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Estudio de mecanica de suelos con fines de cimentacion final

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Estudio de mecanica de suelos con fines de cimentacion final

  1. 1. 1 UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION ““MMUURROO DDEE CCOONNTTEENNCCIIOONN EENN EELL BBUUMM AAAA..HHHH.. LLAASS BBRRIISSAASS DDEE VVEENNTTAANNIILLLLAA,, VVIILLLLAA HHEERRMMOOZZAA,, AAMMPPLLIIAACCIIOONN AALLMMIIRRAANNTTEE GGRRAAUU II yy IIII,, HHIIJJOOSS DDEE AALLMMIIRRAANNTTEE GGRRAAUU MMzz.. SS yy SS’’ PRESENTADO POR: MITMA RAMÍREZ, Guelia. NAJARRO CÁCERES, Felber. ORTEGA HUAYANAY, Roberto. TORIBIO ROMERO, Hassan. LIMA – DICIEMBRE 2015
  2. 2. 2 PROFESOR: ING. UCHUYPOMA MONTES FERNANDO M.
  3. 3. 3 Este trabajo de investigación está dedicado a la comunidad universitaria del UPLA - Filial Lima.
  4. 4. 4 INDICE Página INTRODUCCION RESUMEN ABSTRACT 1. Problemas de Investigación 10 1.1.Problema General 10 1.2.Problema Especifico 10 1.3.Objetivo 11 1.4.Objetivo General 11 1.5.Objetivo Especifico 11 2. Justificación 12 3. Hipótesis 12 3.1.Hipótesis General 3.2.Hipótesis Especifico 12 4. Marco Referencial 13 4.1.Características Geotécnicas del suelo de Lima y Callao 13 5. Antecedentes 17 6. Marco Teórico 17 7. Método 19 7.1.Tipo y Diseño de Investigación 19 7.2.Tipos de Investigación 19 7.3.Diseño de Investigación 19 7.4.Variables 20 8. Resultados 23 8.1.Características Físicas 23 8.2.Perfil Estratigráfica Ensayos de Laboratorio 24 8.3.Nivel Freático 33 8.4.Características del suelo de cimentación 33 Sondajes 33 8.5.Análisis de la Cimentación 37
  5. 5. 5 8.5.1. Tipos de Cimentación 37 8.5.2. Profundidad de Cimentación 37 8.5.3. Capacidad Admisible 37 8.5.4. Asentamiento Admisible 39 8.5.5. Asentamiento Inmediato 39 8.6.Agresión del suelo al concreto de la cimentación 41 9. Discusión 43 10.Conclusiones 44 11.Recomendaciones 46 12.Bibliografías 49 13.Referencias y Anexos 50 14.Fotos 56
  6. 6. 6 INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación “ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN PARA EL PROYECTO MURO DE CONTENCIÓN EN EL AA.HH LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOZA,AMPLIACIÓN ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU MZ S S´” ha sido elaborado con la finalidad de entender y aplicar los conceptos y teoría acerca del estudio de suelos y su aplicación en las obras civiles. En la ciudad de Lima se encuentra diferentes tipos de suelo muchos de los cuales poseen características especiales, planteando serios problemas y retos a la ingeniería. El estudio de estos suelos se ha iniciado en la mayoría de estos casos, luego que estos han generado alguna falla o colapso de las estructuras. La manifestación del comportamiento anómalo de los suelos está generalmente relacionada con algún fenómeno natural o con la actividad del hombre. En este trabajo se enfoca al estudio de las características físico-mecánicas y químicas, así como las condiciones naturales del terreno de cimentación, para el proyecto de construcción de un muro de contención en el AA.HH Villa Hermosa.
  7. 7. 7 RESUMEN El presente Informe se ha desarrollado con la finalidad de investigar las características del suelo donde se proyectan los Muros de Contención, ubicado en los AA.HH. Las Brisas de Ventanilla, Villa Hermosa, Ampliación Almirante Grau I y II, Hijos de Almirante Grau Mz. S y S’, en el Distrito de Ventanilla. En la zona en estudio las formaciones que afloran son de origen volcánico - sedimentario del cretáceo inferior (Formación Ventanilla) perteneciente al Grupo Puente Piedra, conformado por limonitas e illitas, cubiertos por depósitos de arenas finas de gradación pobre, transportados eólicamente. Con el propósito de identificar las características físicas y mecánicas del suelo de fundación se ubicaron 04 calicatas o excavaciones a cielo abierto en las ubicaciones predeterminadas de los muros de contención, llegando hasta una profundidad de1.50m. El perfil estratigráfico en esta zona, presenta hasta la profundidad explorada de 1.50m arena mal gradada, compacidad media, ligera humedad, color beige. Para la zona de la Calicata C-4, a partir de 1.00m de profundidad se presenta arena de grano fino con presencia de restos de roca de forma angulosa alargada TM=2”. En algunos casos existen taludes conformados por rellenos sueltos contaminados como el registrado en la Calicata C-3 . Y Roca suelta muy meteorizada como el registrado en la Calicata C-4. Hasta la profundidad explorada de 1.50m, NO se ha determinado el nivel freático en ninguna de las excavaciones. El muro de Contención se cimentará a una profundidad (Df) no menor de 1.00m
  8. 8. 8 con respecto al nivel de corte a pie del talud y sobre el suelo arenoso. Se presenta la capacidad portante para los niveles de cimentación sobre el suelo arenoso. El valor obtenido para la capacidad admisible puede ser utilizado para toda el área estudiada. La concentración de sustancias perjudiciales al concreto en el tramo en estudio es moderada y respecto a agentes nocivos al acero es leve.
  9. 9. 9 ABSTRACT This report has been developed in order to investigate the characteristics of the soil where the walls, located in the project AA.HH. Las Brisas de Ventanilla, Villa Hermosa, Admiral Grau Extension I and II, Sons of Admiral Grau Mz. S and S ', in the District of Ventanilla. In the study area that crop formations are volcanic - sedimentary Lower Cretaceous (Training Window) belonging to Stone Bridge Group, comprising limonite and illite, covered by deposits of fine sands of poor gradation, transported eólicamente. In order to identify the physical and mechanical characteristics of the soil of 04 foundation pits or open pits in the default locations retaining walls, reaching a depth de1.50m they were located. The stratigraphic profile in this area, presented to the depth explored 1.50m poorly graded sand, medium compactness, light moisture, beige color. For the area of the pit C-4, from 1.00m deep fine-grained sand occurs with presence of rock debris angular shape elongated TM = 2 ". In some cases there are slopes in contaminated as recorded in the pit C-3 loose fillings. And very loose rock weathered as recorded in the pit C-4. Explored to the depth of 1.50m, NO was determined the water level in any of the excavations. The embankment will build at a depth (Df) of not less than 1.00m regarding the level walk from cutting slope and sandy soil. Bearing capacity for foundation levels on the sandy soil is presented. The value obtained for the carrying capacity can be used for the entire study area. The concentration of harmful substances in particular the section under study is moderate compared to harmful agents is mild steel.
  10. 10. 10 1. PROBLEMA DE INVESTIGACION FORMULACION DEL PROBLEMA 1.1.PROBLEMA GENERAL ¿Cuál es el análisis del estado del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S? 1.2.PROBLEMAS ESPECIFICOS ¿Cuál es el deterioro físico del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S? ¿Cuáles son las alternativas de solución al estado situacional del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S? ¿Qué nivel de seguridad nos da el estado situacional del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S? ¿Cuáles son las alternativas de solución del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S?
  11. 11. 11 2. OBJETIVOS 2.1.OBJETIVO GENERAL Identificar en qué estado situacional se encuentra el suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S, por medio del ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS tendremos un diagnóstico definitivo. 2.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS Verificar la calidad de desempeño del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S. Determinar el deterioro físico del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S. Identificar las alternativas de solución del estado situacional del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S. Determinar el nivel de seguridad del estado situacional del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S. 3. JUSTIFICACION El Estudio de Mecánica de suelos del estado situacional del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S, indicara las acciones a tomar con respecto a los resultados obtenidos de dicho estudio
  12. 12. 12 como son las propiedades mecánicas e hidráulicas. Ya que dada a los problemas de los distintos tipos de suelos en Lima dificulta saber con certeza la condición del suelo y con esto se añade un mayor conocimiento de las condiciones operativas y estructurales que permita deducir el estado situacional del suelo en estudio. Que permita llegar a un diagnóstico del suelo y así una solución efectiva que contenga los requisitos del proyecto. 4. HIPOTESIS 4.1.HIPOTESIS GENERAL La condición actual del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S, se encuentra deteriorada mostrando material suelta sin compactar causando inseguridad en la población. 4.2.HIPOTESIS ESPECIFICOS El deterioro físico del suelo se debe a rellenos sanitarios encontrados en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S. El nivel de seguridad que nos brinda el estado situacional del suelo es regular. La alternativa de solución para el estado situacional del suelo es la realización de un muro de contención. La calidad de desempeño del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOSA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I Y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S, se debe a su estructura geológica presente en todo el recorrido de la zona.
  13. 13. 13 5. MARCO REFERENCIA Distribución de los suelos en la ciudad de Lima y Callao
  14. 14. 14 CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DE LOS SUELOS DE LIMA Y CALLAO GRAVA ALUVIAL: Zona conformada predominantemente por el conglomerado del río Rímac y algunos sectores de los conos de los ríos Chillón y Lurín, así como de sus quebradas tributarias. Esta zona presenta las mejores características geomecánicas para la cimentación superficial. Este tipo de suelo cubre la mayor parte del área de estudio. GRAVA COLUVIAL: Zona conformada por grava coluvial que cubre las laderas y los pies de taludes de los cerros rocosos que circundan la ciudad. Este material puede tener características geomecánicas similares a las del conglomerado aluvial; existen problemas de lixiviación que se han reportado en algunos sectores y que han ocasionado algunos daños a las edificaciones. ARENAS Y LIMOS (e=10m): Zona cuyo perfil estratigráfico presenta un estrato superficial de material fino, limo arcilloso y arenas limosas o arcillosas, cuyo espesor varía entre 3 y 10m, por debajo del cual se encuentra la grava aluvial del conglomerado de los conos de deyección. El estrato portante para las cimentaciones convencionales será el material fino superficial, cuyas características de resistencia y compresibilidad son menos favorables que las del conglomerado. ARENAS Y LIMOS (10m<e<20m): Zona cuyo perfil estratigráfico presenta un estrato superficial de material fino, limo arcilloso y arenas limosas o arcillosas, cuyo espesor varía entre 10 y 20m, por debajo del cual se encuentra la grava
  15. 15. 15 aluvial o coluvial del pie de las laderas. El mayor espesor de material fino ha influenciado en el nivel de daños reportados en sismos pasados, evidenciando un comportamiento dinámico más desfavorable. Esta zona se encuentra predominantemente en el distrito de La Molina. ARENAS Y LIMOS (e<20m): Zona cuyo perfil estratigráfico presenta un estrato superficial de material fino potente, limo arcilloso y arenas limosas o arcillosas, cuyo espesor es mayor que 20m, por debajo del cual se encuentra la grava aluvial o coluvial del pie de las laderas. En esta zona se han reportado los mayores niveles de daños durante sismos pasados, encontrándose localizados predominantemente en el distrito de La Molina. Los efectos dinámicos son mayores tanto por el potente espesor del material fino como por los efectos de cuenca que generan los cerros circundantes. SUELOS ORGANICOS Y ARCILLAS (e=10m): Zona conformada por un estrato de suelo fino, predominantemente arcilloso a limo arenoso, con lentes de suelos altamente orgánicos y turbas, cuyo espesor alcanza los 10m en promedio y el nivel freático varía entre 1m y 3m. Por debajo a este material se encuentra la grava aluvial potente de los conos del Rímac y Chillón. Estos suelos se presentan predominantemente en la zona central del distrito del Callao y en el límite de este distrito con Ventanilla. GRAVAS Y ARCILLAS POTENTES: Zona conformada por un estrato superficial de material gravoso de 10 a 20m de espesor que ha sido depositado en un potente estrato de arcilla, el cual, según los registros de pozos, se encuentra intercalado con estratos de grava en profundidad. El nivel freático se encuentra entre 1 a 3m. Esta zona se localiza predominantemente en el distrito de La Punta y en el sector del Callao colindante con este distrito. ARCILLAS BLANDAS: Zona conformada por un estrato de suelo fino arcilloso de 5 a 15m de espesor, con presencia de materia orgánica y nivel freático a profundidades que varían entre 1 y 2m. Se localiza predominantemente en la zona Suroeste del Callao, y en la zona próxima al Terminal Marítimo. Este suelo tiene características pantanosas, con resistencia cortante prácticamente nula. De bajo a este material se encuentran estratos de gravas y arcillas de gran potencia que se van alternando con la profundidad.
  16. 16. 16 ARENAS EOLICAS: Zona conformada por depósitos de arena que han sido acarreados por el viento y acumulados en las laderas de los cerros rocosos, por lo que su potencia es variable. Superficialmente se encuentran en estado suelto y su compacidad aumenta rápidamente con la profundidad. En muchos casos se encuentran cementadas con sales solubles, formando costras calichosas de gran rigidez. Las zonas donde se localizan predominantemente estos tipos de suelos son el sector Suroeste del distrito de Ancón, el sector Norte de Ventanilla, Villa El Salvador y sectores de los distritos de Chorrillos, San Juan de Miraflores y Villa María del Triunfo. SUELOS PANTANOSOS: Zona conformada por depósitos de arena que han sido acarreados por el viento y acumulados en las laderas de los cerros rocosos, por lo que su potencia es variable. Superficialmente se encuentran en estado suelto y su compacidad aumenta rápidamente con la profundidad. En muchos casos se encuentran cementadas con sales solubles, formando costras calichosas de gran rigidez. Las zonas donde se localizan predominantemente estos tipos de suelos son el sector Suroeste del distrito de Ancón, el sector Norte de Ventanilla, Villa El Salvador y sectores de los distritos de Chorrillos, San Juan de Miraflores y Villa María del Triunfo. ACANTILADOS DE LIMA: Zona conformada por una franja de 100m de ancho a lo largo de los acantilados de la playa y del río Rímac en el distrito de El Cercado, los cuales, a pesar que el terreno está constituido por el conglomerado del Rímac en su mayor parte, se esperan amplificaciones sísmicas y deformaciones permanentes del talud durante eventos sísmicos severos. DEPOSITOS MARINOS: Zona conformada por la franja de playa constituida por suelos arenosos saturados y sueltos, cuyas características mecánicas son poco favorables para la cimentación de estructuras, y en los cuales se puede presentar el fenómeno de licuación de suelos durante sismos de moderada intensidad. RELLENOS DE DESMONTE Y BASURA: Están constituidos por depósitos localizados de rellenos sueltos de desmontes heterogéneos que han sido colocados en depresiones naturales o excavaciones realizadas en el pasado,
  17. 17. 17 con potencias entre 5 y 15m. En esta zona se incluye también a los rellenos sanitarios que en el pasado se encontraban fuera del área urbana y en la actualidad han sido urbanizados. En todos estos depósitos no es recomendable la cimentación de edificaciones, requiriendo de estudios específicos. 6. ANTECEDENTES Normatividad La evaluación del suelo está en concordancia con la Norma E-0.50 de suelos y cimentaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones. 7. MARCO TEORICO Geología y Sismicidad del área en estudio Geología Se ha utilizado la carta geológica nacional editado por el INGEMMET (1992), ubicando al cuadrángulo de Chancay (hoja 24-i), para el mapeo geológico regional, a escala 1:100,000. Para tener una visión general de todo el desarrollo estratigráfico y su relación litológica. Unidades Lito-estratigráficas Las unidades litológicas que afloran en el cuadrángulo, varían de acuerdo a las edades; siendo la más representativa la Formación Ventanilla (Ki-v) perteneciente al grupo Puente Piedra. Ver Figura N° 01, Anexo II. Formación Ventanilla (Ki-v). Pertenece al Grupo Puente Piedra y proviene del cretáceo inferior. Se trata de una serie Volcánico-Sedimentaria que aflora en los cerros a los alrededores de la ciudad de Ventanilla. Descansa
  18. 18. 18 concordantemente sobre la Formación Puente Inga y hacia el sureste de Ventanilla a lo largo de la margen izquierda de la quebrada “Rinconada”, se le reconoce también a la altura de la Urb. La Marina, adyacente a la carretera a Ventanilla y a Norteste de esta urbanización. Litologicamente, esta constituido por limonitas y arcillas abigarradas (illita), sobresaliendo los matices blanquecinos, parcialmente pigmentadas por oxidaciones limolíticas. Se intercalan con limonitas y areniscas limosas de color gris beige finamente estratificadas. Geología Local En el área de estudio, se realizó un reconocimiento del subsuelo donde se cimentarán las estructuras proyectadas, identificando la formación geológica y posibles efectos por geodinámica externa; logrando así el conocimiento de la geología y las características físico-mecánicas del terreno de fundación. El proyecto se desarrollará a través de la unidad lito-estratigráfica denominada Formación Ventanilla, cuya edad viene del cretaceo inferior. La cual esta constituida por limonitas e illitas. Las cuales están cubiertas por arenas finas de gradación pobre, transportadas eolicamente. En general, el terreno presenta condiciones buenas de cimentación, tanto en resistencia como deformabilidad. Parámetros sísmicos de sitio Dentro de los alcances de la “Norma Técnica de Edificaciones E.030” de “Diseño sismo resistente”, el área donde se proyectan los Muros de Contención se encuentra ubicada en la Provincia del Callao y Departamento de Lima; la cual esta dentro de la denominada “Zona 3” de la clasificación de “Zonas Sísmicas” del territorio nacional, correspondiéndole un “factor de zona” de Z=0.4, interpretándose como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. Además, le corresponde una sismicidad alta de intensidad IX en la Escala Mercalli Modificado.
  19. 19. 19 La descripción litológica hecha precedentemente, indica que la edificación proyectada se emplazará sobre suelo arenoso, según la Norma E.030, a un “Perfil Tipo S2: suelos intermedios, teniéndose los siguientes parámetros: Periodo que define la plataforma del espectro para el tipo de suelo (Tp): Tp = 0.60s Factor de Suelo (S): S = 1.20 Factor de Zona (Z): Z = 0.4 Factor de Uso (U): U = 1.0 (Edificaciones comunes “Muro de Contención” Categoría C) Factor de Ampliación Sísmica (C): Siendo, T el periodo fundamental de la estructura para el análisis estático o periodo de un modo en el análisis dinámico. 8. METODO TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACION 8.1.TIPO DE INVESTIGACION La investigación es de tipo aplicada ya que se aplica en la solución del problema de material suelto en la zona. 8.2.DISEÑO DE INVESTIGACION Diseño transversal correlacional (Hernández, Fernández y Baptista, 1998, p.185)
  20. 20. 20 8.3.VARIABLES Calicatas: Exploración de un terreno mediante una barrena o sonda para saber su estructura del suelo Excavación de calicatas Con la finalidad de determinar el perfil estratigráfico, se realizó un programa de exploración geotécnica en el área de estudio, que consistió en realizar calicatas o pozos en los tramos donde se proyectan los Muros de contención, estas se realizaron manualmente. Así se ejecutaron 04 calicatas o pozos a cielo abierto. En el Plano P-02, Anexo I se indica la ubicación de las calicatas. En el Cuadro N° 01, se indica la identificación de las calicatas, profundidad alcanzada y ubicación.
  21. 21. 21 Muestreo de suelo De las calicatas se tomaron muestras representativas, para ser enviadas al laboratorio de Geotecnia de SERVIG2000 y poder identificar el tipo de material y sus características físicas-mecánicas y químicas. En el Cuadro N° 02 se observa el número de muestras por calicata y la profundidad a la cual se extrajo las muestras. Muestra y Universo Población Es cualquier conjunto de unidades o elementos como personas, municipios, empresas, etc. claramente definido para el cual se calculan las estimaciones o se busca la información. Como es imposible obtener datos de toda la población es conveniente extraer una muestra quesea representativa (Sampieri, pag.65). En el estudio realizado de encuentra la siguiente población: En EL AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOZA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S y S´ Muestra Es el conjunto de operaciones que se realizan para estudiar la distribución de determinados caracteres en la totalidad de una población universo o colectivo partiendo de la observación de una fracción de la población considerada (Ander – Egg, Pág. 115).
  22. 22. 22 La muestra en el estudio realizado es: El suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE VENTANILLA, VILLA HERMOZA, AMPLIACION ALMIRANTE GRAU I y II, HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S y S´ Instrumentos de Investigación Hojas de datos, o cualquier sistema de almacenamiento de información en campo que permita registrar: fecha, ubicación, componente, sección, tamaño de la unidad de muestra, número y tamaño de losa, tipos de falla, grado de severidad, cantidades, y nombre del encargado de la inspección. Imágenes Fotográficas Planos Procedimiento-Recolección de Datos Se presenta la descripción de los trabajos realizados en campo, desde la ubicación, excavación manual de las calicatas, muestreo y descripción de los materiales encontrados.
  23. 23. 23 9. RESULTADOS PRESENTACION DE RESULTADOS Análisis e Interpretación en gabinete 9.1.Características físicas (Ensayos estándar) Esta fase comprende, tanto el análisis e interpretación de los resultados obtenidos en las dos fases precedentes, como la elaboración de criterios para el análisis de la cimentación de los Muros de Contención, conociendo el tipo de terreno y sus características, sobre el cual se cimentará la estructura proyectada y el efecto sobre el mismo. Los ensayos estándar para la identificación del tipo del suelo se realizaron según la Norma:  Análisis granulométrico por tamizado ASTM D – 422  Contenido de humedad ASTM D – 2216  Limite líquido y plástico ASTM D – 4318  Próctor Estándar ASTM D – 698 Obteniendo como resultado según anexos aduntos. Las muestras han sido clasificados utilizando el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), en el Cuadro N° 04 se presentan los resultados. Cuadro N° 04 Profundidad Clasif. W LL IP (m) (SUCS) (%) (%) (%) C - 1 M - 1 0.00 – 1.50 SP 2.45 N.P. N.P. C - 2 M - 1 0.00 – 1.50 SP 1.23 N.P. N.P. C - 3 M - 1 0.90 – 1.50 SP 2.79 N.P. N.P. C - 4 M - 1 0.00 – 1.00 SP 2.48 N.P. N.P. MuestraCalicata
  24. 24. 24 9.2.Perfil Estratigráfico Sobre la base de los registros de excavaciones, inspección superficial del terreno y ensayos de laboratorio se deduce la siguiente conformación. El perfil estratigráfico en esta zona, presenta hasta la profundidad explorada de 1.50m arena mal gradada, compacidad media, ligera humedad, color beige. Para la zona de la Calicata C-4, a partir de 1.00m de profundidad se presenta arena de grano fino con presencia de restos de roca de forma angulosa alargada TM=2”. En algunos casos existen taludes conformados por rellenos sueltos contaminados como el registrado en la Calicata C-3 (Foto Nº 12). Y Roca suelta muy meteorizada como el registrado en la Calicata C-4 (Foto Nº 13).
  25. 25. 25
  26. 26. 26
  27. 27. 27
  28. 28. 28
  29. 29. 29 ENSAYOS DE LABORATORIO
  30. 30. 30
  31. 31. 31
  32. 32. 32
  33. 33. 33 9.3.Nivel freático Hasta la profundidad máxima explorada de 1.50m, NO se ha determinado el nivel freático en ninguna de las excavaciones. 9.4.Características del suelo de cimentación Relación NDPL y NSPT: Se considera de acuerdo a la experiencia en suelos arenosos la siguiente correlación del ensayo DPL con el ensayo SPT. NDPL = 1.0 NSPT Aplicando esta metodología, se obtiene el valor del ángulo de fricción interna (φ) sin cohesión (C=0.0kg/cm²) según los resultados del ensayo in situ DPL como se muestra en el Cuadro Nº 05. Ver registros de Sondajes. Cuadro N° 05 Profundidad N DPL φ (°) (m) (Golpe) DPL DPL - 1 1.00 – 1.50 8 27.6 DPL - 2 1.50 – 2.00 9 28.4 DPL - 3 2.50 – 3.00 4 23.9 SondajeSuelo Arenoso SONDAJES DPL
  34. 34. 34
  35. 35. 35
  36. 36. 36
  37. 37. 37 381-6919 / 99329-3421 Finalmente, en el Cuadro Nº 06 se presenta en resumen los parámetros resistentes que se utilizará para el análisis de la cimentación. Peso Unitario Cohesión Angulo de fricción (Tn/m ) (Tn/m2) (º) Arenoso 1.70 0 28.40 Suelo 3 9.5.Análisis de la cimentación Se presenta a continuación el análisis de la cimentación para el Muro de Contención, que incluye recomendaciones para su diseño. Realizada según las características del terreno y al tipo de estructura proyectada. 9.5.1 Tipo de cimentación Dada la naturaleza arenosa y compacidad media, se recomienda el empleo de una cimentación superficial convencional, tal como cimientos corridos armados, etc 9.5.2 Profundidad de cimentación Sobre la base del estudio del perfil estratigráfico, características físico- mecánicas del subsuelo y solicitaciones de carga, se recomienda que los muros deban estar cimentados a una profundidad no menor de 1.00m, respecto al nivel de corte al pie del talud. 9.5.3 Capacidad admisible Se ha determinado la capacidad portante del terreno según las características de los suelos subyacentes y solicitaciones de carga. Para lo cual se utilizarán los parámetros de resistencia presentados en el Cuadro Nº 06. Luego se calcula la capacidad portante con la siguiente ecuación: Donde:
  38. 38. 38 qu = Capacidad ultima de carga qad = Capacidad admisible de carga Fs = Factor de seguridad = 3 γt = Peso unitario del suelo (kg/m3) γf = Peso unitario del suelo superficial (Kg/m3) Df = Profundidad de cimentación (m) B = Ancho de la cimentación (m) Nc, Nγ, Nq = Parámetros de capacidad portante en función de ø Cuadro N° 07 Suelo Nc Nq Nγ Arenoso 26.6 15.38 11.10 Nø = Tan²(45+ø/2) Sc, Sγ, Sq = Factores de forma (Meyerhof, 1963) Cimentación Corrida: Sc = 1, Sq = 1, S γ = 1 En el Cuadro N° 08 se presenta el Peso Unitario para el estrato analizado Cuadro N° 08 Suelo γf (Tn/m3) γt (Tn/m3) Arenoso 1.70 1.7 El Cuadro N° 09, presenta el cálculo de capacidad admisible para rangos de anchos y profundidades de cimentación en el estrato arenoso, considerando cimentaciones tipo cimiento corrido. Cuadro N° 09
  39. 39. 39 De acuerdo al cuadro anterior, se deduce lo siguiente: La capacidad admisible por corte para la estructura proyectada es igual a 1.54Kg/cm2 (cimiento corrido). A continuación estos valores serán verificados por asentamiento con lo que obtendremos los valores finales de capacidad admisible. 9.5.4 Asentamiento admisible Se realiza la verificación por asentamiento elástico debiendo llegar como máximo, a una deformación de 1” (2.54cm) como deformación total, para el caso de cimiento corrido. 9.5.4.1 Asentamiento inmediato El asentamiento elástico inicial según la Teoría de Elasticidad “Lambe y Witman”, está dada por: S = Asentamiento Probable (cm.) Δqs = Esfuerzo Neto Transmitido por corte (kg/cm2) B = Ancho de Cimentación Es = Modulo de Elasticidad (kg/cm2) µ = Relación de Poisson lw = Factor de Influencia que depende de la forma y la rigidez de la cimentación (Bowles, 1977). Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron asumidas a partir de tablas publicadas con valores para el tipo de suelo existente donde ira desplantada la cimentación. Para el suelo arenoso conservadoramente se considera un módulo de elasticidad de E = 4,000Tn/m2, y un coeficiente de Poisson de µ = 0.25, los cálculos de asentamiento se han realizado considerando cimentación rígida y
  40. 40. 40 flexible, además los esfuerzos transmitidos son iguales a la capacidad admisible de carga por corte. A continuación se presentan los siguientes cálculos, con los resultados obtenidos en el presente estudio. En el Cuadro N° 10 se presentan los siguientes cálculos, con los resultados de asentamiento obtenidos para el proyecto Cuadro N° 10 Por lo tanto de acuerdo a la verificación por asentamiento máximo, 1” (2.54cm.) para cimiento corrido y zapatas aisladas, se presenta en el Cuadro Nº 11 el asentamiento admisible. Cuadro N° 11 En el Cuadro Nº 12, se aprecia en resumen el valor de capacidad de carga admisible, para el suelo de cimentación verificado por asentamiento. Cuadro N° 12
  41. 41. 41 9.6.Agresión del suelo al concreto de la cimentación Los problemas de durabilidad ocasionada en estructuras que están en contacto con el suelo, tales como las cimentaciones, son debido al deterioro y destrucción de los materiales de concreto y acero por agresividad del medio. Por lo que una vez conocido la zona, se identificó los agentes agresivos probables, según las observaciones realizadas en las construcciones cercanas, para definir las medidas de prevención más convenientes. Según el certificado del análisis químico del Laboratorio Geotécnico de SERVIG2000, la concentración de elementos perjudiciales es la que se muestra en el siguiente cuadro: Cuadro N° 13
  42. 42. 42
  43. 43. 18 En el Cuadro N° 14, se muestra los límites permisibles de la agresividad de los elementos químicos presentes en un suelo en contacto con estructuras de concreto. Cuadro N° 14 En resumen se concluye que el subsuelo donde irán desplantados los Muros de Contención, contiene concentraciones moderadas de sulfatos y una leve agresividad por cloruros a la armadura o fierros; con respecto a las SST están muy por debajo del rango perjudicial. En general se recomienda emplear Cemento Pórtland Tipo II, IP (MS) o Tipo V, que tendrá adecuado comportamiento frente a los contenidos de sulfatos encontrados en el presente trabajo. 10. DISCUSION Gracias a este estudio de suelo se ha podido observar y verificar mediante las diversas calicatas como sondeos explorados las propiedades físicas y mecánicas del dicho suelo llegando a una finalidad de plantear muchas consideraciones a la hora de realizar el diseño estructural requerido(muro de contención). Con estos resultados de mecánica de suelo tendremos que tener en cuenta la en los diseños la seguridad de la infraestructura como de los beneficiarios directos e indirectos.
  44. 44. 19 11. CONCLUSIONES 1. El presente Informe se ha desarrollado con la finalidad de investigar las características del suelo donde se proyectan los Muros de Contención, ubicado en los AA.HH. Las Brisas de Ventanilla, Villa Hermosa, Ampliación Almirante Grau I y II, Hijos de Almirante Grau Mz. S y S´, en el Distrito de Ventanilla. 2. En el ámbito regional respecto a la zona en estudio, las formaciones que afloran son de origen volcánico - sedimentario del cretáceo inferior (Formación Ventanilla) perteneciente al Grupo Puente Piedra, conformado por limonitas e illitas, cubiertos por depósitos de arenas finas de gradación pobre, transportados eolicamente. 3. Para la aplicación de las normas de diseño sismo resistente se debe considerar, los siguientes valores: Zona 3 Z = 0.40 Suelo (S2) S = 1.2 Período Predominal Tp = 0.60seg. Factor de Uso (U): U = 1.0 (Edificaciones comunes “Muro de Contención” Categoría C) Factor de amplificación sísmica C=1.50/T (T: Período fundamental de la estructura) 4. Con el propósito de identificar las características físicas y mecánicas del suelo de fundación se ubicaron 04 calicatas o excavaciones a cielo abierto en las ubicaciones predeterminadas de los muros de contención, llegando hasta una profundidad de 1.50m. 5. Los ensayos estándar de clasificación de suelos y ensayos químicos se ejecutaron en el Laboratorio de Geotécnico de SERVIG2000. De tal manera que nos permiten identificar e interpretar las características del terreno en la zona en estudio y determinar el perfil estratigráfico. 6. El perfil estratigráfico en esta zona, presenta hasta la profundidad explorada de1.50m arena mal gradada, compacidad media, ligera humedad, color beige. Para
  45. 45. 20 la zona de la Calicata C-4, a partir de 1.00m de profundidad se presenta arena de grano fino con presencia de restos de roca de forma angulosa alargada TM=2”. En algunos casos existen taludes conformados por rellenos sueltos contaminados como el registrado en la Calicata C-3 (Foto Nº 12). Y Roca suelta muy meteorizada como el registrado en la Calicata C-4 (Foto Nº 13). 7. Hasta la profundidad explorada de 1.50m, no se ha determinado el nivel freático en ninguna de las excavaciones. 8. El muro de Contención se cimentará a una profundidad (Df) no menor de 1.00m con respecto al nivel de corte a pie del talud y sobre el suelo arenoso. 9. Se presenta la capacidad portante para los niveles de cimentación sobre el suelo arenoso. El valor obtenido para la capacidad admisible puede ser utilizado para toda el área estudiada. 10. La concentración de sustancias perjudiciales al concreto en el tramo en estudio es moderada y respecto a agentes nocivos al acero es leve. (Según el Cuadro Nº 13).
  46. 46. 21 12. RECOMENDACIONES 1. Del análisis químico realizado a la muestra de suelo donde irán desplantadas los elementos de concreto y refuerzo de acero, se recomienda el uso de Cemento Pórtland Tipo II, IP (MS) o Tipo V. 2. Además, se deben tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:  En cualquier caso, si se desea utilizar otro ancho y profundidad de cimentación se podrán utilizar los resultados indicados en el Cuadro N° 09.  Se ofrece la alternativa de capacidad portante al Ingeniero Estructural, de tal manera que analice el aspecto técnico – económico para el diseño de la cimentación óptima.  Para el esfuerzo máximo actuante a nivel de la cimentación debido a la transmisión de la carga de diseño de las estructuras del Proyecto, deben considerarse una superficie de cimentación que genere un esfuerzo transmitido menor al esfuerzo admisible del terreno de apoyo.  Después de terminada las excavaciones para cimientos deben efectuarse una densificación manual o con pisones mecánicos del fondo de la excavación. En caso de rellenos con material de afirmado para la espalda de los muros, compactar en capas no mayores de 0.20m. con el fin de mejorar las características del suelo, eliminando todo material mayor a 3”.  Se debe eliminar todo material contaminado con restos de desperdicios o rellenos y no deberá ser reutilizado bajo ningún motivo para conformación de rellenos u otro tipo de trabajos.  Para el Muro de Contención se recomienda el empleo de cimientos corridos; dejando a criterio del ingeniero estructural el empleo del tipo de cimentación adecuada, etc.  Una vez cortado y nivelado el terreno donde ira desplantada el muro de Contención, se deberá colocar un solado no menor de 10cm, con la finalidad de darle las cotas o niveles del proyecto.
  47. 47. 22  El ángulo del talud para excavaciones mayores a 2.50m estará basado en las propiedades mecánicas, Ø=28.4°, c = 0.0Kg/cm2 (Arena mal gradada) y con una densidad del suelo en estado natural, γ=1.70tn/m3; además se recomienda un talud H:V=1:3 para las excavaciones momentáneas en suelos arenosos y que luego serán confinadas con el Muro de Contención. Y un coeficiente de fricción activa de Ka=0.355. De ser necesario para estabilizar temporalmente los taludes de excavación se recomienda apuntalar la misma con entibado y/o tablestacado, si la supervisión así lo requiera. 3. La siguiente información deberá transcribirse en los planos de cimentación. Esta información no es limitativa y deberá cumplirse con todo lo especificado en el presente estudio de suelos y en el RNE. 4. Se debe evitar perturbar el suelo debajo de los niveles de Cimentación recomendados. 5. El fondo de toda excavación para cimentación debe quedar limpio y parejo. Se deberá retirar todo material suelto, antes del procedimiento de vaciado.
  48. 48. 23 6. El presente estudio es recomendado solo para la zona donde se proyectan los Muros de Contención, Distrito de Ventanilla, Provincia del Callao y Departamento de Lima y no respalda ningún otro lugar y tipo de obra diferente a las estudiadas.
  49. 49. 24 13. BIBLIOGRAFIA  Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma E.050 Suelos y Cimentaciones  Alva Hurtado, Jorge, Dinámica de suelos, 1ra edición, Perú – 2002.  Braja M. Das, Fundamentos de ingeniería de geotécnica, 1ra edición, México – 2001.  Ruiz Vásquez – González Huesca, Geología aplicada a la ingeniería civil, 3ra edición, México – 2002.  Reglamento nacional de Edificaciones (2010) Editorial Megabyte. 3ra edición. Perú.  https://es.scribd.com/doc/101935651/Suelos-Problemas  http://puntoedu.pucp.edu.pe/entrevistas/un-suelo-bueno-se-mantiene- intacto-durante-un-terremoto-y-resiste-bastante-peso/  http://www.acingenieros.com/descargas/pdfs/Articulo_02_Parte_02.pdf  http://www.acingenieros.com/descargas/pdfs/Articulo_03_Parte_02.pdf  http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/redacis/redacis32_p.pdf  http://larepublica.pe/03-06-2012/el-88-de-casas-en-villa-el-salvador- colapsarian-ante-posible-terremoto  http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/redacis/redacis07_a.pdf
  50. 50. 25 14. REFERENCIAS Y ANEXOS
  51. 51. 26 ANEXO N° 1
  52. 52. 27
  53. 53. 28
  54. 54. 29 ANEXO N° 2
  55. 55. 30
  56. 56. 31 15. FOTOS
  57. 57. 32
  58. 58. 33
  59. 59. 34
  60. 60. 35
  61. 61. 36
  62. 62. 37

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