PROYECTO
“MEJORAMIENTO DE LA I.E. Nº 88044 DE LA
LOCALIDAD DE COISHCO - DISTRITO DE COISHCO -
SANTA - ANCASH”
SOLICITANTE:
ING. ROBERTO CARLOS BAUTISTA PINO
EMPRESA CONSULTORA RESPONSABLE:
INDUCONS E.I.R.L.
UBICACIÓN:
LUGAR : COISHCO
DISTRITO : COISHCO
PROVINCIA : DEL SANTA
REGION : ANCASH
COISHCO, MAYO 2009
ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIONCON FINES DE CIMENTACION
ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIONCON FINES DE CIMENTACION
MEMORIA DESCRIPTIVA
PROYECTO:
“MEJORAMIENTO DE LA I.E. Nº 44088 DE LA LOCALIDAD DE
COISHCO DISTRITO DE COISHCO - SANTA - ANCASH”“
I. INTRODUCCIÓN
Con la finalidad de mejorar la deteriorada infraestructura de la
institución educativa Nº 44088 de la localidad de Coishco, el que
por la antigüedad de la infraestructura existente y la densidad de
la población educativa que causa el hacinamiento pone en riesgo
la vida de los educandos de la institución educativa, es por lo que
el Municipio Distrital de Coishco por medio de la gerencia de
obras, ha iniciado la construcción del proyecto denominado:
“MEJORAMIENTO DE LA I.E. Nº 44088 DE LA LOCALIDAD DE
COISHCO DISTRITO DE COISHCO - SANTA - ANCASH”.
Atendiendo lo solicitado se ha procedido ha realizar el presente
estudio de Mecánica de Suelos a fin de proporcionar los datos
sobre las características Físico-Mecánicas del suelo que sirvan
para los diseños de la cimentación de dicha obra.
II. SITUACIÓN ACTUAL
Atendiendo lo solicitado la Municipalidad Distrital de Coishco, el
Equipo de Mecánica de Suelos se constituyó al lugar de obra
verificando que existían estructuras existentes en estado precario
y que estaban siendo usadas por los educandos. Por lo que se
procedió a realizar los trabajos de excavación de calicatas.
III. OBJETIVO
El presente estudio de suelos tiene como objetivo principal
proporcionar la información técnica necesaria sobre las
propiedades físicas y mecánicas del subsuelo donde se
desarrollará la obra: “MEJORAMIENTO DE LA I.E. Nº 44088 DE LA
LOCALIDAD DE COISHCO DISTRITO DE COISHCO - SANTA -
ANCASH”".
El estudio fue realizado por medio de trabajos de exploración de
campo y ensayos de laboratorio, necesarios para definir el perfil
estratigráfico del área en estudio, así como sus propiedades de
esfuerzo y deformación, proporcionando las recomendaciones
necesarias.
Para alcanzar el objetivo principal, previamente se requiere lograr
los siguientes objetivos secundarios:
Realización de los ensayos estándares de laboratorio de mecánica de suelos y ensayos especiales.
Interpretación de los resultados de las investigaciones geotécnicas de campo y los ensayos de laboratorio.
Elaboración de los perfiles geotécnicos del área del estudio.
IV. MARCO LEGAL
El presente estudio de Mecánica de Suelos con fines de
verificación de capacidad portante se encuentra enmarcado
dentro de la Norma E-050 sobre Estudio de Suelos y
Cimentaciones, la cual forma parte del Reglamento Nacional de
Edificaciones.
V. UBICACIÓN DEL PROYECTO
El presente proyecto se encuentra ubicado en el distrito de
Coishco al nor-este de Chimbote, Provincia del Santa, Región
Ancash.
5.1. LOCALIZACIÓN:
Región : Ancash
Provincia : Del Santa
Distrito : Coishco
Localidad : Coishco
5.2. VÍAS DE ACCESO:
Para trasladarse al centro poblado de de coishco se tiene que
abordar las líneas de transporte urbano con destino a este populoso
barrio.
5.3. CLIMA Y TEMPERATURA:
La localidad del Coishco tiene un clima costero, de tipo desértico
con pocas precipitaciones, con variaciones de acuerdo al cambio de
estaciones, la temperatura varía desde los 30 °C hasta los 12 °C,
teniendo una temperatura promedio de 23 °C,
VI. GEOMORFOLOGÍA, GEOLOGIA Y VULNERABILIDAD SISMICA
DEL ÁREA DE ESTUDIO
6.1. GEOMORFOLOGÍA
El área de estudio esta enmarcada en la unidad geográfica de la
costa, el Distrito de Coishco está enmarcada dentro de las
siguientes geomorfologías:
- Unidad dunas- Unidad Colinas
a) Unidad Dunas
Son depósitos eólicos ubicados en la margen derecha aguas
arriba, del río Santa tienen un espesor de 3 m a 5 m
aproximadamente.
b) Unidad Colinas
Es parte de la vertiente andina, constituida de rocas graníticas
cubiertas superficialmente con arenas eólicas, formando colinas
suaves y onduladas cuyas pendientes varían de 3º a 10º, como se
observa en los alrededores. En esta unidad se aprecian depósitos
coluviales y proluviales, de granulometría heterométrica.
6.2. GEOLOGIA LOCAL:
a) Basamento rocoso.
Se encuentra constituido por granito y grano diorita, ubicados en
las colinas bajas y medias, cubiertas por depósitos eólicos.
Estas rocas pertenecen al Batolito de la Costa y corresponden a
cuerpos ígneos que gradan de granitos a granodioritas.
Las rocas son de color gris oscuro, de textura granular de grano
medio a grueso, en las diaclasas tienen tonalidad rojiza y están
meteorizadas. No obstante, existe la tendencia a disminuir el
grado de meteorización y mejorar sus propiedades físico-
mecánicas en profundidad.
b) Cuaternario.
Depósitos fluvio-aluviales
Se encuentran en ambas márgenes del cauce del río Santa
predominantemente en la parte baja del valle.
En estos depósitos se observan huellas de inundaciones
recientes, donde los suelos arcillosos y limosos colmatados
presentan actualmente grietas de desecación.
Depósitos de arenas eólicas (Dunas y faldas de los cerros
aledaños)
Se han formado en la margen derecha del río Santa, dentro del
gran abanico aluvial. Las dunas son de forma alargada y están
ubicados paralelos al cauce del río Santa, con un espesor
aproximado de 10 m a 15 m
6.3. SISMICIDAD.
Respecto a este fenómeno lo que se puede anotar es que la zona
en estudio se encuentra dentro de la región de mas alta
Sísmicidad en el Perú en la Zona III cuyo factor es Z = 0.4 , el cual
se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una
probabilidad del 10% a ser excedida en 50 años.
Los sismos en el área de estudio presentan el mismo patrón
general de distribución espacial que el resto del territorio peruano;
caracterizado por la concentración de la actividad sísmica en el
litoral, paralelo a la costa, por la subducción de la Placa de Nazca.
Los sismos de mayores intensidades registrados en el área de
influencia del estudio son:
- Sismo del 24 de mayo de 1940, que afectó las localidades de la
costa central, norte y sur del Perú, alcanzando intensidades
máximas de VII y VIII en la escala de Mercalli Modificada (MM).
- Sismo del 10 de noviembre de 1946, que afectó al Departamento
de Ancash, alcanzando una intensidad máxima de VII MM.
- Sismo del 18 de febrero de 1956, con intensidad promedio de VIII
MM, afectando el Callejón de Huaylas.
- Sismo del 17 de octubre de 1966, con intensidades máximas
entre VII y VIII MM, afectando las localidades de Lima, Casma y
Chimbote.
- Sismo del 31 de mayo de 1970, que ha sido un terremoto
catastrófico en las localidades de Chimbote y Huaraz, alcanzando
intensidades máximas de VIII MM.
- Sismo del 21 de agosto de 1985, que afectó las ciudades de
Chimbote y Chiclayo, alcanzando una intensidad promedio de V
MM.
- Sismo del 10 de octubre de 1987, con intensidades máximas de
IV y V MM, sentido en las ciudades de Chimbote y Santiago de
Chuco.
- Sismo del 23 de Junio del 2001, con intensidades máximas de VIII
MM, sentido en las ciudades de Nazca, Ica. Arequipa y Tacna.
- Sismo del 15 de Agosto del 2007, con intensidades máximas de
VII y VIII MM, sentido en las ciudades de Ica y Lima.
El análisis de los sismos registrados nos permite aseverar que los
sismos más destructivos alcanzaron intensidades de VIII MM, los
mismos que se caracterizaron por ser de tipo intermedios y
profundos. La información histórica e instrumental no ha registrado
sismos de tipo superficial en las inmediaciones del área de estudio.
Considerando lo expuesto se recomienda tomar un sismo base
de diseño de VIII MM y adoptar aceleraciones sísmicas entre
0.15g a 0.30g. Esta información servirá para la aplicación de
criterios sismorresistentes en el diseño.
a) Terrenos Colindantes.- Adyacentes al terreno se encuentran
viviendas y construcciones de la población.
VII. EXPLORACIÓN DE CAMPO Y ENSAYOS DE LABORATORIO:
7.1. EXPLORACIÓN DE CAMPO.-
La exploración de campo se efectuó con la ayuda de los planos
respectivos de distribución general realizándose lo siguiente:
a) Sondaje con DPL
Penetrómetro dinámico ligero de punta cónica (DPL), consiste en
introducir una sonda en el suelo empleado un martinete de 10 kg,
con una altura de 50 cm, registrando la resistencia a la
penetración cada 10 cm (Normas PNTP 339.159, DIN 4020). Se
realizó un ensayo DPL de hasta 2.80m de profundidad.
b) Calicatas
Con la finalidad de definir el perfil estratigráfico en la obra, se
realizaron 03 pozos calicatas de 1.10 a 1.55 m. de profundidad
en promedio conforme a la norma ASTM D–420
c) Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de
suelos encontrados, en cantidad suficiente como para realizar los
ensayos de clasificación e identificación de suelos.
d) Registro de Sondaje y Excavaciones
Paralelamente al avance de los sondajes y excavaciones de las
calicatas, se realizó el registro de excavación vía clasificación
manual visual según ASTM D2488, descubriéndose las principales
características de los suelos encontrados tales como: espesor,
tipo de suelo, color, plasticidad, humedad, compacidad, etc.
7.2. ENSAYOS DE LABORATORIO.-
Los ensayos de laboratorio realizados fueron conforme a las
normas establecidas. Entre los cuales podemos mencionar los
siguientes:
Análisis Granulométrico. ASTM D 422
Contenidos de Humedad. ASTM D 2216
Limites de Consistencia. ASTM D 4318
Densidades Máximas Y Mínimas. ASTM D 4253
Clasificación de los suelos SUCS, ASTM D 2487
Peso Volumétrico. ASTM D 4254
Descripción visual de los suelos ASTM D 2487
Se adjunta en el anexo los diferentes perfiles estratigráficos y
descripciones del suelo de la calicatas.
7.3. NIVELES DE NAPA FREÁTICA
La napa freática no ha sido localizada, pudiendo esta condición
variar en épocas del fenómeno del niño.
VIII. ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN
Del análisis del perfil del suelos durante la excavación de las
calicatas se ha encontrado que iniciando a partir de 0.00 m (nivel
de rasante) y hasta -0.30 metros de profundidad se presenta
restos de desmonte conformado por restos orgánicos como
restos mezclados con arena. Posteriormente a este estrato se
encuentra arena fina tipo duna en estado semicompacto, estos
suelos encontrados en estado semícompacto han sido clasificados
de acuerdo a su Compacidad Relativa y a partir de la profundidad
de -1.20 metros, le corresponde CR=94.81% correspondiéndole
un Angulo de fricción interna de Ø = 39.76°.
El suelo se encuentra conformado por arena gruesa mal
graduadas, correspondiéndole una denominación SP, de acuerdo
a la clasificación SUCS y A2-4(0) de a cuerdo a la clasificación
AASHTO.
8.1 CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE
CALICATA Nº 01
Cr = (Ydnat-Ydmin)/( Ydmax-Ydmin) x (Ydmax/Ydnat)x100
Ydnat = 1.65 gr/cm³Ydmin = 1.05 gr/cm³
Ydmax = 1.66 gr/cm³
Cr = 98.41 %
= 25 + 0.15 Cr = 39.76 º
qad = 1/F.S( g.Df.N´q + 0.5.g.B.N´y )
qad = Capacidad admisible de carga límite en Kg/cm².g = Peso volumétrico del suelo en Kg/cm3.Df = Profundidad de desplante de la cimentación en centímetros (mínimo).B = Ancho de la zapata cuadrada, o dimensión menor de la zapata rectangular en centímetros (mínimo).N'q= Coeficiente de capacidad de carga relativo a la sobrecarga, por corte localN'y= Coeficiente de capacidad de carga relativo al peso volumétrico del suelo, por corte localF.S = Factor de Seguridad
DATOS:
g = 1.65 gr/cm³Df = 120 cm.B = 60 cm.N'q= 20.06N'y= 16.69N'c= 34.34c = 0.0025 kg/cm2F.S = 3
qad = 1/F.S(c.N'c+ g.Df.N´q + 0.5.g.B.N´y )
qad = 1.627 kg/cm2
c
cad F
d≥2B
B
Capacidad Admisible de Carga por Limitacion de Esfuerzo Cortante para Zapata Rectangular (Cimientos Corridos)
8.2. EFECTO DE SISMO
De acuerdo a los antecedentes de sismicidad del área de estudio,
sé recomienda utilizar los siguientes factores sísmicos
Aceleración (a) = 0.15 a 0.20 m/s²
Factor de suelo (s) = 1.20
Factor de zona (z) = 0.4 g (zona 3)
Período predominante de vibración del suelo (Ts) = 0.60
IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESBasándose en los trabajos de campo y ensayos de laboratorio
realizados, así como el análisis efectuado, se puede concluir lo
siguiente:
En la calicata C-01:
Durante la excavación se apreció que el suelo está formado por
04 (cuatro) estratos bien definidos. El primero un estrato
superficial de material suelto conformado por arena fina color
beige claro y contaminado con restos orgánicos como restos de
construcción y restos de raíces y vegetales muertos en un
espesor promedio de 0.30 m. Seguidamente de 03 (tres) estratos
con una clara diferencia en el color aunque no en sus propiedades
físico mecánicas pues los tres estratos posteriores encajan el la
clasificación SP nomenclatura otorgada a las arenas mal
graduadas que contienen partículas de grano medio a grueso. Los
estratos se hallan en estado semicompacto.
Utilizando los el Método de Terzagui para el cálculo de capacidad
portante se determinó valores iguales a Q ad = 1.627 Kg / cm 2
a la profundidad de h = - 1.20 m.
En la calicata C-02:
Al igual que la calicata C-01 durante la excavación se encontró 04
(cuatro) estratos. El primero un estrato superficial de material
suelto conformado por arena fina color beige claro y contaminado
con restos orgánicos como restos de construcción y restos de
raíces y vegetales muertos en un espesor promedio de 0.30 m.
Seguidamente de 02 (dos) estratos posteriores encajan en la
clasificación SP nomenclatura otorgada a las arenas mal
graduadas que contienen partículas de arena fina, pero
intermedio a estos estratos se ubica otro formado por arena
limosa mal graduada de plasticidad nula.
Durante la prueba con equipo DPL se determinó la capacidad portante Q ad = 1.019 Kg / cm 2 a la profundidad de h = - 1.30 m. según el DPL Nº 01.Haciendo una comparación entre ambos ensayos, el ensayo capacidad admisible por el método de Terzagui y ensayo DPL se ha considerado tomar como carga de diseño a la carga más desfavorable.
Q ad = 1.019Kg / cm 2 que es la correspondiente a lo hallado por el método DPL.De la inspección de campo se da la siguiente alternativa de cimentación:
Se recomienda al proyectista realizar el metrado cargas teniendo en cuenta el efecto sísmico y la proyección de niveles de la estructura a construir.
Se recomienda que la profundidad de cimentación mínima de la estructura principal debe ser igual a -1.00 metros, medido desde la cota más baja del terreno natural.Para definir el tipo de cimentación se recomienda tener en cuenta las tablas anexas, donde se presentan los valores de capacidad portante del terreno a distintas profundidades tanto por el Método de Terzagüi como por el Ensayo DPL.Asimismo se recomienda realizar un solado de 0.12 m. de espesor mínimo sobre el cual descanse la cimentación.Se debe tomar las previsiones del caso para evitar desmoronamientos en las paredes de la excavación debido a que el suelo es susceptible a perder la humedad natural rápidamente.Es imperativo no realizar ninguna cimentación sobre el estrato que presente restos orgánicos como raíces y es recomendable siempre llegar al terreno natural materia de estudio.
El concreto a utilizar deberá ser preparado con cemento Pórtland Tipo MS, con la resistencia prevista por el proyectista.
Finalmente se acompaña perfiles del suelo, y vistas fotográficas de ensayos de campo que amplia el presente informe de verificación del suelo para cimentación exclusivamente para el proyecto.
X. PANEL FOTOGRAFICO
Se observa la vista panorámica donde se ha realizadola excavación de la C-01
Se observa la profundidad de la calicata C-01 y al técnico realizando la inspección de los estratos
Se observa el proceso de toma de muestra del suelo no disturbado
Se observa la profundidad de de la calicata C-02
Se observa la excavación de la calicata C-03
Se observa al equipo de recuperación de varillas luego de la inspección con equipo DPL
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