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• Ligia Hinojosa

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ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN PARA UNA VIVIENDA DE CHACARILLA, 4 PISOS CON SEMISÓTANO. Calle Monte Carlo, urbanización Chacarilla del Estanque, distrito Santiago de Surco. ÍNDICE I.

INTRODUCIÓN I.1.

OBJETIVOS

I.2.

UBICACIÓN

I.3

CONDICIONES CLIMÁTICAS

II.

GEOMORFOLOGIA, GEOLOGÍA Y SISMICIDAD

III.

EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA III.1

ENSAYOS DE CAMPO III.1.1 CALICATA

III.2 ENSAYOS LABORATORIO III.2.1 SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (SUCSS) III.2.2 LÍMITE LÍQUIDO III.2.3 LÍMITE PLÁSTICO III.2.4 HUMEDAD III.2.5 SULFATOS Y CLORUROS III.2.6 PH III.2.7 MÉTODO DEL CONO DE ARENA Y PRÓCTOR MODIFICADO

IV. PERFIL ESTATIGRAFICO V. CONCLUSIONES VI. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

I.

INTRODUCCIÓN

El Estudio de Suelos con fines de cimentación para una vivienda de Chacarilla del estanque, 4 pisos con semi-sótano – Santiago de Surco – Lima, se realizó mediante un programa de exploración y de trabajos de campo específicos según la Norma E050 un área de aproximadamente 460 m2, y así poder obtener muestras directas del subsuelo correlacionadas con los resultados de laboratorio para determinar las características del suelo de apoyo para las estructuras proyectadas y así evaluar las soluciones más factible de cimentación.

I.1

Objeto del Estudio

El presente “ESTUDIO

tiene por objeto investigar el terreno del Proyecto DE

MECÁNICA

DE

SUELOS

CON

FINES

DE

CIMENTACIÓN PARA UNA VIVIENDA DE CHACARILLA, 4 PISOS CON SEMI-SÓTANO”, ubicado en el departamento de Lima; por medio de trabajos de campo a través de pozos de exploración o calicatas “A Cielo Abierto”, ensayos de laboratorios a fin de obtener las principales características físicas y mecánicas del suelo, sus propiedades de resistencia, asentamientos y labores de gabinete en base a los datos obtenidos de los perfiles estratigráficos, tipo y profundidad de cimentación, capacidad portante admisible, asentamientos, agresión del suelo al concreto, recomendaciones y conclusiones para la cimentación.

El proceso seguido para los fines propuestos, fue el siguiente:  Reconocimiento del terreno.  Distribución y ejecución de calicatas.  Identificar la unidad litológica que se encuentra desplazada a lo largo de la zona en estudio y fenómenos de geodinámica externa. Tomas de muestras inalteradas y disturbadas.  Auscultación y caracterización del subsuelo de apoyo de la zona donde se construirá las estructuras, se realizó mediante trabajos de exploración de campo y ensayos de laboratorio de las muestras obtenidas.  Ejecución de ensayos de laboratorio.  Evaluación de los trabajos de campo y laboratorio.  Perfil estratigráfico.  Determinar las dimensiones de profundidad factible para la cimentación. de las estructuras proyectadas en el terreno investigado.  Análisis de la Capacidad Portante Admisible.  Cálculos admisibles permisibles.  Análisis del potencial Expansión.  Agresión del suelo a la cimentación.  Conclusiones y recomendaciones.

I.2

Ubicación y Descripción del Área en Estudios

El area de estudio se encuentra en la calle Montecarlo en la urbanización de Chacarilla del Estanque, en el distrito de Surco. En el departamento de Lima, Perú. (Ver figura 1, 2 y 3)

Figura 1. Mapa del Perú con el departamento de Lima

Figura 2. Mapa de ubicación del distrito de Suco de la provincia de Lima

Figura3. Imagen satelital de la Calle Monte Carlo – Chacarilla del Estanque (Distrito de Surco).Referencia Google earth

Altitud de la Zona: Chacarilla del Estanque se encuentra en un altitud de 72.00 m.s.n.m. aproximadamente.

I.3

Condiciones Climáticas de la Zona

El distrito de Santiago de Surco posee un clima cálido tropical y húmedo, moderadamente lluvioso y con amplitud térmica moderada. La temperatura promedio durante los meses de verano varía entre 19.6°C la mínima y 28.1 °C la máxima. Durante los meses de invierno se registra una temperatura promedio de 13.7° C la mínima y 19.4 °C la máxima, según SENAMHI.

Según, su humedad promedio en los meses de verano varía entre 59.3% la mínima y 94.7% la máxima; durante el invierno varía entre 73.0% de humedad la mínima y 95.7% la máxima según SENAMHI. Su precipitación mensual promedio para la zona es casi nula variando entre 0.3 a 3.0 milímetros.

II.

GEOMORFOLOGIA, GEOLOGIA Y SISMICIDAD EN EL AREA EN ESTUDIO

II.1

Geomorfología

La topografía de la zona donde se localiza el área del estudio, es plana en casi toda su extensión, debido a rellenos de material de arena eólica y de origen fluvial que han cubierto el material duro y/o rocoso inferior.

II.2

Geología

A través de la Carta Geológica del Perú; la cual nos brinda información objetiva del terreno estudiado, resaltando la estratigrafía, rocas ígneas y geología estructural en algunos casos se encuentran acompañadas de geología económica, histórica entre otras ramas geológicas de la región estudiada; el área del terreno en estudio se encuentra en Chacarilla del Estanque en el cuadrángulo 25 J donde su Locación se emplaza sobre sedimentos del Neógeno (terciario). Asimismo, su litología se compone

de arcillitas y areniscas (formación Pebas); lodolitas gris azulinas fosilíferas (Formación Ypururo); y, limoarcillas de coloración amarillo rojiza (Formación Nauta), que caracterizan al sistema de colinas bajas. Debido a esto, encontramos un depósito aluvial (Qp-al) con en una serie Pleistoceno en el sistema Cuaternario, ubicado en una cronoestratigrafía Cenozoico. (Ver figura 5 – Carta geológica)

Figura 4. Carta geologica del Perú. Fuente “Ingemmet”. Escala 1: 100,000

II.2.1 Deposito Aluvial (Qp-al)

El distrito de Chacarilla se encuentra cerca al río Surco, el cual se encuentra en una zona de depósito aluvial en una serie pleistoceno, en un sistema cuaternario. Caracterizado por contener gravas angulosas a sub-angulosas distribuidas en forma caótica, que han sido transportados en grandes distancias por las corrientes; los cuales están envueltos por una matriz areno-limosa, que se depositaron durante el Holoceno. Es la unidad sedimentaria de mayor distribución en el área de estudio. (Ver la siguiente página adjunta de calicatas)

II.3

SISMICIDAD

Lima provincia se encuentra ubica en la costa Occidental de Sudamérica, entre el Océano Pacífico y los Andes. Localizada entre los conos de deyección de los ríos Rímac y Chillón que descienden de los Andes al Océano Pacífico. La región es parte del Cinturón de fuego, que es una de las zonas sísmicas más activas del mundo.

Originándose a si los sismos, principalmente por la subducción de la placa de Nazca, bajo la placa sudamericana. Las cuales son de alta magnitud con periodos de recurrencia relativamente cortos. De acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, según la nueva Norma Sismo Resistente (NTE E-030) y del Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas observadas en el Perú, el distrito de Santiago de Surco se encuentra comprendido en la Zona 3, correspondiéndole una sismicidad alta y una intensidad de tan considerables como VIII y IX en la escala Mercalli Modificada.

En la Figura 5, se presenta el Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas observadas en el Perú, el cual se basó en Mapas de Isosistas de Sismos Peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos históricos recientes.

Figura 5. Zonificación sísmica del Perú, Según el Reglamento Nacional de Construcciones

La Figura 6, presenta el Mapa de Zonificación Sísmica considerando por la norma Técnica E-030 “Diseño Sismo resistente” del Reglamento Nacional de Construcciones.

Figura 6. Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas

III.

EXPLORACIÓN GEOTENICA

III.1

EXPLORACIÓN DE CAMPO

El programa de exploración de campo se basa en la finalidad de evaluar las propiedades mecánicas y dinámicas del suelo en el área de estudio. Por ende, los trabajos realizados consistieron en la ejecución de calicatas y trincheras convenientemente

a cielo abierto, estas exploraciones fueron

ubicadas

y

distribuidas,

de

tal

forma

que

complementen a los estudios recopilados.

Luego de la ejecución de las exploraciones en la que se extrajo las muestras de suelo, se procedió a la descripción del material mediante la inspección visual de campo para finalmente ser analizado en el Laboratorio Geotécnico del CISMID. El nivel de Napa Freática del terreno de estudio está situado a menos 10 m de profundidad.

III.1.1 CALICATAS

El plano de ubicación del proyecto nos

determina el área donde se

realizara el trabajo de investigación permitiéndonos realizar un reconocimiento de campo para poder señalar donde se va a realizar la excavación de las calicatas en el terreno teniendo como referencia la norma técnica peruana E-050 donde indica la profundidad y la cantidad de puntos de investigación, ubicadas en las áreas de interés determinando.

Como el trabajo de investigación es analizar el suelo para la construcción de una edificación de cuatro (4) pisos con semisótano se dispuso la excavación es de tres (3) calicatas con una sección de 2.00m x 2.00m x 6.00 m. de profundidad.

El área de estudio

cuenta con 640.00m2 y por tratarse de una

edificación de estructura tipo C se debe analizar 1 punto de investigación

cada 800 m2, pero por cuestión de seguridad se realizará la excavación de tres calicatas con la finalidad de obtener resultados exactos, ya que, siguiendo una vez más la norma, para un terreno de cualquier área con una altura mayor de 3 pisos, su número de exploración no debe ser menor de 3. Asimismo, se realizará una cimentación superficial, ya que nuestra cimentación será menor o igual a los -5 metros de profundidad.

En las calicatas a excavar, se realizaran muestras para obtener los perfil estratigráficos y su correspondientes descripciones; además,

la

obtención de muestras disturbadas e inalteradas para los ensayos granulométricos, limite líquido, límites de plasticidad, o, análisis químicos, ensayos de permeabilidad de suelos que nos ayudaran a obtener la clasificación de los suelos del presente proyecto y los diferentes parámetros que ayudaran a su ejecución.

III.2

ENSAYO DE LABORATORIO

III.2.1 SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIOON DE SUELOS (SUCSS).- ASTM D421 Se procederá hacer este análisis para conocer las propiedades físicas y plásticas del suelo. Esta clasificación nos permitirá realizar el perfil estratigráfico del área de estudio y así anticiparnos a conocer

si la

granulometría es óptima para la cimentación.

III.2.2 LIMITE LIQUIDO- ASTM D4318 Se necesita para conocer la cantidad de agua que posee el suelo y para determinar su capacidad para soportar estructuras y a su vez descartar o confirmar si es un suelo expansivo cuando hay presencia de arcilla .El suelo encontrado tiene bajo contenido en arcilla por lo tanto se descarta un suelo altamente expansible.

III.2.3 LIMITE PLASTICO -ASTM D4318 Se utiliza en el proyecto para establecer la capacidad portante del suelo ya que determina junto al límite líquido el índice plástico y por ende el

potencial expansivo del suelo y esta característica hace que los suelos puedan sufrir grandes contracciones desestabilizando la estructura y provocando grietas y fisuras que comprometerían a la edificación.

III.2.4 HUMEDAD- ASTM D2216 El contenido de humedad es necesario para estipular; la interacción entre partículas adyacentes; es decir que este factor determina si la consistencia del suelo es el adecuado o no; para tomar otras alternativas en la construcción de cimentación.

III.2.5 SULFATOS Y CLORUROS Es muy necesario determinar este factor que se encuentra en los suelos costeros ya que ocasiona efectos nocivos y hasta destructivos en el concreto y acero; pero esto solo ocurrirá a través del agua; por ende el contenido de humedad en un suelo puede desembocar una reacción química que corroe y desgasta el material.

III.2.6 PH En un laboratorio se procederá a determinarlo porque si el Ph es mayor o muy alto se debe estabilizar el cemento y verificar el agua en la construcción para no alterar más el concreto.

III.2.7 MÉTODO DEL CONO DE ARENA Y PRÓCTOR MODIFICADOASTM D-1557

Este método nos permite conocer el peso específico y de la humedad optima correspondiente a la capa de material ya compactado. Es un método destructivo ya que se basa en determinar el peso específico seco de campo a partir del material extraído de un hoyo, el cual se realiza sobre la capa de material ya compactada. Podemos conocer el grado de compactación de una capa en campo.

IV.

PERFIL ESTATIGRAFICO

Las 3 calicatas se han distribuido en las principales calles de la zona en estudio, en el plano N°2 se presenta la ubicación. La profundidad explorada será de 5 m. Los suelos presentes en la zona en estudio son de origen aluvial. CALICATA – 1 Presentan una capa superficial de arena bien gradada limosa (SW-SM) y arcillosa a una profundidad promedio de 0.0m. A 0.80m. Luego se tiene un estrato de suelo arena mal gradada con grava (SP) de espesor variable a una profundidad promedio 0.80m a 2.20 m. Seguidamente, se encuentra un estrato de grava bien gradada con limos y arena a un profundidad de 2.20 a 3.50 m (GW-GM). Finalmente, se encuentra un estrato de grava con arena a una profundidad de 3.50m a 5.0m (GP). (Ver Anexo: Perfil estratigráfico de la Zona N°01) CALICATA – 2 Presentan una capa superficial de arena bien grada limosa (SW-SM) y arcillosa a una profundidad promedio de 0.0m. A 1.0m. Luego se tiene un estrato de suelo arena mal gradada con grava (SP) de espesor variable a una profundidad promedio 1 a 2.50 m. Seguidamente, se encuentra un estrato de grava bien gradada con limos y arena a un profundidad de 2.50 a 3.50 m (GW-GM). Finalmente, se encuentra un estrato de grava con arena a una profundidad de 3.50m a 5.0m (GP). (Ver Anexo: Perfil estratigráfico de la Zona N°01) CALICATA – 3 Presentan una capa superficial de arena bien grada limosa (SW-SM) y arcillosa a una profundidad promedio de 0.0m. A 1.20m. Luego se tiene un estrato de suelo arena mal gradada con grava (SP) de espesor variable a una profundidad promedio 1.2 a 2.70 m. Seguidamente, se encuentra un estrato de grava bien gradada con limos y arena a un profundidad de 2.70 a 3.90 m (GW-GM). Finalmente, se encuentra un

estrato de grava con arena a una profundidad de 3.90m a 5.0m (GP). (Ver Anexo: Perfil estratigráfico de la Zona N°01)

Parámetros de los suelos Parámetros aproximados guiándose de los datos encontrados en el libro de Lambe Whitman. Ver la siguiente tabla:

Comprensibilid Tipo de

Permeabilid

Resistencia

ad

suelo

ad

Al corte

En estado compactado

Relación de vacíos (e)

Contenid o de humedad (w%)

Densi dad seca (Yd) g/cm3

SW – SP

Permeable

Excelente

Despreciable

0.8

26

2.24

SP

Permeable

Buena

Baja

0.9

29

1.98

Excelente

Despreciable

0.25

30

0.86

Buena

despreciable

0.2

32

0.69

GW-GM GP

Semi permeable Permeable

V. 

CONCLUSIONES

El Perfil Estratigráfico que se presenta ha sido elaborado mediante la interpretación de la estratigrafía encontrada en las calicatas. El subsuelo del área de estudio es homogéneo en profundidad



En lo referente a la sismicidad del área de estudio, ésta se encuentra ubicada dentro de la Zona Sísmica 3 (Zona de Sismicidad Alta), por lo que se deberá tener presente la posibilidad de que ocurran sismos de alta magnitud.

VI.

Referencias bibliográficas



Lambe, W., Whitman (1972) R. Mecánica de suelos. Limusa, 1972.



Bowles, J. Manual de Laboratorio de Suelos en la Ingeniería Civil. Mc. GrawHill Latinoamericana.



ALVA HURTADO, JORGE (1983)/ Mapa de licuación de suelos en el Perú/ V Congreso Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones/ Lima.

ANEXO -

PLANO DE UBICACIÓN DEL TERRENO

-

PLANO DE UBICACIÓN DE LAS CALICATAS

-

PERFIL ESTATIGRÁFICO DEL ÁREA EN ESTUDIO.