ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION PARA LA CONSTRUCCION DEL LOCAL COMUNAL DE USO MULTIPLE DEL BARRIO JOSE OLAYA PUERTO SUPE

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOSMEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DEL CENTRO DE SALUD BASE HUARAL RED DE SALUD HUARAL

ESTUDIO DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACININFORME TCNICO

PROYECTO:MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DEL CENTRO DE SALUD BASE HUARAL RED DE SALUD HUARAL

SOLICITADODIRECCION ::GOBIERNO REGIONAL DE LIMAGERENCIA DE INFRAESTRUCTURA

UBICACIN: LUGAR :AV. CHANCAY N 285 DISTRITO : HUARAL PROVINCIA :HUARAL REGIN :LIMA

REALIZADO:ING. ANGEL EMERSON CORONADO PERALES

FECHA:NOVIEMBRE 2011

TABLA DE CONTENIDOS1GENERALIDADES31.1Objetivos del estudio.31.2Ubicacin del terreno.31.3Condiciones Climticas.41.4Caractersticas del proyecto41.5Normatividad62INFORMACIN DE LA ZONA DE ESTUDIO72.1Topografa72.2Geomorfologia82.3Sismicidad83TRABAJOS DE CAMPO103.1Exploracin de suelos103.2Ensayos de laboratorio133.3Perfil estratigrfico y clasificacin de suelos134ANLISIS DE LA CIMENTACIN164.1Profundidad de la cimentacin164.2Tipo de Cimentacin164.3Determinacin de la capacidad de carga admisible164.4Prediccin de asentamientos234.4.1Asentamiento elstico234.4.2Asentamiento tolerable245DETERMINACIN DE PARMETROS DEL SUELO245.1Obtencin del coeficiente de balasto (ks)246ANLISIS DE AGRESIN DEL SUELO DE CIMENTACIN267CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES278ANEXOS30

GENERALIDADESOBJETIVOS DEL ESTUDIO.El presente informe tcnico tiene por objeto investigar el subsuelo del terreno asignado para el proyecto en mencin, por medio de trabajos de campo a travs de pozos de exploracin o calicatas a cielo abierto, ensayos de laboratorio estndar y especiales a fin de obtener las principales caractersticas fsicas y mecnicas del suelo, sus propiedades de resistencia, deformacin y la agresividad qumica de sus componentes.El programa seguido para los fines propuestos, fue el siguiente: Reconocimiento del terreno Distribucin y ejecucin de calicatas. Toma de muestras disturbadas. Ejecucin de ensayos de laboratorio. Ensayos especiales. (UNI FIC - Laboratorio n 2 Lima) Evaluacin de los trabajos de campo y laboratorio Perfil estratigrfico. Anlisis de la cimentacin. Conclusiones y recomendaciones

Ubicacin del terreno.

El Centro de Salud de Base Huaral se encuentra en el distrito de Huaral, provincia de Huaral, departamento de Lima, a una altura promedio de 179.45 m.s.n.m.

Condiciones Climticas.El Distrito de Huaral tiene un clima seco clido de tipo desrtico con pocas precipitaciones con variaciones de acuerdo al cambio de estaciones, la temperatura en verano asciende hasta los 30C y en invierno desciende hasta los 16C, teniendo una temperatura de 23C.

CARACTERSTICAS del proyecto

El proyecto consta de la Construccin de una Nueva Infraestructura del Centro de Salud Base Huaral lo cual estar dotado de los siguientes ambientes:

1 PISO: Almacn Farmacia. Atencin Farmacia. Archivo de Historias Clnicas. Atencin Admisin 1 y 2. Servicio Social. Triaje SS.HH. Publico Mujeres. SS.HH. Publico Hombres. Recuperacin. Tpico. Corredor Espera. Estacionamiento. Almacn Temporal. Grupo Electrgeno. Tableros. Corredor de Servicio. Consultorio Bronco pulmonar. Atencin. SS.HH. PCT. Espera y Captacin de Sintomticos. rea para Camillas y Sillas. Consultorio Mdico 1. Recepcin y Toma de Muestras. SS.HH. Recepcin y Toma de Muestras. Laboratorio. rea de Espera. Ecografa. Of. Radilogo. SS.HH. Of. Radilogo. Mando. Vestuario. Sala de Rayos X.

2 PISO: Consultorio del Nio 1. Consultorio del Nio 2. Consultorio del Nio 3. Consultorio Odontolgico. SS.HH. Consultorio Odontolgico. SS.HH. Personal Mujeres. SS.HH. Personal Hombres. Consultorio Mdico 1. SS.HH. Consultorio Mdico 1. Corredor Espera. Almacn. Nutricin. SS.HH. Publico Mujeres. SS.HH. Publico Hombres. Corredor Espera. Psicoprofilaxis SS.HH. Psicoprofilaxis Consultorio de la Mujer 1. SS.HH. Consultorio de la Mujer 1. Ropa Limpia. Estacin de Enfermeras y Obste trices. Cuarto Sptico, Lavado de Chatas. Sala de Preparacin y Dilatacin. SS.HH. Sala de Preparacin y Dilatacin. Corredor Semirrgido. Sala de Recuperacin. SS.HH. Sala de Recuperacin. Recepcin y Alm. Esterilizacin. Lavado. Sala de Partos. Atencin Recin Nacidos.

3 PISO:

Jefatura. Archivo Historias Clnicas. Estadstica y Contra referencia Secretaria. Psicologa SS.HH. Publico Mujeres. SS.HH. Publico Hombres Almacn General. Recepcin. Almacn Medicamentos. Deposito. Corredor. Deposito. Estimulacin Temprana. Auditorio. Terraza. Lavandera y Costura. Saneamiento Ambiental. Corredor. Estar Mujeres. SS.HH. Personal Mujeres. SS.HH. Personal Hombres. Estar Hombres.

DEL PRIMER PISO TERCER PISO: Escalera. Ascensor

normatividadEl presente informe esta en concordancia con la Norma E-050 de Suelos y Cimentaciones, Norma E-030 de Diseo Sismo resistente del Reglamento Nacional de Edificaciones.

INFORMACIN DE LA ZONA DE ESTUDIOtopografa

El rea de estudio se encuentra a 179.45 msnm. La topografa de la zona presenta pendientes mnimas se podra decir semiplana. Lo cual se puede adecuar rpidamente una infraestructura de salud lo cual normalmente este puede ser hasta 5% mxima de inclinacin segn el Reglamento Nacional de Edificaciones.PROV. DE HUARAL DIST. HUARAL

GEOmorfologiaSegn el mapa geolgico correspondiente al Cuadrngulo de Lima publicado por el INGEMMET (Palacios et al., 1992), conformado por las provincias de Barranca, mbar, Huacho, Huaral y Canta describe la geologa regional del territorio donde las rocas mas antiguas estn representadas por rocas gneas volcnicas de edad cretceo medio, reconocidas con las denominaciones Formacion Casma, y de material de cobertura conformada por depsitos inconsolidados del cuaternario.SISMICIDADDe acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificacin Ssmica del Per, segn la nueva Norma Sismo Resistente (NTE E-030) y del Mapa de Distribucin de Mximas Intensidades Ssmicas observadas en el Per, presentado por Alva Hurtado (1984), el cual se bas en isosistas de sismos peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos histricos y sismos recientes; se concluye que el rea en estudio se encuentra dentro de la Zona de Sismicidad III.De acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones y la Norma Tcnica de edificacin E-030, Diseo Sismorresistente, se deber tomar los siguientes valores para el anlisis ssmico:(a) Factor de zona.. Z = 0.4(b) Condiciones GeotcnicasEl suelo investigado, pertenece al perfil Tipo S2.. S = 1.2(c) Periodo de Vibracin del suelo.Tp = 0.6seg.(d) Factor de Amplificacin Ssmica (C)Se calculara en base a la expresin siguiente:

Para T = Periodo de Vibracin de la Estructura = H/Ct(e) Categora de la estructura A(f) Factor de Uso U = 1.5(g) La fuerza horizontal o cortante basal, debido a la accin ssmica se determinara por la formula siguiente:

Para:V = Cortante Basal

Z = Factor de Zona U = Factor de Uso S = Factor de Ampliacin del sueloC = Factor de Ampliacin SsmicaR = coeficiente de Reduccin P = Peso de la Edificacin*, El rea en estudio, corresponde a la zona 3, el factor de zona se interpreta como una aceleracin mxima del terreno con una probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 aos.

TRABAJOS DE CAMPOEXPLORACIN DE SUELOSCon la finalidad de identificar los diferentes estratos de suelo y su composicin. Se efectu la excavacin manual de 02 Calicatas a cielo abierto a los que se denomin C-1 y C-2, alcanzando una profundidad mxima de 2.00 m. no se encontr nivel fretico. De la cual se extrajo una muestra disturbada, la cual fue analizada y clasificada de acuerdo a las Normas ASTM. CalicataProfundidadUbicacin

N 12.00mtCorredor y Espera

N 22.00mtConsultorio de Medicina

Cuadro N 1 IDENTIFICACIN DE CALICATASe muestra la exploracin de la calicata N 01, la cual presenta en un 78.9% de grava, un 20.6% de arena y 0.5% de finos. Y no presenta lmites de consistencia. La toma indica la cantidad de grava que contiene el suelo

Como se observa el suelo en un 78.3% es gravoso, un 20.7% es arenosa y 1% de finos; es la calicata N 02 ubicado en el consultorio de medicina.

En esta toma se puede observar el tipo de suelo y estrato (gravoso)

ENSAYOS DE LABORATORIOCon las muestras obtenidas en el campo, se realizaron ensayos de acuerdo a las Normas Estndar de la American Society for Testing and Materials y las requeridas por la Norma Peruana E.050 Suelo y Cimentaciones. Los ensayos fueron ejecutados en el laboratorio N 02 de Mecnica de Suelos de la Facultad de Ingeniera Civil de la Universidad nacional de Ingeniera.A continuacin se detallan los ensayos a los que fueron sometidas la muestra alterada tomada en el campo. Anlisis granulomtrico ASTM D-422 Contenido de Humedad ASTM D-2216 Limite Liquido ASTM D-4318 Limite Plstico ASTM D-4318 Corte Directo ASTM D-3080 Clasificacin de Suelos (SUCS) ASTM D-2487 Sales Solubles Totales ASTM D-1889 Sulfatos como ion SO4 ASTM D-516Los resultados de los ensayos de laboratorio se presentan en el informe adjunto al presente estudio.perfil ESTRATIGRFICO y clasificacin de suelosLa descripcin de los materiales encontrados en la calicata efectuada, se presenta en el formato especial, Registro de Excavaciones, el formato presenta caractersticas del tipo de excavacin utilizado, a cielo abierto (calicata), el nmero de muestra que corresponde para la misma calicata, una simbologa que representa al material una breve descripcin de lo observado en el campo y algunos resultados de laboratorio, si fuera necesario.La Clasificacin de Suelos se realiz bajo los criterios del sistema unificado de clasificacin de suelos (SUCS).

ANLISIS DE LA CIMENTACINProfundidad de la cimentacin Basado en los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, registros estratigrficos, caractersticas de las estructuras a construir y esfuerzos que trasmitir al suelo de fundacin la estructura proyectada, se recomienda cimentar a la profundidad mnima de Df=1.00m por debajo del terreno natural. Tipo de Cimentacin Por la naturaleza del tipo de suelo se recomienda una cimentacin superficial que el Ingeniero estructural y/o el Arquitecto debe adecuarlos segn su diseo y proyecto, ya sea con cimientos corridos, zapata aisladas, zapatas conectadas o losa de cimentacin segn corresponda y a la profundidad mnima indicada. Para este caso se recomienda el uso zapatas aisladas y cimentacin corrida, puesto que se cuenta con muros portantes y prticos de concreto armado.

DETERMINACIN DE LA Capacidad de Carga AdmisibleEn el anlisis y clculo de capacidades de carga se ha tenido en consideracin las caractersticas encontrados del suelo de fundacin, se tom como referencia los resultados de la calicata C-1, C-2, puesto que representa las condiciones ms crticas para la estructura de cimentacin. La capacidad de carga ltima se ha determinado en base a la frmula de Terzaghi y Peck (1967) modificado por Vesic (1973) que incluye factores de correccin de forma. Adems para el cumplimiento de la NTE E.050, los factores de seguridad frente a una falla por corte sern:F = 3; aplicable para anlisis estticos.F = 2.5; aplicable para anlisis dinmicos.PARMETROS DE RESISTENCIACalicata : C1Clasificacin de Suelo de Fundacin : GPAngulo de Friccin Interna : 31.9.Cohesin : 0.00 Kg/cm2.Densidad Natural : 1.83 Ton/m3.PARMETROS DE RESISTENCIACalicata : C2Clasificacin de Suelo de Fundacin : GPAngulo de Friccin Interna : 32.2.Cohesin : 0.00 Kg/cm2.Densidad Natural : 1.85 Ton/m3.

Cuadro de resumen

Del cuadro podemos recomendar una capacidad de carga de 1.78 Kg/cm2, para cimientos corridos as mismo el valor de 3.48 Kg/cm2, para zapatas en condiciones estticas y 4.18 kg/cm2 en condiciones dinmicas, por ende brindamos libertad al ingeniero estructural seleccionar el tipo de cimentacin en concordancia al proyecto.

Prediccin de asentamientos ASENTAMIENTO ELSTICOPara el anlisis de cimentaciones tenemos los llamados Asentamientos Totales y los Asentamientos Diferenciales, de los cuales los asentamientos diferenciales son los que podran comprometer la seguridad de la estructura si sobrepasa 2.50 cm (edificaciones), que es el asentamiento mximo para estructuras convencionales.El asentamiento de la cimentacin se calcular en base a la teora de la elasticidad (Lambe y Whitman, 1964). Se asume que el esfuerzo neto transmitido es uniforme en ambos casos. El asentamiento elstico inicial ser:

Las propiedades elsticas del suelo de cimentacin fueron asumidas a partir de tablas (Dr. Ing. Jorge e. Alva Hurtado) publicadas con valores para el tipo de suelo existente donde ir desplantada la cimentacin. Los clculos de asentamiento se han realizado considerando cimentacin rgida; se considera adems que los esfuerzos transmitidos son iguales a la capacidad admisible de carga.Por tanto se tiene que:0.44 cm < 2.50 cm..OKASENTAMIENTO TOLERABLEEl valor del asentamiento inmediato calculado debe comprobarse si es inferior a los valores lmites tolerables. Segn la Norma Tcnica de Suelos y Cimentaciones E.050, establece que el asentamiento diferencial no debe ser mayor que el calculado para una distorsin () angular prefijada, de acuerdo al tipo de estructura, as como la naturaleza del terreno. Luego para el tipo de estructura proyectado, se espera una distorsin angular de: = / L = 1/500 (Para estructuras que no se permiten grietas)Donde: = Asentamiento Tolerable en cmL = Distancia entre dos columnas extremas = Distorsin angularLuego: L= 600 cm, entonces:El asentamiento Tolerable es: = 600/500 = 1.20 cm Por tanto se tiene que:0.44cm < 1.20 cm OKEl asentamiento instantneo a producirse es tolerable.

DETERMINACIN DE PARMETROS DEL SUELOOBTENCIN DEL COEFICIENTE DE BALASTO (KS)Conocido tambin como el coeficiente de reaccin de la subrasante, se determina en funcin a la prueba de compresin simple, sobre el terreno considerando una carga que se aplica mediante una plancha cuadrada de 30x30cm o circular de 30cm de dimetro.A grandes rasgos el modelo de interaccin cimiento-terreno se ha de ajustar a la forma de distribuirse las presiones sobre el terreno. Si stas se distribuyen de una manera lineal, como por ejemplo en cimentaciones rgidas, el clculo debe llevarse a cabo mediante los mtodos clsicos de cimentaciones con leyes de tensiones lineales. Debido al desconocimiento real de los valores del mdulo de balasto, es necesario calcular con rdenes de magnitud. Para ello se hace un estudio de sensibilidad de la variable, es decir, analizamos los resultados del clculo con dos valores de Ks distintos, para as ver cunto influye esta variable. En caso de ser de gran influencia es recomendable hacer una comprobacin inversa a partir del asiento, calculando el mdulo Ks correspondiente al valor del asiento de la cimentacin, estimados por los mtodos clsicos de la geotecnia. Para el clculo del coeficiente de balasto, el cual se supone el terreno como un conjunto infinito de muelles situados bajo la cimentacin, la constante de deformacin de cada muelle es Ks (mdulo de balasto), valor obtenido del cociente entre la presin de contacto o de trabajo (q) y el desplazamiento, en nuestro caso (Si). Se realiz por el mtodo clsico y tambin por la frmula de Vesic, la cual se basa en las propiedades del terreno como son el mdulo de elasticidad y el coeficiente de poisson.

Para el primer caso: Ks= q / Si

De los cuales se toma como resultado ms conservador el obtenido por la frmula de Vesic.ANLISIS DE AGRESIN DEL SUELO DE CIMENTACINEl suelo bajo el cual se cimienta toda estructura puede tener un efecto agresivo a la cimentacin. Este efecto est en funcin de la presencia de elementos qumicos que actan sobre el concreto y el acero de refuerzo, causndole efectos nocivos y hasta destructivos sobre las estructuras (sulfatos y cloruros principalmente). Sin embargo, la accin qumica del suelo sobre el concreto slo ocurre a travs del agua subterrnea que reacciona con el concreto; de ese modo el deterioro del concreto ocurre bajo el nivel fretico, zona de ascensin capilar presencia de agua infiltrado por otra razn (rotura de tuberas, lluvias extraordinarias e inundaciones, etc.).Los principales elementos qumicos a evaluar son los sulfatos y cloruros por su accin qumica sobre el concreto y acero del cimiento respectivamente y las sales solubles totales por su accin mecnica sobre el cimiento, al ocasionarle asentamientos bruscos por lixiviacin (lavado de sales del suelo con el agua). De acuerdo a los resultados de laboratorio correspondientes a los ensayos de sales solubles totales y contenido de sulfatos. Muestra los siguientes resultados:CUADRO N 02 ANLISIS QUMICOSCalicataMuestraProfundidad mSales solubles totales ppmCloruros ppmSulfatos ppm

C-1M-12.0098385856

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El presente estudio fue elaborado con la finalidad de evaluar el comportamiento mecnico de los Suelos de Cimentacin para el proyecto en mencin, el cual es exclusivamente para este fin.

Para el diseo de la cimentacin del proyecto se deber utilizar los siguientes parmetros:Nivel de cimentacin:1.- Cimiento corridoSobre el suelo natural constituido por GP, la profundidad mnima de cimentacin ser de 1.00 m.2.- zapatas aisladasSobre el suelo natural constituido por GP, la profundidad mnima de cimentacin ser de 1.50 m en zapatas a partir del nivel del terreno natural.Tipo de cimentacin:Se recomienda considerar el uso de cimentaciones superficiales convencionales tal como cimientos corridos y zapatas aisladas, dejando en consideracin de la aplicacin al ingeniero estructural.

Capacidad de Carga:Cimientos corridos:qadm = 1.78 kg/cm2Zapatas (esttico):qadm = 3.48 kg/cm2 Zapatas (Dinmico):qadm = 4.18 kg/cm2

Para la reaccin del suelo y el anlisis de cimentaciones por el mtodo se tomara en consideracin el valor del mdulo de balasto ks = 8791.2 tn/m3.

En caso de no encontrar el estrato firme se podr utilizar una falsa zapata de concreto ciclpeo hasta llegar a dicho estrato, donde se transmitir las cargas. En ningn caso se apoyarn en terreno orgnico o relleno.

De acuerdo al rea ssmica donde se ubica la zona en estudio, existe la posibilidad de que ocurran los sismos de intensidades del orden VII en la escala de Mercalli Modificada. Asimismo, la localidad se encuentra ubicada en la zona 3 de alta sismicidad.

Para la aplicacin de las Normas de Diseo Sismo resistente del RNE, debe considerarse que el depsito de suelo donde estar ubicado el proyecto corresponde a un perfil tipo S2 suelos intermedio con periodo predominante Tp = 0.60s.

Se concluye por lo tanto que el estrato de suelo que forma parte del contorno donde ir desplantada la cimentacin contiene concentraciones nocivas de sulfatos con potencial leve de 983ppm (150ppm-1500ppm), por lo cual se sugiere que se trabaje con el Cemento Portland tipo I y II o la reduccin de la relacin agua cemento de 0.50 para los elementos en contacto con el suelo. (Segn el R.N.E.)

En caso que resulten grandes desplazamientos laterales como resultado del anlisis esttico - dinmico, se recomienda el uso de zapatas rgidas interconectadas con vigas de arriostre, con la finalidad de impedir los desplazamientos horizontales ocasionados por fuerzas ssmicas y empujes laterales en la estructuras.

NOTA:Las conclusiones y recomendaciones establecidas en el presente informe tcnico son solo aplicables para el rea estudiada. De ninguna manera se puede aplicar a otros sectores u otros fines.REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Norma E-050, Suelos y Cimentaciones. Norma E-030, Diseo Sismoresistente Braja M. Das/ Principios de Ingeniera de Cimentaciones. 4 Ediccin 1999 Jesus Ayuso M. Cimentaciones y estructuras de contencin 2010 Rico Castillo / La Ingeniera de Suelos, Vol 1 y 2. 1 edicion 1998 Peck/Hanson/ Thornburn: Ingeniera de Cimentaciones Roy Whitlow / Fundamentos de Mecnica de Suelos. 1 edicin 2000 Manuel Delgado Vargas / Ingeniera de Cimentaciones/ 2da edicin 1999 Peter L. Berry / Mecnica de Suelos/ 1998 Juarez Badillo - Rico Rodriguez : Mecnica de Suelos, Tomos I,II. Ing. Carlos Crespo : Mecnica de suelos y Cimentaciones T. William Lambe / Robert V. Whitman. Primera Edicin 1972. Roberto Michelena / Mecnica de Suelos Aplicada. Primera Edicin 1991 Alva Hurtado J.E., Meneses J. y Guzmn V. (1984), "Distribucin de Mximas Intensidades Ssmicas Observadas en el Per", V Congreso Nacional de Ingeniera Civil, Tacna, Per. Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones - ACI American Concrete Institute. Segunda Edicin 1998. Geotecnia para Ingenieros, Principios Bsicos. Alberto J. Martinez Vargas / CONCYTEC 1990.

Las estructuras no trabajan como se disean sino como se construyen.

ANEXOS

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