INFORME TECNICO

ESTUDIO DE SUELOS
CON FINES DE CIMENTACION

PROYECTO:
Construcción de Nuevas Unidades de Atención en el Hospital san José de Chincha.



DIRECCIÓN: AV. ALVA MAURTUA # 350
DISTRITO: CHINCHA
PROVINCIA: CHINCHA
DEPARTAMENTO: ICA

SETIEMBRE 2007
INDICE
1 GENERALIDADES
1.1 Objeto del Estudio
1.2 Ubicación del Área en Estudio
1.3 Descripción del lugar
1.4 Características del proyecto
2 SISMICIDAD
3 INVESTIGACIONES EFECTUADAS
3.1 Trabajos de Campo
3.1.1 Calicatas
3.1.2 Muestreo Disturbado
3.1.3 Registro de Excavaciones
3.2 Ensayos de Laboratorio
3.3 Clasificación de Suelos

4 DESCRIPCION DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO

5 ANALISIS DE CIMENTACION
5.1 Profundidad de cimentación.
5.2 Tipo de Cimentación.
5.3 Calculo de la Presión Admisible
5.4 Análisis de asentamientos
5.5 Agresividad del Suelo a la Cimentación

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES




ANEXOS

ANEXO I
Registro de Excavaciones

ANEXO II
Resultado de los Ensayos de Laboratorio

ANEXO III
Material fotográfico

ANEXO IV
Plano de Ubicación de Calicata y Perfil Estratigráfico

ANEXO V
Mapa de zonificación sísmica del Perú

ANEXO VI
Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas del Perú

ANEXO VII
Historia de los sismos en el Perú

ANEXO VIII
Copia de Estudio de Suelos del Proyecto:
“Remodelación del Hospital San Jose de Chincha”





INFORME TECNICO

1.0 GENERALIDADES

1.1 Objeto del Estudio
El presente informe técnico, es investigar el subsuelo del terreno sobre el que se desarrollará el proyecto de Construcción, denominado: “Construcción de Nuevas Unidades de Atención en el Hospital san José de Chincha”, por medio de la aplicación de la mecánica de suelos, una ciencia que indica los ensayos fundamentales y necesarias para producir el comportamiento de un suelo bajo la acción de un sistema de cargas y que con la ayuda del análisis matemático, ensayos de laboratorio, ensayos de campo y de los datos experimentales recogidos en obras anteriores, permite proyectar y ejecutar trabajos de fundaciones de toda índole.

1.2 Ubicación del Área en Estudio
La zona de estudio se encuentra ubicada en la avenida Alva Maurtua Nº. 350, Provincia de Chincha, Departamento de Ica, presentando la siguiente coordenada: N, E.

1.3 Descripción del Lugar
El area en estudio del proyecto tiene una topografia plana con poca pendiente del orden del 5% y se encuentra dentro de las instalaciones del hospital San Jose de Chincha en una zona donde las construcciones de adobe han colapsado debido al gran sismo del 15 de Agosto del 2007.
Respecto al Clima, La ciudad de Chincha tiene un clima seco y soleado. La temperatura promedio en verano (diciembre y marzo) es de 27 grados centígrados y en invierno (Junio – Septiembre) de 18 grados centígrados.

1.4 Características del Proyecto.
El proyecto consistirá en la Construcción de Nuevas Unidades de Atencion en el Hospital San Jose de Chincha.




2.0 SISMICIDAD
El local en estudio encuentra en la zona 3 del Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E.030-Diseño Sismo Resistente.
Las Fuerzas Sísmicas Horizontales pueden calcularse de acuerdo a las Normas de Diseño Sismo Resistente según la siguiente relación:


Los parámetros a considerar son las siguientes:
Factor de tipo de suelo, S = 1.20
Factor de zona, Z= 0.4g (zona 3)
Periodo predominante del suelo, Tp = 0.6 s

3.0 INVESTIGACIONES EFECTUADAS
3.1 Trabajos de Campo
Para determinar las características físicas mecánica del suelo, lo cual nos ha permitido estimar las condiciones de resistencia para la cimentación, se programó la realización solo de una calicata, esto para verificar resultados a un estudio de suelos ya existentes aplicado anteriormente a la misma zona que es el hospital.
Dicho estudio de suelos existente consta de siete puntos de investigación, excavándose cinco calicatas hasta una profundidad máxima de 3.40 m, por debajo de la actual plataforma de uso, obteniéndose muestras en suficiente cantidad para la ejecución de los respectivos ensayos de laboratorio. Se ejecuto también dos ensayos de penetración dinámica ligera (DPL) para apreciar la resistencia in situ. Dicho estudio se puede observar en el anexo VIII del presente informe.

3.1.1 Calicatas
Con la finalidad de definir las características del subsuelo, se realizo una calicata a cielo abierto en la zona a construir, cuya profundidad alcanzó los 3.00 m. de profundidad.

Dicha profundidad se calculó de la siguiente manera: p = Df+z
(2.3.2-C de la norma E.050)


Donde:
Df = En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el fondo de la cimentación.
z = 1,5 B; siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área.

Luego: Df = 1.50 m. y B = 1.00 m.
Reemplazando tenemos: p= 1.50 + 1.50x1.00 = 3.00 m.

3.1.2 Muestreo Disturbado
Se tomó 1 muestras disturbada por cada estrato encontrado en la calicata C-1, siendo en total 5 muestras, en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de clasificación e identificación de suelos. La muestra 3 que se encontraba de 1.10 a 1.80 m. de profundidad servirá para análisis las sales agresivas al concreto.

3.1.3 Registro de Excavaciones
Paralelamente al muestreo se realizo el registro de muestras recogidas de la calicata, anotándose las principales características del suelo, tales como espesor, humedad, plasticidad, etc.


3.2 Ensayos de Laboratorio
Los ensayos se realizaron en el laboratorio de Mecaniza de suelos de la Facultad de Ingeniería Civil y el laboratorio de la Facultad de Química, ambos en la Universidad Nacional de Ingeniería, de acuerdo a la siguiente relación:

· Análisis Granulométrico por Tamizado ASTM D-422
· Contenido de Humedad ASTM D-2216
· Limite Liquido ASTM D-423
· Corte Directo en Laboratorio ASTM – D 3080
· Contenido de sulfato, cloruros. BS 1377 – unter 3

3.3 Clasificación de Suelos
Los suelos han sido clasificados de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), según se muestra en el siguiente cuadro:



CALICATA
Nº
M-1
M-2
M-3
M-4
M-5
Prof. (m)
0.00 – 0.60
0.60 – 1.10
1.10 - 1.80
1.80 – 2.10
2.10- 3.00
Reten. # 4
---
---
---



Pasa # 200






L.L.






I.P.






SUCS









4.0 DESCRIPCION DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO

En base a los trabajos de campo y ensayos de Laboratorio se presenta la siguiente conformación:
En la excavación se encontró suelos arenosos de diferentes variantes predominando las arenas con un significativo porcentaje de material fino de baja plasticidad, clasificando como arena limosas SM y arena arcillosas SC de manera prevaleciente y en menor manera, arenas limo-arcillosas SC – SM.
Encontramos también arenas mal graduadas con limo SP- SM y arenas pobremente graduadas SP

La potencia máxima del relleno encontrado fue de 1.30 m en la calicata C-3 del estudio del anexo VIII del presente informe, razón por la que se recomienda una profundidad mínima de cimentación de 1.50 m.





5.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION

5.1 Profundidad de Cimentación
De acuerdo con las características del subsuelo descrito anteriormente, así como de la estructura a construir se ha considerado para el análisis una profundidad de cimentación Df = 1.50 m. apoyada sobre el suelo fino arenoso.

5.2 Tipo de Cimentación
De acuerdo a las condiciones de suelo encontradas se declara realizar la cimentación, mediante cimientos conectados, de tal manera que se tenga una rigidez apropiada en cuanto a la forma de reacción del suelo y el asentamiento diferencial sea mínimo y no dañe la estructura en caso de Sismo Severo (Terremoto).

5.3 Cálculo de la Presión Admisible
A la profundidad antes mencionada, los cimientos se apoyaran sobre el suelo natural arenoso, cuyas características de resistencia se han obtenidos mediante el ensayo de corte directo en laboratorio efectuado, determinándose los siguientes resultados.

Suelo de fundación: suelo arenoso
Angulo de fricción interna f = 25º
Cohesión C = 0.50 kg/cm2
Densidad Y = 1.34 T / m3

Densidad que por posibles efectos de saturación parcial del suelo se considera para efectos de cálculo 1.00 kg/cm2

Luego aplicando de relación propuesta por Karl Terzaghl la capacidad. Portante admisible (Criterio de Falla General) será de:

Qu = C.Nc + 0.50. B.Ng + g. Df.Nq
Donde:
Profundidad de cimentación: Df = 1.50m
Factores adimensionales:
Nc =20.72
Nq = 10.66
Ny = 10.80
Factor de seguridad E.S = 3.00
Qad = Qu /FS
Zapatas:
Qu = 29.61 ton/m2
Qad= 0.99kg/m2


5.4 Análisis de Asentamiento
Se ha adoptado el criterio de limitar el asentamiento total de la cimentación a j” (2.54cm). Así el asentamiento elástico inicial según la teoría de la clasificación (Lambe y Whitman, 1.969) esta dado por:

Donde:
S = Asentamiento (cm.)
Q = Esfuerzo neto trasmitido (CC = 0.99 kg/ cm2)
B = Ancho de cimentación (CC = 0.60m)
Es = Módulo de Elasticidad ( 70 kg/m2)
U = Relación de Poisson (0.30)
Lw = Factor de forma (210)

Se recomienda que para la resistencia propuesta, la cimentación procure ser rigidizada, considerando un peralte apropiado para la misma, evitando en lo posible utilizar cimentaciones flexibles, toda vez que los asentamientos producidos sobre el suelo de fundación, no tienen compatibilidad con dicho sistema de cimentaciones:

El resultado obtenido es:
Qad = 1.00 Kg / cm2
Asentamiento permisible s = 0.81 cm





5.5 Agresividad del suelo a la cimentación
Se ha realizado el análisis químico para determinar el contenido de sulfatos cloruros, sales solubles en el laboratorio de Química de la Universidad Nacional de Ingeniería, obteniendo los siguientes resultados.

Cloruros (CI) = 154.00 ppm
Sulfatos (SO) = 95.52 ppm

De acuerdo al manual de concreto americano y las normas técnicas de edificaciones peruanas, el grado de agresión se encontraría en el rango de leve. Se recomienda utilizar cemento Pórtland Tipo I.

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se ha verificado en la excavación, que el subsuelo del área en estudio esta constituido predominantemente en su base por suelo arenoso.

El proyecto constituye la construcción de Nuevos Módulos de Atención en el Hospital san Jose de Chincha.

Se recomienda cimentar a una ampliación no menor de Df= 1.50, desplantando sobre la arena encontrada, para la que se considera una resistencia Qad = 1.00 kg/ cm2.

Parámetros recomendados para el análisis sísmico
Factor de tipo de suelo S= 1.2
Factor de Zonificacion Sísmica Z = 0.1 (Zona 3I)
Periodo, Tp = 0.6s

De acuerdo al manual el concreto americano y las normas técnicas de edificaciones peruanas, la agresividad del concreto es baja y se recomienda utilizar cemento Pórtland tipo I.

El subsuelo de actividad de cimentación no esta sujeto a socavaciones ni deslizamiento. Así como no se ha encontrado evidencia de hundimiento o levantamiento de terreno.
Es muy importante prever obras para garantizar un drenaje adecuado en caso de ocurrir a riesgos o inundaciones.

Para activar daño a los pisos, veredas, losas y patios que pudieron estar considerados dentro del proyecto en contacto con el suelo de relleno poco contaminado, se recomienda emplear elementos anticontaminantes entre el suelo y las losas, como son una sub-base granular de 8” de espesor compactando previamente la subrasante al 95 % de la máxima densidad seca según el ensayo de Proctor Modificado, en 20cm

Durante las excavaciones para la cimentación deberá verificarse que se haya sobre pasado las capas superiores de suelos de relleno. Si al efectuar la excavación para los cimientos hasta las profundidades de cimentación mínimas recomendadas no se satisface este requisito, deberá profundizarse la cimentación hasta cumplirlo y vaciar en la altura de sobre excavación efectuada con un falso cimiento de concreto pobre ciclópeo.

Asimismo si el nivel de cimentación se encuentra un bolsón de suelos de relleno deberá profundizarse la cimentación hasta sobrepasarlo y vaciar en la altura de sobre excavación efectuada un falso cimiento de concreto pobre ciclópeo.

Por ultimo en los casos en que en el emplazamiento de un cimiento haya sido efectuada por una excavación hasta una profundidad mayor que la profundidad considerada para la cimentación (calicata por ej) deberá rellenarse a la altura de sobre excavación efectuada con concreto pobre ciclópeo.


los resultados de la presente investigación, solo son validos para la zona de estudio investigada.








RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION

Tipo de cimentación
Cimientos rígidos conectados.

Estrato de apoyo a la cimentación
Suelos arenosos

Parámetro de diseño para la cimentación

Profundidad de cimentación 1.50m
Presión admisible Q.adm. = 1.00 kg / cm2
Factor de seguridad 3
Asentamiento máximo tolerable 0.81cm

Agresividad del suelo
Baja utilizar cemento Pórtland tipo I