Estudio de Suelos - Piura

7/26/2019 Estudio de Suelos - Piura

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ESTUDIO DE MECNICA DE SUELOS

MIRAFLORES NEW CONCEPT

CONJUNTO RESIDENCIAL

PIURA

Estudio N M4118

Lima, Marzo de 2013

Calle Mayorazgo 159, Chacarilla del Estanque San Borja Telefax: 372-5281 / 372-1497 E-mail: [email protected]


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CONJUNTO RESIDENCIAL - PIURA

Indice

Resumen y Conclusiones

1.0 Contenido del Informe

2.0 Caractersticas del Terreno

2.1 Ubicacin

2.2 Descripcin del Lugar

3.0 Estructuras Previstas

4.0 Trabajos Efectuados

4.1 Exploracin de Campo

4.2 Ensayos de Laboratorio

5.0 Calibracin del Cono de Peck

6.0 Caractersticas del Subsuelo

6.1 Perfil del Suelo

6.2 Nivel Fretico

7.0 Evaluacin del Comportamiento Ssmico del Terreno

7.1 Situacin Tectnica y Sismolgica

7.2 Caractersticas Dinmicas de los Suelos

7.3 Recomendaciones para el Diseo Sismorresistente

8.0 Potencial de Licuefaccin

8.1 Procedimiento de Evaluacin

8.2 Resumen y Conclusiones

9.0 Recomendaciones para la Cimentacin

9.1 Tipo de Cimentacin

9.2 Profundidad de Cimentacin

9.3 Presin Admisible por Asentamientos



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9.4 Factor de Seguridad por Esfuerzo Cortante

10.0 Empujes de Tierras

11.0 Agresividad de las Sales del Subsuelo

12.0 Taludes de Corte

13.0 Recomendaciones Adicionales

Bibliografa

Lminas

M4146-1 Ubicacin de Sondajes

M4146-2 y M4146-3 Perfiles de Suelos de las Perforaciones

M4146-4 a M4146-6 Perfiles de Suelos de las Calicatas

M4146-7 a M4146-9 Registros de las Auscultaciones con Cono de Peck

M4146-10 a M4146-36 Curvas Granulomtricas

M4146-37 a M4146-43 Resistencia a la Compresin no Confinada, Pesos Unitarios y

Contenido de Humedad

Cuadros

M4146-1 y M4146-2 Ensayos de Penetracin Estndar (SPT)

M4146-3 y M4146-4 Anlisis Granulomtrico por Tamizado, Lmites de Atterberg,

Contenido de Humedad y Clasificacin Unificada

M4146-5 Resultados de los Ensayos de Resistencia a la Compresin no

Confinada

M4146-6 y M4146-7 Anlisis Qumicos de Laboratorio

M4146-8 y M4146-9 Potencial de Licuefaccin

Fotografas

Anexo

1.- Clculo del Factor de Seguridad frente a la Ocurrencia de la Licuefaccin



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Resumen y Conclusiones

El presente Informe comprende el Estudio de Mecnica de Suelos requerido por la Ca

Inmobiliaria y Comerc Magdalena S.A. para determinar las condiciones de cimentacin de los

edificios de 7 pisos de altura y 1 stano del Conjunto Residencial Miraflores New Concept, que

se construirn en los lotes 1, 2 y 3 de la manzana F de la urbanizacin Miraflores Country Club

de la ciudad de Piura, en el distrito de Castilla, provincia y departamento de Piura.

Los lotes 1 y 2 se encuentran ubicados frente a la calle Ocho y el canal Biaggio Arbul, en la

esquina con la avenida F. El lote 3 se encuentra separado de los lotes 1 y 2 por el valo existente

al final de la calle Ocho.

Los terrenos presentan una superficie plana, libre y despejada. Solo existe una edificacin de

madera de 2 pisos de altura en la parte central de los lotes 1 y 2, que es utilizada como depsito

y almacn de materiales. Ver fotografas al final del informe.

El programa de exploracin de campo llevado a cabo comprendi los siguientes trabajos:

- 2 perforaciones por lavado, tipo wash boring, de 16.45 m de profundidad con respecto

al nivel de la superficie del terreno, denominadas WB-1 y WB-2, en las cuales se llevaron

a cabo ensayos de penetracin estndar (SPT), espaciados cada 1 m.

- 3 calicatas excavadas en forma manual hasta profundidades comprendidas entre 7.00 y

7.50 m con respecto al nivel de la superficie del terreno, denominadas C-1 a C-3.

- 3 auscultaciones con cono de Peck denominadas CP-1 a CP-3, las cuales alcanzaron

rechazo a profundidades comprendidas entre 6.00 y 8.70 m con respecto a la superficie

del terreno.



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PERFIL DEL SUELO

El perfil del suelo en el terreno estudiado est conformado por una capa superior de arcilla

limosa, de plasticidad media, medianamente compacta a muy compacta, intercalada con capas

de arena fina limosa, medianamente densa y limo arcilloso, de plasticidad media, medianamente

compacto; que se extiende hasta profundidades comprendidas entre 3.00 y 3.40 m en la mayor

parte del terreno. Slo en la calicata C-2 ubicada en la parte central del terreno, esta capa se

extiende hasta 7.00 m de profundidad.

Seguidamente, subyace un depsito de arena fina, con contenido variable de limo, cuya densidad

relativa tiende a aumentar con la profundidad encontrndose en estado medianamente denso a

denso hasta 8.00 m de profundidad; y en estado denso a muy denso hasta el lmite de la

profundidad investigada (16.45 m). Solo en la perforacin WB-2 se registr una capa de arena

medianamente densa entre 12.00 y 13.00 m de profundidad.

Dentro del depsito de arena, se registraron capas de 0.40 a 0.60 m de espesor de arcilla limosa,

de plasticidad media, compacta a muy compacta, a 8.00 m de profundidad en las perforaciones

WB-1 y WB-2, y a 6.00 m de profundidad en la calicata C-3.

El nivel fretico se registr a 10.00 m de profundidad con respecto al nivel de la superficie actual

del terreno en las perforaciones WB-1 y WB-2.

Potencial de Licuefaccin

Los resultados de la evaluacin del potencial de licuefaccin indican que en general en el terreno

estudiado, las arenas que se encuentran bajo el nivel fretico no son susceptibles a licuefactar,

ni durante sismos medianos, ni severos.

Cabe sealar, que los resultados de los anlisis indican que la capa de arena de menor resistencia

registrada en la perforacin WB-2, entre 12.00 y 13.00 m de profundidad, es susceptible a



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licuefactar durante sismos severos, sin embargo por tratarse de una capa delgada, dentro de un

depsito de suelos de mayor resistencia, consideramos poco probable que puede producirse el

fenmeno de licuefaccin.

RECOMENDACIONES PARA LA CIMENTACIN

Alternativa 1: Zapatas y Cimientos Corridos

- Tipo de cimentacin: zapatas conectadas mediante vigas de cimentacin y cimientos

corridos armados.

- Material sobre el cual debe apoyarse la cimentacin: arena medianamente densa a densa.

- Profundidad mnima de cimentacin (Df min) = 4.40 m con respecto al nivel de la

superficie actual del terreno (1.50 m por debajo del nivel de piso del proyecto).

- En la zona donde se llev a cabo la calicata C-2, donde se registraron arcillas hasta una

profundidad mayor que en el resto del terreno (7.00 m), debern profundizarse las

excavaciones para la cimentacin hasta alcanzar el depsito de arena y vaciar en la sobre

excavacin efectuada un falso cimiento de concreto pobre. Esta recomendacin tambin

es vlida para otros sectores del terreno donde se encuentren arcillas al nivel de

cimentacin.

- En el caso que en la ubicacin de un cimiento se hubiese efectuado una excavacin hasta

una profundidad mayor que la profundidad de cimentacin, deber rellenarse la sobre

excavacin efectuada con concreto pobre.

- Presin admisible: qa = 1.50 Kg/cm2.

- Asentamiento total tolerable considerado en los clculos: = 2.5 cm.

- Factor de seguridad por esfuerzo cortante: FS > 3.

- Tipo de suelo segn la Norma Tcnica de Edificacin E030: Diseo Sismorresistente =

S2.

- Factor de suelo: Tp = 1.2.

- Perodo Predominante de vibracin: Tp = 0.6 s.



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Alternativa 2: Plateas de Cimentacin

- Tipo de cimentacin: plateas rgidas de concreto armado un solo espesor uniforme no

menor de 0.60 m, con armadura en dos direcciones.

- Material sobre el cual debe apoyarse la cimentacin: arena medianamente densa a densa

y arcilla compacta a muy compacta.

- Profundidad mnima de cimentacin (Df min) = 3.50 m con respecto al nivel de la

superficie actual del terreno.

- Presin admisible: qa = 1.00 Kg/cm2.

- Asentamiento total tolerable considerado en los clculos: = 5 cm.

- Factor de seguridad por esfuerzo cortante: FS > 3.

- Tipo de suelo segn la Norma Tcnica de Edificacin E030: Diseo Sismorresistente =

S2.

- Factor de suelo: Tp = 1.2.

- Perodo Predominante de vibracin: Tp = 0.6 s.

Empujes de Tierras

Para los clculos de los empujes de tierras de los muros del stano, se recomienda la utilizacin

de los siguientes parmetros promedio de las capas superiores de arena medianamente densa que

se encuentran intercaladas con las arcillas en la capa superior del perfil del suelo:

- Angulo de friccin interna = 32

- Coeficiente de empuje de tierras activo Ka = 0.31

- Coeficiente de empuje de tierras pasivo Kp = 3.26

- Coeficiente de empuje de tierras en reposo Ko = 0.47

- Peso volumtrico = 1.90 gr/cm2



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Agresividad de las Sales del Subsuelo

Se recomienda utilizar cemento Portland tipo II, IP (MS), 1 S (MS), P (MS), 1 (PM) l (SM)

(MS), en todas las estructuras de concreto que estarn en contacto con el subsuelo (cimientos,

falsos cimientos, cisterna, muros de stanos, patios, pisos, veredas, sardineles, etc.).

Adicionalmente, para evitar que las sales del subsuelo asciendan por capilaridad por las paredes

de los edificios y forme manchas de humedad en ellas, se recomienda que el asentado de ladrillos

y el tarrajeo de los muros dentro del primer metro de altura, se efecte con cemento especial o

con aditivos impermeabilizantes.

Taludes de Corte

Es posible efectuar excavaciones verticales hasta el nivel del piso del proyecto ( - 2.90 m). Las

excavaciones adicionales requeridas para alcanzar el nivel de cimentacin de las paredes del

stano debern efectuarse por tramos cortos y hacer los vaciados a la brevedad.

Dado a las dimensiones y ubicacin del terreno, no es posible efectuar excavaciones con

pendiente (inclinadas) ya que este tipo de excavacin afectara las propiedades vecinas

colindantes, por lo que en el caso que por proceso constructivo no puedan construirse los muros

del stano por tramos cortos y en los casos que exista alguna edificacin colindante construida,

deber preverse la construccin de estructuras de sostenimiento temporal, diseadas para ser

capaces de soportar los empujes de tierras indicados.

En las paredes de las excavaciones verticales se recomienda aplicar una capa de shotcrete con

grapas de acero (tipo dramix), fibra o con malla. Adicionalmente, tambin ser recomendable

dejar una franja libre de 3 m paralela al borde superior del talud de corte, a manera de precaucin.

En esta franja deber restringirse el trnsito de vehculos y el depsito de materiales.



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Durante la ejecucin de los movimientos de tierras y construccin de las estructuras de

sostenimiento temporal se recomienda efectuar una evaluacin del comportamiento del terreno

y del permetro (veredas, calles y estructuras cercanas y/o vecinas). Deber reportarse cualquier

anomala observada (rajadura, hundimiento, etc.), para poder tomar a tiempo las medidas

correctivas de refuerzo.

Durante la excavacin y construccin del stano deber controlarse el sistema de riego de los

jardines que se encuentren en los alrededores del terreno, no deber permitirse el riego por

inundacin.

La construccin de los muros de contencin perimtricos del stano deber llevarse a cabo a la

brevedad.

Recomendaciones Adicionales

Los rellenos requeridos para tapar sobre excavaciones efectuadas por cualquier motivo debern

efectuarse con un material granular seleccionado, preferentemente grava arenosa o arena

gravosa, bien o mal graduada, limpia o ligeramente limosa o ligeramente arcillosa, con partculas

de no ms de 3 pulgadas de tamao mximo, con contenido de sales solubles totales no mayor

de 5,000 p.p.m. y con contenido de sulfatos solubles no mayor de 2,000 p.p.m., colocado por

capas horizontales de no ms de 0.20 m de espesor, cada una de las cuales deber compactarse

a un mnimo del 95% de la mxima densidad seca del ensayo proctor modificado.

La superficie del terreno sobre la cual se colocar una capa de relleno deber compactarse en

cualquier caso al 95% de la mxima densidad seca del ensayo proctor modificado.

Las losas de concreto del piso del stano, en el caso de adoptarse la alternativa de cimentacin

con zapatas y cimientos corridos, debern apoyarse sobre un relleno de material granular

seleccionado de 0.20 m de espesor mnimo constituido preferentemente por grava arenosa o arena

gravosa, bien o mal graduada, limpia o ligeramente limosa o ligeramente arcillosa, con partculas



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de no ms de 3 pulgadas de tamao mximo, contenido de sulfatos solubles menor de 2,000

p.p.m. y contenido de sales solubles totales menor de 5,000 p.p.m. Este material deber

compactarse al 95% de la mxima densidad seca del ensayo proctor modificado.

Limitaciones del Estudio

El presente estudio es vlido exclusivamente para el terreno mostrado en la Lmina No M4146-1

y las estructuras descritas en el acpite 3.0. No es posible extrapolar la informacin de este

estudio a los terrenos vecinos.

Lima, Marzo de 2013

Ing. Maggie Martinelli Montoya

Reg. Col. Ings. CIP 26250



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Informe

1.0 CONTENIDO DEL INFORME

En este Informe se presenta la descripcin de los trabajos realizados en campo y

laboratorio, los resultados de los anlisis efectuados y las conclusiones obtenidas en el

Estudio de Mecnica de Suelos llevado a cabo con la finalidad de determinar las

condiciones de cimentacin de los edificios del Conjunto Residencial Miraflores New

Concept, en la ciudad de Piura.

2.0 CARACTERSTICAS DEL TERRENO

2.1 Ubicacin

Se han estudiado los lotes 1, 2 y 3 de la manzana F de la urbanizacin Miraflores Country

Club de la ciudad de Piura, en el distrito de Castilla, provincia y departamento de Piura.

Los lotes 1 y 2 ocupan una extensin de 2,806.21 m 2y se encuentran ubicados frente a

la calle Ocho y el canal Biaggio Arbul, en la esquina con la avenida F. El lote 3 ocupa

una extensin de 458.51 m2y se encuentra separado de los lotes 1 y 2 por el valo

existente al final de la calle Ocho.

En la Lmina No M4146-1 se muestra la ubicacin de los lotes estudiados.



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2.2 Descripcin del Lugar

Los lotes 1 y 2 poseen en conjunto una forma alargada ligeramente curva, de 14.90 a

15.20 m de ancho y 183.72 m de largo; y presentan una superficie plana, libre y

despejada. Solo existe una edificacin de madera de 2 pisos de altura en la parte central,

que es utilizada como depsito y almacn de materiales.

El lote 3 posee una forma irregular, con lados curvos y rectos y presenta tambin una

superficie plana, libre de edificaciones. Ver fotografas al final del informe.

3.0 ESTRUCTURAS PREVISTAS

Se ha previsto construir cuatro torres de 7 pisos de altura con un stano, cuyo nivel de

piso ser - 2.90 m con respecto al nivel de la superficie actual del terreno.

Las torres (edificios) tendrn estructura convencional aporticada de concreto armado y

trasmitirn al terreno una carga de aproximadamente 1 Ton/m2/piso.

4.0 TRABAJOS EFECTUADOS

4.1 Exploracin de Campo

El programa de exploracin de campo llevado a cabo comprendi los siguientes

trabajos:

- 2 perforaciones por lavado, tipo wash boring de 16.45 m de profundidad con

respecto al nivel de la superficie del terreno, denominadas WB-1 y WB-2, en las

cuales se llevaron a cabo ensayos de penetracin estndar (SPT), espaciados cada

1 m.



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- 3 calicatas excavadas en forma manual hasta profundidades comprendidas entre

7.00 y 7.50 m con respecto al nivel de la superficie del terreno, denominadas C-1

a C-3.

- 3 auscultaciones con cono de Peck denominadas CP-1 a CP-3, las cuales

alcanzaron rechazo a profundidades comprendidas entre 6.00 y 8.70 m con

respecto a la superficie del terreno.

En las perforaciones y calicatas se realiz un perfilaje minucioso, el cual incluy el

registro cuidadoso de las caractersticas de los suelos que conforman cada estrato del

perfil del suelo, la clasificacin visual de los materiales encontrados de acuerdo con los

procedimientos del Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS).

De las perforaciones se tomaron muestras en el penetrmetro utilizado para los ensayos

de penetracin estndar y de las calicatas se tomaron muestras representativas de los

suelos tpicos. Todas las muestras debidamente protegidas e identificadas fueron

remitidas al laboratorio para su verificacin y anlisis.

En la Lmina No M4146-1 se muestra la ubicacin de las perforaciones, calicatas y

auscultaciones con cono de Peck; en las Lminas Nos M4146-2 y M4146-3 se presentan

los perfiles de suelos de las perforaciones; en las Lminas Nos M4146-4 a M4146-6 se

presentan los perfiles de suelos de las calicatas; y en las Lminas Nos M4146-7 a M4146-

9 se presentan los registros de las auscultaciones con cono de Peck.

Los resultados de los ensayos de penetracin estndar (SPT) se presentan en los perfiles

de suelos de las perforaciones, en las Lminas Nos M4146-2 y M4146-3, y en los

Cuadros Nos M4146-1 y M4146-2.



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4.2 Ensayos de Laboratorio

En el laboratorio se verific la clasificacin visual de todas las muestras obtenidas y se

escogieron muestras representativas para ejecutar con ellas los siguientes ensayos:

- Anlisis Granulomtrico por Tamizado

- Lmites de Atterberg

- Contenido de Humedad

- Clasificacin Unificada (SUCS)

- Resistencia a la Compresin no Confinada

- Peso Unitario Natural

- Peso Unitario Seco

- Contenido de Sulfatos Solubles

- Contenido de Sales Solubles Totales

Los ensayos de laboratorio fueron realizados de acuerdo con las normas ASTM

respectivas y con los resultados obtenidos se procedi a efectuar una comparacin con

las caractersticas de los suelos obtenidas en el campo y las compatibilizaciones

correspondientes en los casos en que fue necesario para obtener los perfiles de suelos

definitivos, que son los que se presentan.

En las Lminas Nos M4146-10 a M4146-43 y los Cuadros Nos M4146-3 a M4146-7 se

presentan los resultados de los ensayos de laboratorio.

5.0 CALIBRACIN DEL CONO DE PECK

El cono de Peck es un mtodo dinmico de auscultacin consistente en el hincado en el

subsuelo de una barra de 2 pulgadas de dimetro, provista en su extremo inferior, de una

punta cnica de 2.5 pulgadas de dimetro y ngulo de 60o. La hinca se efecta en forma

continua empleando un martillo de 140 libras de peso y 30 pulgadas de cada, registrn-



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dose el nmero de golpes requerido por cada 15 cm de penetracin; los resultados se

presentan en un registro continuo de nmero de golpes por cada 30 cm de penetracin.

La relacin entre los resultados del cono de Peck con el ensayo estndar de penetracin

para suelos granulares (arenas y gravas finas) es la siguiente:

- Suelos granulares (arenas y gravas finas) N = 0.5 Cn

- Suelos cohesivos (arcillas y limos) N = 1.0 Cn

Donde:

N = Nmero de golpes por 30 cm de penetracin en el ensayo estndar de penetracin

Cn = Nmero de golpes por 30 cm de penetracin mediante auscultacin con cono de

Peck.

6.0 CARACTERSTICAS DEL SUBSUELO

6.1 Perfil del Suelo

El perfil del suelo en el terreno estudiado est conformado por una capa superior de

arcilla limosa, de plasticidad media, medianamente compacta a muy compacta,

intercalada con capas de arena fina limosa, medianamente densa y limo arcilloso, de

plasticidad media, medianamente compacto; que se extiende hasta profundidades

comprendidas entre 3.00 y 3.40 m en la mayor parte del terreno. Slo en la calicata C-2

ubicada en la parte central del terreno, esta capa se extiende hasta 7.00 m de profundidad.

Seguidamente, subyace un depsito de arena fina, con contenido variable de limo, cuya

densidad relativa tiende a aumentar con la profundidad encontrndose en estado

medianamente denso a denso hasta 8.00 m de profundidad; y en estado denso a muy

denso hasta el lmite de la profundidad investigada (16.45 m). Solo en la perforacin



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* Los nmeros entre parntesis indican las referencias bibliogrficas.

WB-2 se registr una capa de arena medianamente densa entre 12.00 y 13.00 m de

profundidad.

Dentro del depsito de arena, se registraron capas de 0.40 a 0.60 m de espesor de arcilla

limosa, de plasticidad media, compacta a muy compacta, a 8.00 m de profundidad en las

perforaciones WB-1 y WB-2, y a 6.00 m de profundidad en la calicata C-3.

6.2 Nivel Fretico

El nivel fretico se registr a 10.00 m de profundidad con respecto al nivel de la

superficie actual del terreno en las perforaciones WB-1 y WB-2.

7.0 EVALUACIN DEL COMPORTAMIENTO SSMICO DEL TERRENO

7.1 Situacin Tectnica y Sismolgica

La ciudad de Piura est localizada a en la zona costera del Per, a menos de 50 Km por

encima de la zona de subduccin de la placa ocenica bajo la placa continental

Sudamericana. Los sismos mayores que han ocurrido en la zona, han causado efectos

considerables en reas relativamente cercanas al terreno estudiado, produciendo

intensidades de hasta VIII y IX MM (1)*y aceleraciones en la superficie del terreno de

hasta 0.4 g.

Teniendo en cuenta la sismicidad de la zona, en la Norma Tcnica de Edificacin E030:

Diseo Sismorresistente (2), el rea del proyecto est considerada en la Zona 1 de

sismicidad, que corresponde a alta sismicidad.



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7.2 Caractersticas Dinmicas de los Suelos

En suelos granulares, las solicitaciones ssmicas pueden manifestarse mediante un

fenmeno denominado licuefaccin, el cual consiste en la prdida momentnea de la

resistencia al corte, como consecuencia de la presin de poros que se genera en el agua

contenida en sus vacos, originada por una vibracin violenta.

Para que un suelo granular, en presencia de un sismo, sea susceptible a licuefactar, debe

presentar simultneamente las caractersticas siguientes:

- Debe estar constituido por arena fina, arena fina limosa, arena fina arcillosa, limo

arenoso no plstico o grava empacada en una matriz constituida por alguno de los

materiales anteriores.

- Debe encontrarse sumergido.

- Su densidad relativa debe ser baja a media.

En general, en el presente caso no se dan estas condiciones simultneamente ya que las

arenas aumentan considerablemente de resistencia bajo el nivel fretico (bajo 10.00 m

de profundidad), salvo una capa aislada en la perforacin WB-2. Teniendo en cuenta esto,

se ha llevado a cabo la evaluacin del potencial de licuefaccin de las arenas bajo el nivel

fretco.

7.3 Recomendaciones para el Diseo Simorresistente

Para el diseo sismorresistente es recomendable utilizar las Fuerzas Ssmicas Horizonta-

les estipuladas en la Norma Tcnica de Edificacin E030: Diseo Sismorresistente (2).

El Factor de Suelo contemplado en dicha Norma depende de las caractersticas y

espesores de los suelos que conforman el perfil estratigrfico del subsuelo. En el presente

caso el perfil de suelos se puede clasificar como Tipo S2y le corresponde por lo tanto, un

Factor de Suelo S de 1.2 y un Perodo Predominante de Vibracin Tp de 0.6 s.



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8.0 POTENCIAL DE LICUEFACCIN

8.1 Procedimiento de Evaluacin

El potencial de licuefaccin se ha evaluado en los puntos donde se llevaron a cabo las

perforaciones WB-1 y WB-2.

En los clculos se ha considerado el nivel fretico registrado, que es 10.00 m con respecto

al nivel de la superficie actual del terreno.

Para la evaluacin se ha utilizado el procedimiento propuesto por Seed e Idriss (1971,

1982), actualizado en los talleres del National Center for Earthquake Research (NCEER)

de 1996 y de NEER/NSF de 1998, segn publicacin en el Journal of Geotechnical and

Geoenviromental Engineerig en Octubre de 2001 (3).

El procedimiento fue desarrollado en base a observaciones in situ del comportamiento

de depsitos de arena durante sismos pasados e involucra el uso de la resistencia a la

penetracin estndar N (nmero de golpes del ensayo estndar de penetracin - SPT -

ASTM D-1586) como una medida de resistencia de las arenas a la licuefaccin.

El procedimiento utilizado incluye los pasos siguientes:

1) Clculo de los esfuerzos de corte cclico inducidos como consecuencia de la

excitacin ssmica (CSR);

2) Clculo del esfuerzo cortante cclico normalizado resistente mnimo que produce

licuefaccin (resistencia a la licuefaccin) (CRR);

3) Clculo del factor de seguridad frente a la ocurrencia de la licuefaccin (FSL).



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1) Clculo de los Esfuerzos de Corte Cclico Inducidos (CSR)

Para el anlisis de licuefaccin se consider el esfuerzo promedio de corte cclico, que

correspondera a una vibracin uniforme equivalente a la del sismo de diseo.

La relacin de esfuerzos de corte cclico fue calculada mediante la siguiente expresin

(3):

CSR = (Jh)ave = 0.65 a max Fo rd (a)

F 'o g F 'o

Donde:

CSR = Esfuerzo de corte cclico normalizado inducido por el sismo

( Jh)ave = Esfuerzo promedio de corte cclico

F'o = Presin efectiva de tapada

F o = Presin total

a max = Aceleracin mxima en la superficie del terreno

g = Aceleracin de la gravedad

rd = Coeficiente de reduccin de las tensiones, que disminuye desde

en la superficie del terreno hasta valores muy inferiores a grandes

profundidades.

La variacin de la relacin de esfuerzos cclicos inducidos fue determinada por medio de

la ecuacin (a) para una aceleracin mxima en la superficie de 0.30 g, correspondiente

a un sismo mediano de 6 MBcon probabilidad de ocurrir varias veces durante la vida til

de las estructuras (perodo de retorno de 30 aos) y para una aceleracin mxima de 0.40

g, correspondiente a un sismo severo de magnitud de 7 MBcon menor probabilidad de

ocurrencia. La aceleracin de 0.4 g es la que corresponde utilizar la Norma Tcnica de

Edificacin E030: Diseo Sismorresistente (2) para la ciudad de Piura.



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2) Clculo del Esfuerzo Cortante Cclico Normalizado Resistente Mnimo que Produce

Licuefaccin (Resistencia a la Licuefaccin) (CRR)

El valor de la resistencia a la licuefaccin CRR se ha determinado con la siguiente

expresin propuesta para arenas limpias por A.F. Rauch de la Universidad de Texas (3):

CRR7.5= 1 + N1(60) + 50 - 1

34 - N1(60)

135 (10 N1(60)

+ 45)2 200

Donde:

CRR7.5 = Esfuerzo cortante cclico normalizado resistente mnimo que

produce licuefaccin

N1(60) = Resistencia a la penetracin estndar normalizada

Esta expresin fue desarrollada para un sismo de una magnitud de 7 y debe corregirse

para obtener el valor correspondiente al sismo de anlisis.

El valor de N1(60)debe corregirse en el caso de arenas con presencia de finos.

La correccin se ha llevado a cabo considerando la siguiente expresin propuesta por

R.B. Seed:

N1(60)CS= + N1(60)

Donde: = 0 si el contenido de finos (FC) es menor o igual que 5%

= exp (1.76 - (190/FC2)) para 5% < FC < 35%

= 5 para FC $35%

= 1 para FC #5%

= exp (0.99 + (FC1.5/1000)) para 5% < FC < 35%

= 1.2 para FC $35%



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El valor de N obtenido en el ensayo SPT debe corregirse adicionalmente con los

siguientes factores para obtener el N1(60).

N1(60) = Nm Cn CECBCRCS

Donde:

Nm = Resistencia a la penetracin estndar medida (SPT)

Cn = Correccin por tensin vertical debida a la sobrecarga del terreno

(factor que normaliza la resistencia a la penetracin estndar a

una presin efectiva de tapada de 1 Ton/pie2)

CE = Correccin para la relacin de energa del martillo (ER)

CB = Correccin por el dimetro de la perforacin

CR = Correccin por longitud de barras

CS = Correccin por muestreador con o sin revestimiento

En el presente caso hemos considerado para los anlisis un valor de C E= 1.00 que es el

mximo que corresponde a un martillo tipo donut en el ensayo de penetracin estndar,

un valor de CB= 1 correspondiente a un dimetro de perforacin de 65 a 115 mm y un

valor de CS= 1 teniendo en cuenta que se us un muestreador estndar.

El valor de CRvara segn la longitud de las varillas (l b ). CR= 0.75 para l b < 3 m, CR=

0.8 para 3 < lb

< 4 m, CR= 0.85 para 4 < l

b< 6 m, f

l= 0.95 para 6 < l

b< 10 m y C

R=

1 para 10 m < l b .

3) Clculo del Factor de Seguridad frente a la Ocurrencia de la Licuefaccin (FSL)

El factor de seguridad frente a la ocurrencia de licuefaccin se define como:

FSL= CRR /CSR



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21

De acuerdo a lo estipulado en la Norme Tcnica de Edificacin E050: Suelos y

Cimentaciones (4) este factor de seguridad debe ser mayor de 1.

Los clculos de los valores de CRR y CSR, as como los valores resultantes de CRR,

CSR y FSL se presentan en el Anexo de este informe y en los Cuadros Nos M4146-8

y M4146-9.

8.2 Resultados y Conclusiones

Los resultados de la evaluacin del potencial de licuefaccin mostrados en los Cuadros

Nos M4146-8 y M4146-9 indican que en general en el terreno estudiado, las arenas que

se encuentran bajo el nivel fretico no son susceptibles a licuefactar, ni durante sismos

medianos, ni severos.

Cabe sealar, que los resultados de los anlisis indican que la capa de arena de menor

resistencia registrada en la perforacin WB-2, entre 12.00 y 13.00 m de profundidad, es

susceptible a licuefactar durante sismos severos, sin embargo por tratarse de una capa

delgada, dentro de un depsito de suelos de mayor resistencia, consideramos poco

probable que puede producirse el fenmeno de licuefaccin.

9.0 RECOMENDACIONES PARA LA CIMENTACIN

9.1 Tipo de Cimentacin

Teniendo en cuenta las caractersticas de los edificios proyectados (de 7 pisos con un

stano) y las caractersticas del perfil del suelo bajo el nivel del piso del proyecto,

recomendamos en el presente caso utilizar una cimentacin convencional rgida por

medio de zapatas conectadas mediante vigas de cimentacin y cimientos corridos

armados.



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Alternativamente, pueden considerarse plateas de cimentacin de un solo espesor no

menor de 0.60 m.

9.2 Profundidad de Cimentacin

El nivel de cimentacin est controlado por el nivel de piso del stano proyectado (-2.90

m).

Se recomienda que las zapatas y cimientos corridos se apoyen sobre el depsito de arena

medianamente densa a densa, a una profundidad mnima de cimentacin de 1.50 m con

respecto al nivel del piso, esto es una profundidad mnima de cimentacin de 4.40 m con

respecto al nivel de la superficie actual del terreno.

En la zona donde se llev a cabo la calicata C-2, donde se registraron arcillas hasta una

profundidad mayor que en el resto del terreno (7.00 m), debern profundizarse las

excavaciones para la cimentacin hasta alcanzar el depsito de arena y vaciar en la sobre

excavacin efectuada un falso cimiento de concreto pobre. Esta recomendacin tambin

es vlida para otros sectores del terreno donde se encuentren arcillas al nivel de

cimentacin.

Para las plateas de cimentacin podra considerarse una profundidad mnima de

cimentacin de 3.50 m con respecto al nivel de la superficie actual del terreno.

9.3 Presin Admisible por Asentamientos

Los suelos que predominarn dentro de la profundidad activa de cimentacin son en este

caso las arenas medianamente densas a densas por lo que stas sern analizadas para

determinar la presin admisible del terreno.



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Segn Terzaghi, Peck, Mesri (5), en condiciones normales la presin admisible en arenas

se encuentra controlada por asentamientos y el anlisis de estabilidad (falla por corte)

para determinar si se cumplen los requerimientos de seguridad (factor de seguridad mayor

de 3), es necesario slo cuando se presentan simultneamente las tres condiciones

siguientes:

- Que la cimentacin se apoye sobre arena suelta al nivel de la napa fretica o por

debajo de sta.

- Que el ancho de los cimientos sea menor de 1.50 m.

- Que la profundidad de cimentacin sea menor que el ancho de los cimientos.

En el presente caso, no se dar la primera condicin, por lo que se puede afirmar que el

factor de seguridad por esfuerzo cortante en las arenas ser mayor de 3 y su verificacin

es innecesaria.

La presin admisible por asentamientos es funcin del ancho de la cimentacin (B), del

asentamiento mximo permisible, de la posicin de la napa fretica y de la densidad rela-

tiva de los suelos dentro de la profundidad activa, la cual se puede cuantificar con los

valores de N resultantes del ensayo de penetracin estndar.

Para determinar la presin admisible se ha utilizado la siguiente expresin (Terzaghi,

Peck, Mesri, 5):

qa = 0.096 ( N60)1.4ffNF fF

B0.75

Donde:

qa = Presin admisible en Kg/cm2

N60 = N flfd

N = No de golpes obtenido en el ensayo SPT dentro del espesor B0.75

(profundidad activa de cimentacin)



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B = Ancho o dimetro de la cimentacin en metros

fl = Factor de correccin por longitud de barras de ensayo SPT

fl= 0.75 para l b < 4 m, fl= 0.85 para 4 < l b < 6 m, fl= 0.95 para

6 < l b < 10 m y fl= 1 para 10 m < l b

fd = Factor de correccin por dimetro de barras de ensayo SPT

fd= 1 para 2.5" < d p< 4.5"

f = Factor de correccin por asentamiento, f= 1 para = 2.5 cm

fNF

= Factor de correccin por napa

fF = Factor de correccin por forma

f F = ((L/B + 0.25) / 1.25 L/B)2, fF= 0.64 para L/B = 4y

fF = 1 para L/B = 1, siendo L = largo de la zapata y B = ancho de

la zapata.

El valor de N promedio dentro de la profundidad activa obtenido en base a los ensayos

de penetracin estndar y los registros de las auscultaciones con cono de Peck, es igual

a 20 para zapatas de 3.00 m de ancho e igual a 19 para cimientos corridos de hasta 2.00

m de ancho. Para el caso de plateas alargadas de 15 m de ancho, el valor de N promedio

es de 27.

Para fines de clculo hemos considerado un asentamiento total mximo permisible de

2.50 cm para el caso de utilizar zapatas y cimientos corridos y un valor de 5.00 cm para

las plateas de cimentacin, por lo tanto, corresponde considerar un factores de correccin

por asentamientos: f= 1 y 2, respectivamente.

El nivel fretico se encontrar fuera de la profundidad activa de cimentacin de las

zapatas y cimientos corridos, aunque eventualmente pueda ascender un par de metros, por

lo que corresponde considerar un factor de correccin por napa fNF = 1. En el caso de

plateas de cimentacin el factor de correccin por napa considerando que esta pudiera

ascender 2 m, es fNF

= 0.80.



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Reemplazando en la expresin indicada:

N60 = N flfd

N = 20 (zapatas cuadradas y rectangulares)

= 19 (cimientos corridos)

= 27 (plateas)

fl = 0.75 (zapatas y cimientos corridos)

= 0.85 (plateas)

fd = 1

f = 1 (zapatas y cimientos corridos)

= 2 (plateas)

fNF = 1 (zapatas y cimientos corridos)

= 0.80 (plateas)

fF = 0.81 (para una zapata rectangular con relacin L/B = 2)

= 0.64 (cimientos corridos y plateas alargadas)

Se obtienen las siguientes presiones admisibles:

Zapata rectangular:

qa = 0.096 (0.75 x 20)1.4x 1 x 1 x 0.81 = 1.51 Kg/cm2

(3) 0.75

Cimiento corrido:

qa = 0.096 (0.75 x 19)1.4x 1 x 1 x 0.64 = 1.51 Kg/cm2

(2) 0.75



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Platea:

qa = 0.096 (0.85 x 27)1.4x 2 x 0.80 x 0.64 = 1.04 Kg/cm2

(15) 0.75

Teniendo en cuenta los valores obtenidos, se recomienda considerar una presin

admisible qa = 1.50 Kg/cm2para zapatas y cimientos corridos y una presin admisible

qa = 1.00 Kg/cm2para plateas de cimentacin.

7.4 Factor de Seguridad por Esfuerzo Cortante

Tal como se indica en el acpite anterior el factor de seguridad por esfuerzo cortante en

las arenas es mayor de 3. En el presente acpite se analiza el factor de seguridad por

esfuerzo cortante de las arcillas que se encontrarn inmediatamente bajo la cimentacin

en la zona donde se llev a cabo la calicata C-2, de adoptarse la alternativa de

cimentacin por platea, lo cual constituye el caso ms desfavorable.

Cabe sealar, que la consistencia de estas arcillas indica que son preconsolidadas y que

los asentamientos que se producirn el ellas son pequeos.

La capacidad de carga de una platea alargada apoyada sobre un suelo cohesivo arcilloso

est dada por (Terzaghi, Peck, Mesri, 5):

qd = 1.2 c Nc + Df

Donde:

c = Cohesin en condiciones no drenadas, que es igual a la mitad de

la resistencia a la compresin no confinada

qu = Resistencia a la compresin no confinada

Nc = Factor de capacidad de carga = 5.14



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= Peso unitario volumtrico del suelo situado sobre el nivel de

cimentacin

Df = Profundidad de cimentacin

Reemplazando en la expresin indicada los siguientes valores

qu = 1.97 Kg/cm2 (promedio de los valores de resistencia a la com-

presin no confinada obtenidos en el laboratorio

del suelo sobre el cual se apoyar la platea en la

zona de la calicata C-2).

c = 0.99 Kg/cm2

Nc = 5.14

= 1.55 gr/cm3 (promedio de los ensayos de peso unitario)

Df = 3.50 m

Obtenemos una capacidad de carga qd = 5.63 Kg/cm2. Comparando este valor con la

presin admisible por asentamiento de las arenas de las plateas determinada en el acpite

anterior (qa = 1.00 Kg/cm2), obtenemos un factor de seguridad de 5.63, que es mayor que

el mnimo requerido en la Norma Tcnica de Edificacin E050: Suelos y Cimentaciones

(4) y por lo tanto, se considera adecuado.

10.0 EMPUJES DE TIERRAS

Para los clculos de los empujes de tierras de los muros de stano y, se recomienda la

utilizacin de los siguientes parmetros promedio del subsuelo, correspondientes a las

arenas medianamente densas que estn intercaladas con las arcillas en la capa superior

del perfil del suelo:

- ngulo de friccin interna = 32

- Coeficiente de empuje de tierras activo Ka = 0.31



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- Coeficiente de empuje de tierras pasivo Kp = 3.26

- Coeficiente de empuje de tierras en reposo Ko = 0.47

- Peso volumtrico = 1.90 gr/cm2

11.0 AGRESIVIDAD DE LAS SALES DEL SUBSUELO

El contenido de sulfatos solubles del agua obtenido mediante anlisis qumicos de

laboratorio en una muestra representativa del suelo es igual a 123 p.p.m.

Segn la Norma Tcnica de Edificacin E060: Concreto Armado (6), cuando el contenido

de sulfatos solubles del suelo es menor de 1000 p.p.m. el ataque de los sulfatos del suelo

al concreto es despreciable; cuando dicho contenido est comprendido entre 1000 y 2000

p.p.m. el ataque es moderado y cuando dicho contenido es mayor de 2000 p.p.m. el

ataque es severo.

Teniendo en cuenta el contenido de sulfatos solubles obtenido en el laboratorio podemos

concluir que el ataque de los sulfatos del suelo al concreto ser despreciable y no es

necesario tomar precauciones al respecto, sin embargo teniendo en cuenta los contenidos

de sales y sulfatos registrados en terreno cercanos, como precaucin se recomienda

utilizar cemento Portland tipo II, IP (MS), 1S (MS), P (MS), 1 (PM)(MS) (SM)(MS)

en todas las estructuras de concreto que estarn en contacto con el subsuelo (cimientos,

falsos cimientos, cisterna, muros de stano, pisos, veredas, sardineles, etc.).

Adicionalmente, para evitar que las sales del subsuelo asciendan por capilaridad por las

paredes de los edificios y formen manchas de humedad en ellas, se recomienda que el

asentado de ladrillos y el tarrajeo de los muros dentro del primer metro de altura, se

efecte con cemento especial o con aditivos impermeabilizantes.



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12.0 TALUDES DE CORTE

En suelos con cohesin tales como las arcillas que conforman la capa superior del perfil

del suelo, pueden efectuarse excavaciones dejando taludes verticales hasta una

profundidad denominada crtica, cuyo valor depende de la cohesin ( c ) y peso especfico

del suelo (). En el presente caso, al menor valor de resistencia a la compresin no

confinada obtenida en el laboratorio (qu = 0.82 Kg/cm2), le corresponde una cohesin c

= 0.41 Kg/cm2y un peso unitario = 2.06 gr/cm3; utilizando estos valores se obtiene una

profundidad crtica de 4.00 m y sta es la profundidad mxima que se recomienda

efectuar en forma vertical sin considerar estructuras de sostenimiento temporal.

Dado que el nivel del piso del stano es 2.90 m, consideramos que pueden efectuarse las

excavaciones en forma vertical hasta dicha profundidad. Las excavaciones adicionales

requeridas para alcanzar el nivel de cimentacin de las paredes del stano debern

efectuarse por tramos cortos y hacer los vaciados a la brevedad.

Dado a las dimensiones y ubicacin del terreno, no es posible efectuar excavaciones con

pendiente (inclinadas) ya que este tipo de excavacin afectara las propiedades vecinas

colindantes, por lo que en el caso que por proceso constructivo no puedan construirse los

muros del stano por tramos cortos y en los casos que exista alguna edificacin

colindante construida, deber preverse la construccin de estructuras de sostenimiento

temporal, diseadas para ser capaces de soportar los empujes de tierras indicados en el

acpite 10.0.

En las paredes de las excavaciones verticales se recomienda aplicar una capa de shotcrete

con grapas de acero (tipo dramix), fibra o con malla. Adicionalmente, tambin ser

recomendable dejar una franja libre de 3 m paralela al borde superior del talud de corte,

a manera de precaucin. En esta franja deber restringirse el trnsito de vehculos y el

depsito de materiales.



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Durante la ejecucin de los movimientos de tierras y construccin de las estructuras de

sostenimiento temporal se recomienda efectuar una evaluacin del comportamiento del

terreno y del permetro (veredas, calles y estructuras cercanas y/o vecinas). Deber

reportarse cualquier anomala observada (rajadura, hundimiento, etc.), para poder tomar

a tiempo las medidas correctivas de refuerzo.

Durante la excavacin y construccin de los stanos deber controlarse el sistema de

riego de los jardines que se encuentren en los alrededores del terreno, no deber

permitirse el riego por inundacin.

La construccin de los muros de contencin perimtricos del stano deber llevarse a

cabo a la brevedad.

13.0 RECOMENDACIONES ADICIONALES

Los rellenos requeridos para tapar sobre excavaciones efectuadas por cualquier motivo

debern efectuarse con un material granular seleccionado, preferentemente grava arenosa

o arena gravosa, bien o mal graduada, limpia o ligeramente limosa o ligeramente

arcillosa, con partculas de no ms de 3 pulgadas de tamao mximo, con contenido de

sales solubles totales no mayor de 5,000 p.p.m. y con contenido de sulfatos solubles no

mayor de 2,000 p.p.m., colocado por capas horizontales de no ms de 0.20 m de espesor,

cada una de las cuales deber compactarse a un mnimo del 95% de la mxima densidad

seca del ensayo proctor modificado.

La superficie del terreno sobre la cual se colocar una capa de relleno deber compactarse

en cualquier caso al 95% de la mxima densidad seca del ensayo proctor modificado.

Las losas de concreto del piso del stano, en el caso de adoptarse la alternativa de

cimentacin con zapatas y cimientos corridos, debern apoyarse sobre un relleno de



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material granular seleccionado de 0.20 m de espesor mnimo constituido preferentemente

por grava arenosa o arena gravosa, bien o mal graduada, limpia o ligeramente limosa o

ligeramente arcillosa, con partculas de no ms de 3 pulgadas de tamao mximo, y

contenido de sulfatos solubles menor de 2,000 p.p.m. y contenido de sales solubles

totales menor de 5,000 p.p.m. Este material deber compactarse al 95% de la mxima

densidad seca del ensayo proctor modificado.

Lima, Marzo de 2013

Ing. Maggie Martinelli Montoya

Reg. Col. Ings. CIP 26250



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BIBLIOGRAFA

1.- Historia de los Sismos ms Notables ocurridos en el Per (1513-1974)

E. Silgado

Boletn No 3 del Instituto de Geologa y Minera

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Publicada en el Diario Oficial El Peruano

Lima, Junio de 2006

3.- Licuefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998

NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils

Journal of Geotechnical and Geoenviromental Engineering

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Norma Tcnica de Edificacin E050: Suelos y Cimentaciones

Publicada en el Diario Oficial El Peruano

Lima, Junio de 2006

5.- Soil Mechanics in Engineering Practice

K. Terzaghi, R. Peck y G. Mesri

Third Edition

John Wiley & Sons, Inc.

United States of America, 1996



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Norma Tcnica de Edificacin E060: Concreto Armado

Publicada en el Peruano

Lima, Junio de 2006

Documents

Estudio de Suelos - Piura