• Categories
• Fundación (Ingeniería)
• Suelo
• Roca (Geología)
• Infraestructura
• Ingeniería Geotécnica

Citation preview

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS ______________________

EXPEDIENTE TECNICO:

“CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA”

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS

Lima, Febrero 2017

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________

CONTENIDO

1.- INTRODUCCIÓN

2.- UBICACIÓN Y OBJETIVO

3.- PROGRAMACIÓN DE LOS TRABAJOS 3.1.- CALICATAS

4.- TRABAJOS EFECTUADOS 4.1.- EXCAVACIÓN 4.2.- MUESTREO DISTURBADO 4.3.- REGISTRO DE EXCAVACIÓN 4.4.- ENSAYO DE LABORATORIO 4.5.- ENSAYOS ESTÁNDARES

5.- CLASIFICACIÓN DE SUELOS Y PERFIL ESTRATIGRÁFICO 6.- EVALUACION DE CAPACIDAD PORTANTE 7.- ZONIFICACIÓN SÍSMICA Y EFECTOS DE SISMO 8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ANEXOS

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

2

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ INFORME TÉCNICO

1.- INTRODUCCIÓN

EL PRESENTE INFORME TÉCNICO CONTIENE LA INVESTIGACIÓN REALIZADA SOBRE EL SUELO DONDE SE EJECUTARÁ EL PROYECTO DENOMINADO CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA.

2.- UBICACIÓN Y OBJETIVO

La zona del estudio realizado está ubicada en el Distrito de San Juan de Lurigancho, Provincia y Departamento de Lima. El objetivo es determinar las características físicas y mecánicas del suelo subyacente para fines de cimentación y habilitación urbana de las calles de la zona emplazada por la AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER.

Gráfico N°1.1: Mapa de Macro localización del Proyecto.

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

3

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

4

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ IMAGEN SATELITAL DE LA ZONA DE INTERVENCION DEL PROYECTO 3.- PROGRAMACIÓN DE LOS TRABAJOS

Los trabajos efectuados para el estudio se realizaron de acuerdo al siguiente programa:

Reconocimiento del terreno. La ejecución de 2 calicatas, dispuestos dentro del área por investigar. Las comprobaciones de campo para determinar los parámetros de los suelos de fundación para habilitación urbana, a partir de la visualización de muestras representativas. Conclusiones y recomendaciones.

3.1.- CALICATAS

UBICACIÓN DE LAS CALICATAS

Se realizó la exploración de campo para ubicar las calicatas dentro de la zona de estudio de la AA.FF. Nuevo Amanecer de la Comuna 15 de SJL, en cada una de estas perforaciones se determinó el espesor de los distintos estratos del suelo.

4.- TRABAJOS EFECTUADOS

4.1.- EXCAVACIÓN

Para definir el perfil estratigráfico del terreno en estudio y las características físicas y mecánicas del suelo existente, se realizaron siete calicatas a una profundidad de 1.50 m “a cielo abierto” en el sector destinado para la habilitación urbana, En las excavaciones realizadas no se detectó la presencia del nivel freático. El detalle se muestra en el cuadro siguiente:

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

5

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________

PROFUNDIDAD

CALICATA

UBICACIÓN

C-1

AA.FF. Nuevo Amanecer

1.50

C-2

AA.FF. Nuevo Amanecer

1.50

(m)

4.2.- MUESTREO DISTURBADO

De cada una de las excavaciones efectuadas se escogieron muestras disturbadas de suelos pertenecientes a cada estrato encontrado, con la finalidad de realizar los ensayos de laboratorio de Mecánica de Suelos con fines de la identificación y clasificación de suelos, así como para que con los ensayos especiales se definan los parámetros de resistencia.

4.3.- REGISTRO DE EXCAVACIÓN

Conjuntamente a la toma de muestras representativas de suelos, se elaboraron los registros de las excavaciones, los cuales precisan la estratigrafía encontrada y en los que se han anotado entre otras características: el espesor, el color, la plasticidad, la compacidad, el contenido de humedad, el tamaño de las partículas, etc. Los registros de las excavaciones se muestran en los anexos que se adjuntan al estudio.

4.4.- ENSAYO DE LABORATORIO

Los ensayos sobre las muestras extraídas fueron realizados siguiendo las Normas establecidas por la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Estos ensayos de laboratorio sobre las muestras obtenidas se han clasificado en:

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

6

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________

4.5.- ENSAYOS ESTÁNDARES

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO (ASTM-D421) Este ensayo consistió en tamizar las muestras de suelos extraídas de cada una de las calicatas, en estado seco, a través de una serie de mallas de dimensiones estandarizadas (tamices), a fin de determinar las proporciones relativas de los diversos tamaños de las partículas constituyentes del suelo.

LÍMITES DE CONSISTENCIA Estos ensayos efectuados sobre la fracción de muestra de suelo que pasa la malla Nº 40 definen cuantitativamente el efecto de la variación del contenido de humedad en las características de plasticidad del suelo. Los límites de consistencia son los denominados: Límite Líquido (ASTM-D4318) y el Límite Plástico (ASTM-D4318). La obtención del límite líquido y plástico de una muestra de suelo permite determinar un tercer parámetro que es el índice de plasticidad.

CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL (ASTM-D-2216), Expresada como porcentaje del peso de agua presente en el suelo con relación al peso de las partículas sólidas.

5.- CLASIFICACIÓN DE SUELOS Y PERFIL ESTRATIGRÁFICO Y RESULTADO DE ENSAYOS

Las muestras ensayadas fueron clasificadas de acuerdo a AASHTO y al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (S.U.C.S). Las muestras no ensayadas fueron clasificadas mediante pruebas sencillas de campo, consistentes en la observación y la comparación con las muestras representativas ensayadas, obteniéndose los perfiles estratigráficos correspondientes. Los resultados de laboratorio sobre las muestras de suelo del lugar han permitido establecer los tipos de suelos clasificados según ASHTO y la inspección “in situ” efectuada en la zona,

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

7

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ permiten definir que el perfil estratigráfico del suelo cuyas características se detallan en los registros de estratigrafía que se muestran en el anexo. De acuerdo a ello se han definido los siguientes tipos de suelos o materiales encontrados En resumen, las calicatas efectuadas permiten establecer que la calidad del terreno de fundación se considera que fluctúa entre regular a buena. CALICATAS DE EXPLORACION LIMITE DE CONSISTENCIA GRAVA ARENA FINOS LL LP IP % C-1

C-2

AA.FF. Nuevo Amanecer AA.FF. Nuevo Amanecer

M-1

GP

A-1-b(0)

4.63

26.82

NT

NP

49.65

45.78

4.57

M-1

GP

A-1-a(0)

1.26

25.56

NT

NP

76.07

19.38

4.55

Calicata 01 Profundidad de 0 a 0.60 m Material Granular con matriz de arenas finas y gruesas con presencia de Gravas angulosas de 1" a 3" de color pardo claro, compacidad media, bajo grado de humedad. No presenta Nivel freático, ni afloramiento de agua. Profundidad más de 0.60 m Roca Fracturada

Calicata 02 Profundidad de 0 a 0.30 m Material Granular con matriz de arenas finas y gruesas con presencia de Gravas angulosas de 1" a 2" de color pardo claro, compacidad media, bajo grado de humedad. No presenta Nivel freático, ni afloramiento de agua. Profundidad más de 0.30 m Roca Fracturada Análisis Químico Según el ensayo de análisis químico, las cantidades de sulfatos y cloruros son insignificantes para provocar corrosión en el concreto en los muros, ver anexo. 6.- EVALUACION DE LA CAPACIDAD PORTANTE Es importante conocer el comportamiento geomecánico de una masa rocosa, el cual depende de tres aspectos fundamentales e interrelacionados entre sí. El primer aspecto lo constituye la

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

8

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ resistencia de la roca intacta; es decir, el comportamiento de un espécimen de roca exenta de discontinuidades y fisuras, cuya resistencia responde a las propiedades coligativas de las moléculas de los minerales que lo conforman, así como al material cementante que los une, si es el caso.

El segundo aspecto está referido al grado de fracturamiento ó al número y distribución de discontinuidades que afectan a la masa rocosa. Un macizo rocoso puede abarcar a una masa sólida, continua, o bien llegar hasta el extremo de tener tantas fisuras que en conjunto se comportara como si estuviera compuesto de partículas íntimamente embonadas, sin resistencia alguna en condiciones de no confinamiento. Los planos de las discontinuidades ofrecerán diferentes grados de resistencia según estén cerradas, según la rugosidad que tengan, si estando abiertas poseen material de relleno ó no, y del tipo de material de relleno; así tendrán fisuras cerradas, con propagaciones irregulares y superficiales muy rugosas ofrecerán significativa mayor resistencia a los esfuerzos de corte que interesan a la estabilidad interbloques, que si se trataran de fracturas planas, de superficies lisas y rellenas de arcillas sensitivas, por ejemplo.

El tercer aspecto está referido a esfuerzos activos que actúan en el macizo rocoso. Por un lado están los esfuerzos tensionales que trasmiten las presiones hidrostáticas de las aguas subterráneas en las discontinuidades, y por otro los esfuerzos debido a cargas litostáticas con las subsecuentes deformaciones y esfuerzos horizontales, y los procesos de descompresión que pueden darse en las excavaciones y afloramientos.

De las consideraciones anteriores, fácilmente se deduce la imposibilidad de recoger la totalidad de información necesaria para evaluar el comportamiento del macizo rocoso, y más aún integrarlos para llegar a una solución única. Sin embargo, las clasificaciones geomecánicas de macizos rocosos son la alternativa que se nos brinda por ahora, para simplificar las evaluaciones en el campo de la mecánica de rocas, ante la otra alternativa; ensayos in - situ a gran escala, de difícil montaje y elevado costo.

6.1 CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA, RMR DE MACIZOS ROCOSOS

Sistema RMR de Bieniawski (1989)

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

9

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ Este sistema de clasificación fue desarrollado por el profesor Z.T. Bieniawski, en el Consejo Sudafricano para la Investigación Científica e industrial (CSIR) en 1973 y fue modificado en 1989. Esta clasificación tiene las siguientes ventajas:

a) Proporciona las cualidades del sitio investigado, con un mínimo de parámetros de clasificación. b) Proporciona información cuantitativa para propósitos de diseño.

c) Es simple y significativa en términos pues está basada en parámetros medibles que pueden ser determinados rápidamente y a bajo costo.

El sistema RMR, cuenta con cinco parámetros básicos. Cada uno de estos parámetros está subdivididos en rangos de aplicación con sus puntuaciones respectivas.

Resistencia de Roca Intacta

Bieniawski basa sus valuaciones en rangos de Resistencia Compresiva Uniaxial de la roca intacta, o de acuerdo al índice de la Carga Puntual (PLT).

Designación de la Calidad de Roca (RQD)

El RQD, propuesto por DEERE (1967), es de uso frecuente como una medida de la calidad de testigos de perforación, en función del fracturamiento del macizo. El RQD es definido como la relación porcentual de la suma de las longitudes de testigos exentos de fracturas de 10 cm. a mas, respecto a la longitud total perforada.

RQD 

Longitud de Testigos  10 cm Longitud Total Perforada

Cuando no se cuenta con testigos de perforaciones es posible estimar el RQD en un afloramiento rocoso haciendo uso de la siguiente relación propuesta por Barton et. en (1974).

RQD  115  3.3Jv

Jv = Nº de discontinuidades / m3 de roca.

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

10

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________

Espaciamiento de Discontinuidades Para esta característica del macizo rocoso, Bienawski en su clasificación RMR modificada de 1979, considera los rangos recomendados por la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas.

Estado de las Discontinuidades Para la evaluación de este parámetro, toma en cuenta la separación o abertura de la discontinuidad, extensión, rugosidad y grado de alteración de las paredes, y el tipo de material de relleno.

Condiciones de Aguas Subterráneas Toma en consideración la influencia del flujo de agua subterránea en rangos de flujo observado, la relación de la presión del agua en las discontinuidades con el esfuerzo principal mayor, o por alguna observación cualitativa general de las condiciones del agua subterránea. En nuestro caso, para los efectos de valuación de este parámetro se ha considerado que no existe presiones hidrostática.

6.2.- Determinación del RMR y parámetros de resistencia Para la determinación de la valoración del macizo rocoso basado en la clasificación geomecánica de Bieniawski, los valores de los parámetros utilizados Y los resultados de la evaluación se indican en el cuadro siguiente. Cuadro Nº1: Descripción Nombre de la roca Clasificación genética Valor de RMR básico Valor de RMR ajustado Valor de RMR (seca) Resistencia Compresiva (Mpa) Cohesión (kPa) Angulo de fricción ()

Parámetros Granito Roca ígnea Volcánica Extrusiva 58 51 63 188 290 34

El valor de la resistencia compresiva se ha obtenido mediante un procedimiento práctico de campo, cuya referencia fue formulada en el libro Geotecnia Para Ingenieros por Alberto J. Martinez Vargas ( Vol 1, Lima 1990, tabla Nº 2.23 , Pag.210 ).

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

11

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ 6.3 Capacidad Portante Admisible del Macizo Rocoso

Los parámetros de capacidad portante de la roca se han obtenido considerando el estado de meteorización de la roca, fracturamiento, diaclasamiento, espesor de juntas, relleno de juntas, RQD de la roca, resistencia a la compresión uniaxial, peso volumétrico, etc. Según la clasificación de Bienawski, la roca granito tiene un RMR igual a 58, correspondiéndole una clasificación de roca de clase III (de I a V), que para fines de cimentación es una roca de regular resistencia. Por lo tanto la capacidad portante admisible de la roca ígnea intrusiva volcánica para las cimentaciones es de: Qadm > 10.00 kg/cm2. 7.- ZONIFICACIÓN SÍSMICA Y EFECTOS DE SISMO 7.1 Parámetros sísmicos La Norma Técnica de Edificación E.0.30 zonifica sísmicamente el territorio nacional en cuatro zonas. La Zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad observado, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de estos son distancia epicentral, así como en información geotécnica. El área de estudio corresponde a la zona sísmica 4. (Véase Mapa de Zonas Sísmicas – Anexo V). Para efectos del diseño sismo resistente de las estructuras proyectadas se adoptaran el perfil de suelo S1 (Suelo rígido), establecido por la Norma Técnica de Edificación E030, perfil idealizado que más se aproxima a las condiciones reales del suelo en el área de estudio. Los factores de zonificación y geotécnicos a considerar son: Z

:

Factor de zona; para la Zona 4 se asigna el valor de 0,45

S

:

Factor de suelo; para perfil de suelo S1 corresponde el valor 1,0

Tp

: Periodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo, para perfil de suelo, para perfil de suelo S1 corresponde un periodo de 0,4 segundos.

7.2 Potencial de Licuación de suelos La licuación se define como “la transformación de un material granular de un estado sólido aun estado licuado como consecuencia del incremento de la presión de agua de poros” (Youd, 1973). La causa más dramática de daños a edificaciones y obras civiles durante un terremoto es el fenómeno licuación, el cual es un proceso en el cual el suelo cambia de un material firme a un material viscoso semi-líquido y bajo condiciones similares a una arena movediza. Para que un suelo granular sea susceptible de licuar durante un sismo, debe presentar simultáneamente las características siguientes (RNE-Norma E 050) 1. Debe estar constituido por arena fina, arena limosa, arena arcillosa, limo arenoso no plástico o grava encapada en una matriz constituida por alguno de los materiales anteriores.

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

12

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ 2. Debe encontrarse sumergido. 3. Debe estar en estado de compacidad suelto. En el área de estudio no se presenta ninguna de las 3 características, entonces, se puede inferir que el suelo de cimentación no es susceptible de licuar ante la ocurrencia de un sismo de gran magnitud y duración.

8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 8.1. CONCLUSIONES a) En resumen, las calicatas efectuadas permiten establecer que la calidad del terreno de fundación se considera que fluctúa entre regular a buena.

CALICATAS DE EXPLORACION LIMITE DE CONSISTENCIA GRAVA ARENA FINOS

C-1

C-2

AA.FF. Nuevo Amanecer AA.FF. Nuevo Amanecer

LL

LP

IP

%

M-1

GP

A-1-b(0)

4.63

26.82

NT

NP

49.65

45.78

4.57

M-1

GP

A-1-a(0)

1.26

25.56

NT

NP

76.07

19.38

4.55

b) Se cimentará sobre la roca ígnea extrusiva Granito, el cual tiene una Capacidad portante admisible de Qadm > 10.00 kg/cm2. c) Para el análisis sismo resistente se adopta del perfil del suelo S1 (suelo rígido), perfil idealizado que más se aproxima a las condiciones del suelo y nivel de cimentación en el área de estudio. d) grado de agresividad química el suelo de cimentación es insignificante. e)

Para el análisis sismo resistente se adopta del perfil del suelo S1 (suelo rígido), perfil idealizado que más se aproxima a las condiciones del suelo y nivel de cimentación en el

área

de

estudio.

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

13

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ 8.2. RECOMENDACIONES f)

Considerando que las estructuras proyectadas no son muy pesadas y que el ancho de cimentación está en función más de la estabilidad de volteo que la capacidad portante del suelo de cimentación, para el emplazamiento del muro de contención podrá emplearse cimientos superficiales del tipo de zapatas corridas de mampostería de piedra, cimentadas sobre macizo rocoso (a 1.20 m de profundidad en promedio) y que transmitan al suelo esfuerzos hasta de 1.0MPa (10 kg/cm²)

g)

Considerando que el grado de agresividad química del suelo de cimentación es insignificante, se recomienda utilizar Cemento Tipo I para fabricar el montero con que se construirá el muro de contención, a fin de minimizar el ataque por sulfatos u otras sales.

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

14

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________ PANEL FOTOGRAFICO

CALICATA Nº 11

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

15

GEOTECNIA – SUELOS – ENSAYOS _____________________

CALICATA Nº 22

________________________ CREACIÓN DEL MURO EN LA AGRUPACION FAMILIAR NUEVO AMANECER, PASAJE ORION, OSA MAYOR, LUNA Y S/N, COMUNA 15, SAN JUAN LURIGANCHO – LIMA –LIMA

16