.2 Cálculo de Capacidad Admisible (qad)Parámetros de Cálculo

Se empleará para él calculo de capacidad de carga última por corte las fórmulas propuestas por Terzaghi (ecuación N° 01), para zapatas continuas y cuadradas.

qad = 1 ( c Nc + γ Df Nq + 1/2 B γ Nγ ) (ecuación N° 01)F.S.

Donde:

q ad : Capacidad Portante Admisibleφ : Ángulo de fricción internaγ : Densidad Natural (gr/cm3)c : Cohesión (gr/cm3)Df : Prof. de cimentación (m)B : Ancho de zapata (m)

Nq Nc y Nγ : Factores de capacidad de carga (función de φ) FS : Factor de Seguridad


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N : 7 (estimado según suelo característico)

Debido a que la falla que podría producirse sería del tipo local (suelo tipo

arena limosa, no plástico) se ha reducido el ángulo de fricción, obteniéndoseun valor de 20°.

Los factores de capacidad de carga para un ángulo de 20° son:

Nq = 7.0

Nγ = 4.0

Nc = 16.0

Utilizando la formula:

qad = 1 ( c Nc + γ Df Nq + 1/2 B γ Nγ ) (ecuación N° 01)F.S.

Donde:

Suelo Característico = SM (Arena limosa) Napa Freático = No habidaC = 0.04 gr/cm3

φ = 20°γ = 2.50 gr/cm3 Df = 1.30 mB = 0.80 m

Nq = 7.5 Nγ = 4.0 Nc = 16.0FS = 3

Reemplazando en la ecuación N° 01 se tienen capacidades de cargas admisibles de:

qad = 1.10 kg/cm2 8.3 Criterio de Asentamiento Permisible (qd)

Se aplicará la ecuación N° 02, para un asentamiento permisible de 2.5 cm

qd = 0.6 ( N – 3 ) (B + 0.305)2 . Fp (ecuación N° 02)

2 BFp = 1 + Z ≤ 2

BSiendo Z la profundidad de desplante sin tomar en cuenta el nivel freático.Parámetros de Cálculo


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Suelo Característico = SM (Arena limosa) N = 7 (estimado según suelo característico)B = 0.80 m

Z = 1.30 mF p = 2.0

Aplicando la ecuación N° 02, se obtiene que:

qd = 3.66 Kg/cm2

Es decir se requerirá aplicar al suelo una carga de 3.66 kg/cm2, sobre elsuelo de arena limosa que constituye el suelo de fundación, para generar unasentamiento permisible de 2.5 cm. cumpliéndose que:

q ad 55 MUY ALTO

Con los datos obtenidos en el laboratorio se tiene:

CALICATA PROF. (m) INDICEPLASTICO

POTENCIALDE

EXPANSIONC -1 0.10-3.00 N.P. BAJOC -2 0.10-3.00 N.P. BAJO

Comparando estos valores con los Índices Plásticos de los suelos encontrados (N.P), seconcluye que el potencial de expansión es bajo y/o nulo


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10 AGRESION DEL SUELO AL CONCRETO DE LA CIMENTACION

La agresión que ocasiona el suelo bajo el cual la estructura, está en función de la

presencia de elementos químicos que actúan sobre el concreto y el acero de refuerzo,causándole efectos nocivos y hasta destructivos sobre las estructuras (sulfatos y cloruros

principalmente). Sin embargo, la acción química del suelo sobre el concreto sólo ocurrea través del agua subterránea que reacciona con el concreto; de eses modo el deteriorodel concreto ocurre bajo el nivel freático, zona de ascensión capilar o presencia de aguainfiltrada por otra razón (rotura de tuberías, lluvias extraordinarias, inundaciones, etc.).Los principales elementos químicos a evaluar son los sulfatos y cloruros por su acciónquímica sobre el concreto y acero del cimiento.

Las concentraciones de estos elementos en proporciones nocivas, aparecen en el análisisquímico efectuado en el LABORATORIO GEOTEC S.R.L. La fuente de estainformación corresponde a las recomendaciones del ACI (Comité 319-83) en el caso delos sulfatos presentes en el suelo y a la experiencia en los otros casos.

En los análisis químicos se puede observar que a la profundidad de cimentación que serecomienda se tiene una concentración de sulfatos promedio de 0.10 %, lo cual nosindica que no ocasiona ataque al concreto de la cimentación. La concentración

promedio de cloruros en el suelo es de 205.0 p.p.m., lo anterior indica una acción de baja agresividad a la armadura de la cimentación, más aun si no existe agua o nivelfreático en la zona.

En resumen se concluye que el estrato de suelo que forma parte del contorno donde irádesplantada la cimentación contiene bajas concentraciones de sulfatos y cloruros, por lotanto se recomienda el uso de CEMENTO TIPO I

11 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo al resultado de los Cálculos, Características Físico – Mecánicas de losSuelos, se establecen las siguientes consideraciones finales:

El Presente Trabajo ha consistido en la ejecución del “Estudio de Suelos con

fines de Cimentación para la Implementación de Juzgados de Paz Letradosde las Comisarías en la zonas de Frontera”, en la Comisaría de AguasVerdes, ubicado en el Distrito de Aguas Verdes, Provincia de Zarumilla y en elDepartamento de Tumbes.

Los Trabajos de campo han consistido en la excavación de Dos (02) calicatashasta alcanzar una profundidad de 3.00 m. Las calicatas se ha ubicadoconvenientemente en el área del terreno y así poder contar con la información yresultados correctos. De las calicatas se extrajeron muestras alteradas pararealizar ensayos Análisis Granulométrico por tamizado, Límites de Consistencia,Humedad natural, Pesos Unitarios, Pesos Específicos, Clasificación de Suelos

SUCS, Análisis Químicos (Sulfatos y Cloruros) y Ensayos de Corte Directo.


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El Perfil Estratigráfico que se presenta ha sido elaborado mediante lainterpretación de la estratigrafia encontrada en las calicatas. El subsuelo del áreade estudio es homogéneo en profundidad, estando conformado por arena limosa,

no plástico (SM).

De 0.10 a 3.00 metros de profundidad se presenta un estrato conformado porarenas limosas, no plástica, grano fino mal graduado, en estado húmedo y

perteneciente en la clasificación SUCS (SM).

Se recomienda que el tipo de cimentación a utilizar sea cimientos corridosarmados, para evitar los asentamientos diferenciales.

Profundidad de la cimentación:

En base a las características del perfil estratigráfico, se recomienda cimentar a la profundidad de Df = 1.30 metros.; a esta profundidad se cimentarán en arenalimosa, no plástico.

La capacidad admisible del terreno a la profundidad de cimentación de Df = 1.30metros se puede considerar de:

qad = 1.10 kg/cm2

En cuanto a los asentamientos permisibles se requerirá aplicar al suelo una carga

de qd =3.66 kg/cm2 , sobre el suelo arena limosa, no plástica que constituye elsuelo de fundación, para generar un asentamiento permisible de 2.5 cm,cumpliéndose que:

qad


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En lo referente a la sismicidad del área de estudio, ésta se encuentra ubicadadentro de la Zona Sísmica 3 (Zona de Sismicidad Alta), por lo que se deberá

tener presente la posibilidad de que ocurran sismos de gran magnitud.

Para el análisis sismo-resistente según el RNC se recomienda considerar unsuelo de un perfil tipo S3, con un periodo T p(s) = 0.9 seg., factor de suelo S = 1.4

Es conveniente tener presente el cuidado necesario para que los empalmes de lastuberías de agua y desagüe estén bien instalado de tal forma evitar fugas que

pueden generar la reacción de los sulfatos y cloruros.

De los análisis de suelos (químicos) realizados a la muestra del suelo donde irá

desplantada la cimentación y de la inspección de la zona en estudio serecomienda el uso de CEMENTO TIPO I.

Las conclusiones y recomendaciones presentes, sólo se aplican al terrenoestudiado, no pudiendo aplicarla para otros fines o a otros sectores.

Lima, Setiembre del 2007


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ANEXOS


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RESULTADOS DE LABORATORIO


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PANEL FOTOGRAFICO


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PLANO DE UBICACIÓN DE CALICATAS


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FOTO N° 2 – VISTA PARTE SUPERIOR CALICATA C – 1, UBICADO EN LA

PARTE POSTERIOR DE LA COMISARIA DE AGUAS VERDES - ZARUMILLA


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FOTO N° 3 – VISTA DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO DE LA CALICATA C – 1,

UBICADO DO EN LA PARTE POSTERIOR DE LA COMISARIA DE AGUAS

VERDES - ZARUMILLA.


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FOTO N° 4 - VISTA DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO DE LA CALICATA C – 2,

UBICADO DO EN LA PARTE POSTERIOR DE LA COMISARIA DE AGUAS

VERDES – PROFUNDIDAD DE 3M.


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FOTO N° 6 - VISTA DE LA ZONA DONDE SE UBICO LAS CALICATAS EN LA

COMISARIA DE AGUAS VERDES - ZARUMILLA.


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FOTO N° 1 - VISTA DE LA FACHADA DE LA COMISARIA DE AGUAS VERDES

- ZARUMILLA.


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FOTO N° 5 - VISTA DE LA PARTE SUPERIOR DE LA CALICATA C - 2

UBICADO EN LA ZONA POSTERIOR DE LA COMISARIA DE AGUAS VERDES -

ZARUMILLA.


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