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MODELO DE INFORME DE MECANICA DE SUELOS
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INFORME DEL ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION
Índice
“CONSTRUCCION DEL HANGAR Y LOSA DE CONCRETO DEL CENTRO TECNOLOGICO DE HUARIPAMPA DZJPH”
PROYECTO
HUANCAVELICA
Memoria Descriptiva
a) Resumen de las Condiciones de Cimentación
b) Información Previa
c) Exploración de Campo
d) Ensayos de Laboratorio
e) Perfil del Suelo
f) Nivel de la Napa Freática
g) Análisis de la Cimentación
h) Efecto del Sismo
Planos y Perfiles de Suelos
a) Plano de Ubicación del Programa de Exploración
b) Perfiles de Suelos
Resultados de los Ensayos «in situ» y de Laboratorio
Memoria Descriptiva
a) Resumen de las Condiciones de Cimentación
Se desarrolla el presente estudio para la construcción del Hangar y Losa de
Concreto del Centro Tecnológico de Huaripampa de SENATI - Cerro de Pasco,
Huancavelica, ubicado en el distrito de Huaripampa, provincia de Jauja y
departamento de Junín. Solicitado por SENATI y con el desarrollo de los
trabajos de campo exploratorios a cargo del consultor y el trabajo de los
análisis de laboratorio desarrollados en el Laboratorio de Mecánica de Suelos
CONSEDIS, a petición y costo del consultor.
Tipo de cimentación.
El tipo de cimentación propuesto para las diferentes obras es del tipo de
cimentación cuadrada. Para un esquema aporticado.
Estrato de apoyo de la cimentación.
La cimentación cuadrada se apoya sobre el estrato GP: que cumple con las
condiciones mínimas para la cimentación de la estructura propuesta.
Por otro lado, la cimentación corrida se apoya sobre el estrato GP.
Parámetros de diseño para la cimentación
La Profundidad de la Cimentación, para la cimentación cuadrada es de 1.80 m.
El asentamiento admisible para cimentación flexible, calculado es de 0.0017 m.
mientras que el asentamiento admisible para cimentación rígida es de 0.0015 para
la cimentación cuadrada (en el caso del eje más desfavorable, tal como indica la
norma E 050, que para nuestro caso es el eje a-a entre los ejes 6-6 y 7-7); valores
que son menores a 0.01 m. y 0.0133 m. de asentamiento total y diferencial para
cimentación cuadrada respectivamente.
El Factor de Seguridad utilizado ha sido de 2.5.
La Agresividad del suelo a la cimentación, es nulo, pues en el terreno se observa
de manera homogénea la presencia de gravas.
b) Información Previa
A continuación realizaremos la descripción detallada de la información recibida de
SENATI, quien solicita el EMS y de la recolectada por el PR de acuerdo al Artículo
9 de la norma E 050, que es parte conformante del Reglamento Nacional de
Edificaciones.
b.1) Plano de ubicación y accesos
En el plano que se muestra a continuación se puede apreciar el terreno que
se encuentra en el distrito de Huaripampa de la provincia de Jauja del
departamento de Junín.
El acceso es a través de la carretera central que va hacia Huancayo y se
ingresa por la Avenida Amargura, tal como se puede apreciar; así mismo
sería la única edificación de educación técnica superior en todo el distrito.
Este terreno esta flanqueado al norte por el Jr. 16 de Noviembre y al este del
mismo por la Av. Amargura, al sur colinda con la Carretera Central y al Oeste
con el Jr. Independencia.
Como puede apreciarse el terreno colinda con cuatro vías principales del
distrito de Huaripampa.
b.2) Plano topográfico con curvas de nivel.
Para el desarrollo del presente expediente técnico, se tiene como antecedente
el desarrollo de dos estudios anteriores donde se ha realizado levantamientos
topográficos que nos han servido de referentes para el desarrollo del mismo.
La pendiente promedio del terreno es inferior al 5% (1.43%), basta entonces
con un levantamiento planimétrico. Sin embargo; se ha desarrollado el
levantamiento topográfico, en el que se pueden apreciar los linderos, que son
los siguientes:
- Frente : Con la Avenida Amargura con 83.83 ML- Fondo : Con el Jirón Independencia con 79.04. ml
- Izquierda: con terreno colindante con 4 tramos en 17.17ml, 34.93ml, 16.18ml, 19.39ml
- Derecha : con terreno colindante con 67.44 ml
Los usos del terreno, básicamente se han dado para la urbanización de la
ciudad que en los últimos años ha venido cobrando gran importancia en la
localidad, aunque anteriormente se utilizó para la agricultura y ganadería.
b.3) La situación legal del terreno
En la actualidad el terreno se encuentra en registros públicos a favor de SENATI,
quien a su vez lo destina para él la Unidad Operativa de Junín.
Se adjunta en los anexos copia de la minuta y de registros públicos.
b.4) Planos anteriores.
Para el desarrollo del estudio de mecánica de suelos se pudo contar con los
planos de ejecución de obras de las aulas tecnológicas y de los servicios
higiénicos elaborados el año 2001 por el Arq. Jorge Álvarez Beraun.
Así mismo, se contó con los planos del módulo básico Administración-Laboratorio
de Cómputo elaborado por Detal S.A. Contratistas y Consultores Generales que
se realizaron en el mes de setiembre del año 1998, suscritos por el ingeniero civil
Aldo Juan Ochoa Flores.
c) Exploración de Campo
c.1) Calicatas. Se entiende por calicatas a las excavaciones de formas diversas que permiten
una observación directa del terreno, así como la toma de muestras y la
realización de ensayos in situ que no requieran confinamiento. Las calicatas
se han realizado según la NTP 339.162 (ASTM D420).
Etapa de planeamiento
En primer lugar se ha identificado el tipo de edificación con el uso de la Tabla
N° 1, (Ver anexo 01) en la que siendo la clase de estructura de pórticos y/o
muros de concreto con una distancia mayor entre apoyos menor a 10 metros
y con un número de pisos menores o iguales a 3 (que es nuestro caso)
corresponde un tipo de edificación C.
El segundo paso ha sido el determinar la cantidad de puntos de investigación
que deberíamos realizar, es decir la cantidad de calicatas a realizar, De
acuerdo al literal b) del artículo 11, inciso 11.2 nos señala que el número de
puntos de investigación se determina en la Tabla N° 6 (ver anexo 2) en
función del tipo de edificación y del área de la superficie a ocupar por éste,
Como se indicó en el paso previo tenemos que el tipo de edificación es C y se
nos indica 1 punto de investigación por cada 800 m2; y para el tipo de
edificación B 1 punto de investigación cada 450 m2. Además el área de
nuestro terreno es de 1294.65 m2. Por lo que deberíamos realizar 1 punto de
investigación; sin embargo la misma Tabla 6 señala que los puntos de
investigación nunca será menor de 3, excepto en los casos indicados en el
Articulo 3 (3.2) que en este caso en particular no aplica para nosotros.
Ejecución
Se realizó 03 unidades de calicatas para hallar la Capacidad Portante de
suelos, este trabajo se hizo con el objeto de investigar las características de
los diferentes estratos del suelo, se realizaron pozos exploratorios de 3.00
metros de profundidad (en concordancia con el literal c-1) del inciso c)
profundidad “p” mínima a alcanzar en cada punto de investigación. Se ha
utilizado la siguiente expresión: p = Df + z
Cimentación Cuadrada (Pórticos)Df = 1.40 m z = 1.5 B = 1.5 (1.00) = 1.50 p = 2.90 m
Sin embargo hemos atendido al último párrafo de este literal c-1) que nos
indica que “En ningún caso p será menor de 3 m, excepto si se encontrase
roca antes de alcanzar la profundidad p, en cuyo caso el PR deberá llevar a
cabo una verificación de su calidad por un método adecuado.”
En el proceso de perforación de la calicata no se observó problemas de
estabilidad en las paredes por el efecto de arco que se produce en este tipo
de excavación, tampoco se ha observado filtraciones ni zonas con suelo
saturado; sin embargo, en la obra se recomienda que se tomen las
precauciones debidas para proteger las paredes de las excavaciones y
cimentaciones en general, con la finalidad de proteger a los operarios y evitar
daños a terceros conforme lo indica la norma E 050.
c.2) Muestreo disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados, en cantidad suficiente como para realizar los ensayos estándar
de clasificación e identificación de suelos. Los mismos que se registraron
cuidadosamente en el perfil estratigráfico, para identificar las cotas en las que
se presentaban los diferentes estratos.
c.3) Muestreo inalterado
Por otro lado, del estrato donde se pretende cimentar se ha recolectado una
muestra inalterada de cada calicata, la misma que se ha sometido a un
ensayo de corte directo, con el cual se ha calculado la capacidad portante
admisible y ultima de este terreno.
d) Ensayos de Laboratorio
Los ensayos se realizaron en el Laboratorio de Mecánica de Suelos, Pavimentos y
Materiales CONSEDIS, (según los informes solicitados y presentados por el
consultor) de acuerdo a la siguiente relación:
- Contenido de Humedad NTP 339.127 (ASTM D-2216)
- Análisis Granulométrico por Tamizado NTP 339.128 (ASTM D-422).
- Límite Líquido NTP 339.129 (ASTM D-4318).
- Límite Plástico NTP 339.129 (ASTM D-4318).
- Clasificación Unificada de Suelos (SUCS) NTP 339.134 (ASTM D2487)
- Corte Directo NTP 339.171 (ASTM D-3080)
Estos ensayos se desarrollan en atención a la tabla N° 5 Ensayos de Laboratorio.
(Ver Anexo 3)
e) Perfil del Suelo
Los suelos han sido clasificados de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación
de Suelos (SUCS) SUCS, NTP 339.134 (ASTM D 2487), según se muestra en el
siguiente cuadro:
Se puede observar del cuadro precedente que las clasificaciones de los diferentes
estratos son en la calicata 1-3 GP en la parte superior, después del terreno vegetal,
este suelo es una grava mal graduada, mezclas de grava y arena, luego tenemos
en la calicata 2 GP-GM que corresponde a los Gravas Arcillosas y a las Gravas
Limosas y mal graduada.
La primera capa del área de estudio corresponde a una capa vegetal de
aproximadamente 0.80 a 0.90 m, y sus características son: Capa orgánica (Limo
Orgánico), origen natural, color marrón oscuro, olor orgánico, consistencia media,
humedad alta, estructura vesicular, plasticidad media, cementación nula, con
raicillas.
Las gravas limosas son de origen natural, tamaño máx. 1”, color café, olor térreo,
con 45% de gravas sobre 5 mm, compacidad media, partículas redondeadas,
humedad alta, estructura homogénea, plasticidad nula, graduación intermedia,
cementación nula.
Las gravas arcillosas, Son gravas con arcilla, origen natural, tamaño máx.1”, color
gris, sin olor, con 66.5% de gravas sobre 5 mm, compacidad suelta, partículas
redondeadas, humedad alta, estructura homogénea, plasticidad nula, graduación
intermedia, cementación nula.
La clasificación de suelos se ha realizado de acuerdo con la Clasificación de
Suelos - SUCS, NTP 339.134 (ASTM D 2487) y su representación ha obedecido al
Grafico N° 4 (Ver anexo 4) de la norma E 050
La descripción de los diferentes estratos que constituyen el terreno investigado
indicando para cada uno de ellos: origen, nombre y símbolo del grupo del suelo, se
ha realizado según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos - SUCS, NTP
339.134 (ASTM D 2487), y la plasticidad de los finos, consistencia o densidad
relativa, humedad, color, tamaño máximo y angularidad de las partículas, olor,
cementación y otros comentarios (raíces, cavidades, etc.), se ha realizado teniendo
en cuenta la NTP 339.150 (ASTM D 2488).
f) Nivel de la Napa Freática
La napa freática, no ha podido ser percibida en el tiempo que se han desarrollado
los estudios en el terreno y zonas aledañas; se estima que al estar el rio
aproximadamente a unos 7 m debajo del nivel del terreno, la napa freática está
pasando por debajo de los 3 metros de profundidad (profundidad de excavación de
las calicatas).
g) Análisis de la Cimentación
g.1) Profundidad de Cimentación
Teniendo en cuenta las características de las estructuras y el perfil del suelo
encontrado, así como la exploración se recomienda utilizar una profundidad
de cimentación de 1.8 m. con respecto a la superficie natural del terreno para
las estructuras de cimentación cuadrada.
g.2) Descripción de las características físico – mecánicas de los suelos que
controlan el diseño de la cimentación.
Las características físico mecánicas de los suelos sobre los que se apoya la
cimentación están descritas en el cuadro presentado en el ítem e) del
presente informe. En consecuencia el estrato que soportara las cimentaciones
será GP.
g.3) Análisis y diseño de solución para cimentación.
En esta sección se está incluyendo memorias de cálculo en cada caso, en la
que se indica todos los parámetros utilizados y los resultados obtenidos.
g.3.1. Memoria de cálculo.
g.3.1.1.Calculo de Capacidad Portante Para Cimentación Cuadrada:
A continuación se presenta un cuadro resumen de la capacidad de carga
para una cimentación cuadrada:
Por tanto se estima una capacidad portante de 1.35 Kg/cm2 para el
diseño de cimentaciones aisladas.
g.3.1.2.Calculo de Capacidad Portante Para Cimentación Corrida:
A continuación se presenta un cuadro resumen de la capacidad de carga
para una cimentación cuadrada:
Por tanto se estima una capacidad portante de 0.56 Kg/cm2 para el
diseño de cimentaciones aisladas.
g.3.2. Tipo de cimentación y otras soluciones si las hubiera.
La cimentación propuesta para las aulas tecnológicas será siendo
aporticada. Al igual que la cimentación de la escalera que se está
proponiendo.
g.3.3. Profundidad de cimentación (Df ).
La profundidad de cimentación se da en el caso de la cimentación
cuadrada en 1.80 m., Este valor se toma, en vista de que la construcción
se realizó así pudiendo proponerse que sean mayores y que queda a
consideración del ingeniero estructural. Estas alturas son propuestas
luego de haber evaluado la estructura y simulado la misma con la carga
que significan los dos pisos.
g.3.4. Determinación de la carga de rotura al corte y factor de seguridad
(FS).
Para el cálculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre
suelos granulares: que es nuestro caso, el Reglamento Nacional de
Edificaciones en la E 050 señala que se deberá considerar la máxima
carga vertical que actúe (Carga Muerta más Carga Viva más Sismo)
utilizada para el diseño de las columnas del nivel más bajo de la
edificación, en este caso la columna más cargada soportara una carga
de 34280 kg.
En relación al factor de seguridad se está usando el valor de 2.5, en
vista de que la normativa vigente nos señala que el factor de seguridad
oscila entre 2.5 y 3.
Y ese factor de seguridad es la relación entre la capacidad de carga y la
carga admisible del terreno, tal como se puede comprobar.
Estimación de los asentamientos que sufriría la estructura con la carga
aplicada (diferenciales y/o totales).
DISTANCIA ENTRE ZAPATAS AL EJE (MAS CRITICO) L = 4.2 m
ELECCION DE LA DISTORSION ANGULARPARA EDIFICIOS QUE NO PERMITEN GRIETAS 1/500 a 0.002
ASENTAMIENTO DIFERENCIAL d d = a x L
CIMENTACION CUADRADA d 0.0084 Asentamiento Diferencial
dt 0.0112 Asentamiento Total
ASENTAMIENTO ADMISIBLE CIMENTACION CUADRADA
CIMENTACION FLEXIBLEB= 1 mL = 4.20 m
a prom 0.98 Se = 0.0090 m
qo 24401 kgEs 2,447,230 kg/m2m 0.28
CIMENTACION RIGIDAB= 1L = 4.20a r 0.88 Se = 0.0081 m
qo 24401 kgEs 2,447,230 kg/m2m 0.28
CALCULO DEL ASENTAMIENTO DIFERENCIALUtiliando el grafico 5 del articulo 14 (Ver anexo 6)
Se = (B)(qo) (1-m2)(a prom) / Es
Se = (B)(qo) (1-m2)(a r) / Es
g.3.5. Presión admisible del terreno.
Por las características del proyecto, controlar y homologar los niveles de
cada cimentación para lograr conformar toda una base horizontal a un
mismo nivel, por cada plataforma de trabajo que se genere (vale decir la
cimentación cuadrada y corrida), conforme a la topografía del terreno y
al desarrollo del proyecto en sí a fin de buscar que se logre un buen
comportamiento estructural.
i) Efecto del Sismo
En concordancia con la NTE E.030 Diseño Sismo resistente, el EMS proporciona lo
siguiente:
- El tipo de suelo se ha clasificado del tipo S2: Suelos intermedios.
- El Factor de Suelo (S) es de 1.20 relativo al tipo de suelo S2.
- El Período que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo
(Tp(S)) es igual 0.60.
Adicionalmente debemos indicar que el factor de zona sísmica es para la zona 2,
en consecuencia se utilizara z = 0.30
Planos y Perfiles de Suelos
a) Plano de Ubicación del Programa de Exploración
Plano topográfico del terreno (se presenta el plano topográfico T-01), y el
relacionado a una base de referencia y mostrando la ubicación física del BM de
referencia utilizado, se da en el plano de ubicación del programa de investigación.
En este plano se ha empleado la nomenclatura indicada en la Tabla N° 7. (Ver
anexo 7)
b) Perfil Estratigráfico por Punto Investigado
Se está incluyendo la información del Perfil del Suelo indicada en el Artículo 12
(12.1e), así como las muestras obtenidas y los resultados de los ensayos «in
situ». Así mismo estos perfiles estratigráficos se han desarrollado con los
símbolos gráficos indicados en la Figura N° 4 de la Norma E-050 (Ver anexo 4).
CALICATA C – 1
CALICATA C-2
CALICATA C - 3
Resultados de los Ensayos de
Laboratorio
Se incluyen
todos los gráficos y
resultados
obtenidos en
el Laboratorio
según la aplicación de las Normas de la Tabla N° 5. Las mismas que están citadas
en cada una de las hojas de registro del laboratorio de mecánica de suelos,
pavimentos y materiales CONSEDIS. Los mismos que están suscritos por la Ing.
Susam Ortiz Casas como jefa de laboratorio, además indica la participación del
técnico Oscar Abraham Ortiz Jahn. Los mismos que han sido proporcionados al
consultor, y que se adjunta al presente.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Por las características del proyecto, se debe controlar y homologar los niveles de
cada cimentación para lograr conformar toda una base horizontal a un mismo nivel,
por cada plataforma de trabajo que se genere (vale decir la cimentación cuadrada y
corrida), conforme a la topografía del terreno y al desarrollo del proyecto en sí a fin de
buscar que se logre un buen comportamiento estructural.
Además, es muy conveniente que el suelo de todo fondo de cimentación sea
compactado adecuadamente antes de proceder al perforado y vaciado respectivo.
Las condiciones y características de las cimentaciones se han desarrollado a lo largo
del presente informe; por lo que se deberá tener presente al momento de desarrollar
los diseños definitivos y la ejecución de obra.
No obstante, se recomienda también que se pueda desarrollar una exploración y
estudio de mecánica de suelos en obra, antes de iniciar las mismas.
Las profundidades de cimentación se pueden apreciar en el plano de cimentación, y
dependiendo del tipo de estructuración esta variara; para el caso de los cimientos
corridos será de 0.90m.; mientras que en el aporticado la profundidad de desplante de
las zapatas será de 1.80 m.
La capacidad portante calculada (q adm) para una zapata cuadrada será de 1.5
kg/cm2 (ver página 14 del presente informe).
La determinación del factor de seguridad se encuentra desarrollado en el ítem g.3.4,
los parámetros sísmicos están desarrollados en el ítem i).
ANEXOS Y PANEL FOTOGRAFICO
ANEXO 1
ANEXO 2
ANEXO 3
ANEXO 4
ANEXO 5
ANEXO 6
ANEXO 7
PANEL FOTOGRAFICOI. ETAPA DE IDENTIFICACION DE CALICATAS A EXCAVAR
II. EXCAVACION DE CALICATASII.1 EXCAVACION
II.2 IDENTIFICACION DE ESTRATOS
II.3 TOMA DE MUESTRAS
III. CIERRE DE CALICATAS
