Estudio de Mecanica de Suelos Con Fines de Cimentacion Final

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

PROFESOR:

ING. UCHUYPOMA MONTES FERNANDO M.

3

Este trabajo de investigación está

dedicado a la comunidad

universitaria del UPLA - Filial Lima.

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

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

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

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

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

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

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



¿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,


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


HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S.

Determinar el deterioro físico del suelo en el AA.HH. LAS BRISAS DE


HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S.

Identificar las alternativas de solución del estado situacional del suelo en el


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


3. JUSTIFICACION

El Estudio de Mecánica de suelos del estado situacional del suelo en el


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

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



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


HIJOS DE ALMIRANTE GRAU Mz. S Y S, se debe a su estructura geológica

presente en todo el recorrido de la zona.

13

5. MARCO REFERENCIA

Distribución de los suelos en la ciudad de Lima y Callao

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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).

29

ENSAYOS DE LABORATORIO

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

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

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

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

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

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

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.

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

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).

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.

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.

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.

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, 1 ra 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.cismid.uni.edu.pe/descargas/redacis/redacis32_p.pdf

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http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/redacis/redacis07_a.pdf

25

14. REFERENCIAS Y ANEXOS

26

ANEXO N°

1

29

ANEXO N° 2

31

15. FOTOS

Estudio de Mecanica de Suelos Con Fines de Cimentacion Final

Documents

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