Estudio Mecanica De Suelos.docx
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UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO LABORATORIO DE GEOTECNIA ESTUDIO DE SUELOS PARA UNA EDIFICACION MULTIFAMILIAR
ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PARA CIMENTACIÓN MEMORIA DESCRIPTIVA 1.
ANTECEDENTES
Por encargo del curso de Laboratorio de Geotecnia, se efectuó el Estudio de Mecánica de Suelos para la Construcción del EDIFICIO DE VIVIENDA MULTIFAMILIAR.
2.
UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
El Área en estudio se ubica en la Urbanización Huayllapampa, del Distrito de San Jerónimo, Provincia y Región Cusco.
3.
DESCRIPCIÓN DEL TERRENO
El terreno en el que se ejecutara la Construcción del Edificio presenta una forma geométrica rectangular, con una topografía relativamente plana, en un área aproximada de 118 m2.
4.
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
La obra contempla la construcción de una infraestructura necesaria para proporcionar el servicio de Vivienda Multifamiliar, en la que se tiene según el programa arquitectónico una construcción de cinco niveles y un sótano, contemplándose en general la construcción de ambientes adecuados para Local de Vivienda Multifamiliar.
5.
OBJETIVO DEL ESTUDIO
El objetivo del estudio es determinar las características y propiedades del subsuelo donde se construirá el EDIFICIO DE VIVIENDA MULTIFAMILIAR, determinar el análisis de la capacidad de carga admisible del terreno de fundación, tipo de cimentación y asentamientos.
6.
ALCANCES
El estudio está constituido por la descripción de los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, las características del lugar, el análisis geotécnico de la determinación de la capacidad admisible de carga, asentamientos, profundidad de desplante y tipo de cimentación. Asimismo, se presentan las conclusiones y recomendaciones del estudio. Finalmente se incluyen resultados de laboratorio, perfiles estratigráficos e informe fotográfico.
7.
CONDICIÓN CLIMÁTICA Y ALTITUD DE LA ZONA
La ciudad de Cusco está ubicada sobre una altura de 3200 m.s.n.m. y tiene una temperatura superior promedio del orden de los 15°C y 20°C y una temperatura mínima entre los 4°C y 6°C; los vientos predominantes proceden del Nor Oeste principalmente.
NILTON CESAR CHOQUE SOLIS 009200402 – H
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GEOLOGÍA DEL ÁREA EN ESTUDIO
1.
GEOLOGÍA REGIONAL
En la zona de estudio afloran rocas sedimentarias atribuidas a la Unidad calcárea o calizas Yuncaypata estudiada por C. Kalafatovich (1957) dando una edad al cenomaniano medio superior. Estas calizas se hallan frecuentemente dolomitizadas correspondiendo a una sedimentación de baja energía, con clastos angulosos de cuarzo, con ripples posiblemente de canales de mareas. Presenta secuencias de color negro a gris con presencia de yesos (según V. Carloto, Allvard 1992).
El grupo Yuncaypata Esta unidad está dividida en 3 mega-secuencias:
Megasecuencia M1 (30m) Está constituida por lutitas rojas, por yesos laminados a manera de brechas, en la parte superior se observan dolomias laminadas intercaladas con yesos; finalmente pasan a lutitas y calizas negras.
Megasecuencias M2 (180m) Está constituida por bancos calcareos y pelitas de color negro asociados a yesos, las que se han depositado en un medio marino poco profundo más arriba se observan bancos de areniscas cuarzosas y terminan con lutitas rojas y verdes intercaladas con yesos. Esta secuencia es bien característica por que presenta abundantes cheraceas, pirita diseminada y nodulosa con inclusiones de oro. Megasecuencia M3 (formación Puquin – 170m) Esta megasecuencia es esencialmente arenosa y globalmente regresiva. Su base caracterizada por presentar bancos de areniscas cuarzosas con canales y laminaciones oblicuas, con intercalaciones de lutitas, margas y calizas moradas, finalmente la parte media y superior está caracterizada por presentar areniscas feldespáticas de color rojo. Por sus características sedimentológicas y estratigráficas las 3 megasecuencias del grupo Yuncaypata son correlacionables con las formaciones Vilquechico inferior medio superior.
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2.
GEOLOGÍA LOCAL
Está controlada por tres unidades mega secuencias sedimentológicas antes descritas, considerados como formación Yuncaypata. Estas megasecuencias se han considerado como la formación Yuncaypata de edad albo – Turoniano (Marocco 1978 y Carlotto 1992). La primera unidad está controlada por la presencia de yesos y brechas kcársticas, evaporitas y lutitas negras intraformacionales, bastante falladas y precipitados de sulfato de calcio por evaporación del agua. La segunda unidad son intercalaciones de arcillas, lutitas y limolitas rojas que están separados por láminas de yeso. Con espesores variables entre 5 y 45 cm. La tercera unidad se encuentra aguas abajo de la alcantarilla (Km 1 + 50) como una tercera unidad existen bancos de arenisca con espesores entre 4 y 5m. De gramo fino grises y amarillentas con intercalaciones de lutitas rojas y verdes en forma secuencial.
DEPÓSITOS CUATERNARIOS (Q) CUATERNARIO LACUSTRE: Constituida por Inter- Estratificaciones de capas arenosas, limos, arcillas semi consolidadas, afloran al pie de la Urb. Independencia hasta cercanías del puente Almudena, estos depósitos contienen remanentes de deslizamientos antiguos y flujos de barro, que parecen ser contemporáneos con la sedimentación de los depósitos lacustres.
CUATERNARIO FLUVIO GLACIAR: Estos flujos o morrenas llegaron a cubrir la parte superior de la cuenca, clastos de piedra angulosas. Areniscas rojas heterométricos con tamaño mayormente entre 5 – 15 cm. Con abundante matriz areno arcillosa. Semi consolidada, no presenta estratificación visible y pueden asociarse a una etapa de deshielo o glaciación para la región. Estos se emplazan preferentemente en la parte cercana al puente Almudena (confluencia quebrada Saqramayo – Sipaspugio)
CUATERNARIO COLUVIAL: Son el resultado de depósitos de antiguos deslizamientos y recientes, siendo el agente de transporte la gravedad que es muy frecuente por la discordancia topográfica fuerte. Estos depósitos están constituidos por bloques y clastos de rocas sueltos de diferentes tamaños angulosos bloques hasta de 1 m3 envueltas en gravas y arcillas no consolidadas; también están en este grupo los depósitos de relleno producto del corte de vía.
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CUATERNARIO ALUVIAL: Son el resultado de la deposición de la carga sólida del río Sipaspugio durante las épocas de aluviamiento, presenta bloques sub redondeadas hasta de 0.50 m de diámetro en su mayoría areniscas rojas y verdes los clastos son de lutitas rojas, negras y verdes, en la superficie del lecho del río sufren meteorización desintegrándose en el lugar. (ver plano geológico local)
3.
GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
La orientación de la estratificación mayormente tiene Rumbo NE a SW (35° - 50°) y buzamiento entre 30º y 60º con orientación al sur Este. Numerosas familias y sistemas de fallas cortan casi perpendicularmente la potencia de los estratos mayormente con dirección Nor Este e inclinación Sur entre 40º y 70º fallas del tipo inverso cortan cada 5 y 15 m. Las estructuras entre las que dominan la conformación morfológica son el anticlinal de Puquín y la falla principal paralela al rumbo de los estratos de yeso. (Falla de Rumbo), rumbo N 225º que ha creado un arrastre de estratos bastante fracturados
4.
GEODINÁMICA EXTERNA Y SISMICIDAD
GEODINÁMICA EXTERNA El área donde se ubica el proyecto presenta superficies planas dispuestas en terrazas amplias. Los depósitos de la Formación Madre de Dios que conforman el sustrato de este relieve presenta una consistencia media a buena, condición que sumada a la suave morfología del terreno le dan estabilidad a la zona, por lo que la ocurrencia de fenómenos de geodinámica externa es mínima (deslizamientos, derrumbes, flujos de lodo, etc.) Sin embargo, no se descarta procesos erosivos por precipitaciones pluviales en el área del proyecto por lo que es necesario prever sistemas de drenaje para evitar daños en la cimentación de las estructuras del proyecto.
RIESGO Y VULNERABILIDAD El riesgo geodinámico, o sea la probabilidad de reactivación de un determinado fenómeno, en el área de estudio o de construcción se encuentra alejado del riesgo y vulnerabilidad. Sin embargo, es importante señalar dado los incrementos inusuales de precipitaciones pluviales podría generar ciertas inundaciones por lo que es necesario prever la construcción de sistemas de drenaje con entregas adecuadas para evitar que el agua llegue a penetrar a la cimentación de la construcción.
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SISMICIDAD
1.
ASPECTOS DE SISMICIDAD
La sismicidad regional está dada por la máxima sismicidad con que se espera que una determinada zona sea sacudida dentro de un cierto periodo de tiempo, basándose en los movimientos ocurridos en el pasado, por lo tanto, la mejor manera de establecer parámetros que permitan un cálculo probabilístico, es tener en consideración toda la historia sísmica instrumental y sismotectónica. Por lo que se sabe los sismos en la zona son de origen geotectónico, donde la dorsal al Nazca tiene una influencia decisiva en la constitución tectónica de la parte occidental.
2.
ANTECEDENTES SÍSMICOS
Los sismos más importantes que afectaron la región, cuya historia se conoce son: •
Sismo del 31 de marzo de 1650 con intensidad IX en Paucartambo-Cusco y V en Cusco.
•
El sismo de Ayapata-Cusco de 1747 con intensidad VIII en Ayapata.
•
El sismo del 9 de abril de 1928 en Ayapata-Cusco con intensidad local VIII y V en Cusco.
El sismo
del 23 de junio de 2001 a las 15:33 Hrs, terremoto de magnitud mb= 6.9 (ms= 7.0) afectó toda la región Sur del Perú, incluyendo las ciudades de Arica e Iquique (Chile) y La Paz (Bolivia); con epicentro cercano a la línea de costa a 82Km NW de la localidad de Ocoña Departamento de Arequipa. Tiene las particularidades de poseer una ruptura heterogénea y un modo de propagación sísmica con ondulamiento de la superficie. Localidades más afectadas: Ocoña, Camaná, Mollendo, Arequipa, Moquegua y Tacna Grado VII a VII Mercalli Modificada. (Ref: Instituto Geofísico del Perú •
http:www//cns.igp.gob.pe/soportes/2001)
•
El 5 de abril de 1986 a 15 horas y 14 minutos (hora local), ocurrió un sismo fuerte (MB = 4.5) que sacudió la ciudad del Cusco y alrededores originando daños hasta medianamente graves, especialmente en las edificaciones de la ciudad. Este sismo originó la muerte de 7 personas, 80 heridos y aproximadamente 13,000 damnificados. De acuerdo a los datos instrumentales y distribución de las isosistas regionales, el hipocentro tuvo lugar dentro del área de fallas activas conocido como sistema de fallamiento de Tambomachay, localizado al NE de la ciudad del Cusco.
3.
PELIGROSIDAD SÍSMICA EN EL SUR DEL PERÚ.
La información más reciente referida a peligrosidad sísmica para la zona se encuentra en la ponencia al “Peligrosidad Sísmica en el Sur del Perú” (D. López y J. Olarte -CISMID - UNI - 2001) en la que se realiza un análisis de la distribución espacial de la sismicidad tanto en planta como en profundidad, así
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como un análisis estadístico que establece gráficas y ecuaciones de períodos de retorno para trabajos de predicción sísmica. Para el área estudiada en dicha evaluación (Cusco, Puno, Moquegua, y parte de Tacna) establece: Sismos de foco superficial. Profundidad hasta
60 Km
Total:
408 sismos
El período de retorno: Sismos superficiales
Sismo intermedios
mb = 6.4
100 años
mb = 6.6
mb = 6.9
400 años
100 años
Probabilidad de ocurrencia: La probabilidad de ocurrencia de un sismo de mb ≥ 6.5 dentro de un período de 100 años llega a ser del 80%
4.
ZONIFICACIÓN SÍSMICA SEGÚN RNC.
De acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones el terreno en estudio tiene los siguientes parámetros: Zona:
2
Mapa
de
zonificación
sísmica
Factor de zona
0.3
Perfil de suelo
Tipo S1
Grava arenosa densa.
Tp= 0.4 s
Período predominante.
Parámetro del suelo
(tabla Nº 2)
S = 1.0
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Tabla 1
Factor de amplificación del suelo
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CURVAS DE INTENSIDADES MÁXIMAS
La zona está comprendida dentro del área geográfica que corresponde a la calificación de "Sismicidad MEDIA”.
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La manera de considerar este efecto para fines de diseño de las estructuras a preservar de los efectos sísmicos, es por medio del Factor de vibración de Suelo (Ts), el cual permite introducir de manera global en los espectros de diseño de aceleración, los efectos más nocivos de las vibraciones en suelos menos firmes. Las normas establecen la siguiente clasificación de suelos; donde: Ts es el período predominante de vibración del perfil del suelo:
Clasificación
Tipo de Suelo de Cimentación
I
Roca, grava arenosa, densa
Ts =
0.3
II
Arena densa, suelo cohesivo duro o firme
Ts
=
0.7
III
Suelos granulares sueltos, suelos cohesivos Ts =
0.9
medianos o blandos
5.
Periodo (seg)
VELOCIDAD DE ONDAS SÍSMICAS
Para la zona en estudio por el tipo de sedimentos que han encontrado en las calicatas, las velocidades de las ondas P deben estar en el orden 800 a 1500 m/s y para las S normalmente están en el orden del 10% menor.
6.
EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO
El peligro sísmico se define por la probabilidad que en un lugar determinado ocurra un movimiento sísmico de una intensidad igual o mayor que un valor fijado. En general, se hace extensivo el término intensidad a cualquier otra característica de un sismo, tal como su magnitud, la aceleración máxima, el valor espectral de la velocidad, el valor espectral del desplazamiento del suelo, el valor medio de la intensidad Mercalli Modificada u otro parámetro. La ocurrencia de un evento sísmico es de carácter aleatorio y la Teoría de las Probabilidades es aplicable en el análisis del riesgo de su ocurrencia. Aplicando esta teoría se puede demostrar que si la ocurrencia de un evento A depende de la ocurrencia de otros eventos: E1, E2, ........ En, mutuamente excluyentes y colectivamente exhaustivos; entonces, de acuerdo al teorema de la “Probabilidad Total" se tiene para la probabilidad de ocurrencia de A:
Donde P (A/Ei) es la probabilidad condicional que A ocurra, dado que Ei, ocurra.
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La intensidad generalizada (I) de un sismo en un lugar fijado puede considerarse dependiente del tamaño del sismo (la magnitud o intensidad epicentral) y de la distancia al lugar de interés. Si el tamaño del sismo (S) y su localización (R) son considerados como variables aleatorias continuas y definidas por sus funciones de densidad de probabilidad, f(s) y f (r) S R respectivamente; entonces, el peligro sísmico definido por la probabilidad que la intensidad I) y está dada por:
Esta es la expresión que resume la teoría desarrollada por Cornell en 1968, para analizar el peligro sísmico. La evaluación de esta integral es efectuada por el programa de cómputo RISK desarrollado por McGuire (1976) en el cálculo del peligro sísmico.
Nivel de Confidencia En el presente estudio de peligro sísmico, el nivel de excedencia (RISK t) y probabilidad extremase definen como la probabilidad que, en un tiempo determinado (tiempo de vida útil) ocurra un sismo de intensidad igual o mayor a una intensidad dada. El nivel de excedencia se expresa de la manera siguiente:
Donde: t:
tiempo de vida útil
Ry(a):
periodo de retorno promedio en años de un sismo de intensidad > a.
El nivel de confidencia se expresa como: Nivel de confidencia de Nivelt = RISK - 1 Los movimientos de diseño que el ingeniero debe seleccionar están asociados a un nivel de excedencia suficientemente pequeño durante la vida útil de la edificación. En la Tabla 2 se muestran valores representativos de criterios empleados en la selección de movimientos sísmicos de diseño (Grases, 1989). La selección de los movimientos sísmicos depende del tipo de obra.
En el presente estudio se considera el 90% de nivel de confidencia para 50 y 100 años de vida útil (t) que corresponden a 475 y 950 años de período de retorno respectivamente, es decir el 10% de nivel de excedencia en un periodo de t años.
Determinación del Peligro Sísmico Calculados los parámetros sismológicos de las fuentes (M min, M max, ß), las profundidades representativas de los hipocentros de las fuentes y seleccionadas las leyes de atenuación, se calcularon las aceleraciones horizontales mediante el programa RISK en una malla de puntos (malla de 50x50 Km
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aproximadamente) en todo el territorio peruano y áreas vecinas. En las Figuras 4 y 5 se muestran los mapas de isoaceleraciones con un 10% de excedencia para 50 y 100 años de vida útil.
Se observa que los valores más altos de aceleraciones máximas están localizados a lo largo de toda la costa y van disminuyendo a medida que se avanza hacia al Este. Así, las zonas de Tumbes, Piura, Ica, Tacna y el Norte de Chile tienen los valores más altos de aceleración, 0.50g y 0.60g para 50 y 100 años de vida útil respectivamente. Debe considerarse que en estas zonas se han producido históricamente sismos muy grandes y además son las zonas que presentan una mayor tasa de ocurrencia de sismos. Los valores obtenidos en el Norte de Chile coinciden con los encontrados por Aiquel (1990) para los mismos periodos de vida útil. Se observa también altas aceleraciones en las zonas de Moyobamba, norte del departamento de Amazonas y en la zona ecuatoriana de Cuenca con 0.32g y 0.38g en 50 y 100 años respectivamente. Los valores más bajos de aceleración están localizados en la zona oriental, en el departamento de Loreto, con valores de 0.06g y 0.08g. Otra región con valores bajos de aceleración es la zona de Madre de Dios con valores de 0.10g y 0.14g.
Las curvas de isoaceleraciones prácticamente se mantienen paralelas a la costa, lo que coincide con el mecanismo de subducción. En la zona Noreste del país se produce una separación y cambios en la orientación de las curvas asociadas a la alta sismicidad de esta zona, especialmente el nido sísmico de Rioja-Moyobamba. Se observa también cambios en la inclinación de las curvas a la altura de la Contorsión Norte de Arequipa, zona en la cual se produce la más importante inclinación de la Placa de Nazca.
Casaverde y Vargas (1980) han presentado distribuciones de aceleraciones en el Perú, aunque los valores no son comparables por haberse usado otro porcentaje de probabilidad, nuevas fuentes sismogénicas y otra metodología para determinar los parámetros sismológicos.
Los resultados que muestran las Figuras 4 y 5 tienen una buena correlación con el mapa de Máximas Intensidades Sísmicas Observadas (Alva et al, 1984), en el cual se observa que las zonas de Tumbes, Piura, Lima, Arequipa, Tacna y el Norte de Chile tienen intensidades entre VIII y IX Mercalli Modificada y las intensidades más bajas se presentan en la zona oriental con valores por debajo de V MM.
Los valores de aceleraciones máximas deben considerarse como valores medios esperados en suelo firme, donde no se considera la influencia de las condiciones locales del suelo, ni los efectos de la interacción suelo-estructura. Por estar el país en una zona altamente sísmica, debe realizarse una evaluación del peligro sísmico más específico en los emplazamientos de las estructuras tales como grandes presas, puentes, autopistas, edificios, etc. El costo de construir cada una de estas estructuras y su importancia para el país es demasiado alto como para permitir apoyarse solamente en mapas generales de peligro sísmico.
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7.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Considerando que el territorio peruano se halla ubicado en una de las regiones de más alto índice de actividad sísmica de la tierra, ha sido necesario evaluar apropiadamente el peligro sísmico existente, prediciendo probabilísticamente las aceleraciones máximas que podrían ocurrir en cualquier punto del país, utilizando leyes de atenuación de aceleraciones y correlacionando la sismicidad y la tectónica para determinar las fuentes sismogénicas y sus respectivos parámetros sismológicos.
La subducción de la placa de Nazca bajo el Continente Sudamericano y los reajustes que se producen en la corteza terrestre como consecuencia de la interacción y morfología alcanzada por el aparato andino, constituyen los principales elementos que afectan la sismicidad en el país. La sismicidad histórica proporciona criterios cualitativos de la actividad sísmica del país a partir del siglo XVI, pero dicha actividad no es totalmente representativa pues los registros históricos de sismos no son homogéneos.
En la sismicidad instrumental (a partir de 1963), la estadística sísmica es homogénea, aunque el período de registros es significativamente menor al de la sismicidad histórica. Se realizó un filtrado del catálogo, eliminando réplicas y premonitores, quedando los sismos como eventos principales para ser modelados como una distribución de Poisson.
La distribución espacial de la actividad sísmica está distribuida en dos fajas sísmicas longitudinales a los Andes; una occidental a los Andes y exclusivamente producto de la subducción; y la otra, oriental a los Andes que involucra tanto a procesos de subducción, como también a procesos secundarios, tal como la acción compresiva del escudo brasilero contra el cinturón andino.
Correlacionando la información tectónica y la sismicidad instrumental se definieron 20 fuentes sismogénicas asociadas al proceso de subducción y al proceso del reajuste del aparato andino.
Se determinaron los parámetros sismológicos dentro de un esquema estadístico confiable. Se evaluó el peligro sísmico, basado en la teoría de Cornell, utilizando el programa de cómputo RISK, obteniéndose mapas de isoaceleraciones para una excedencia de 10% en 50 y 100 años de vida útil.
La concentración de valores más altos de aceleración ocurre a lo largo de la costa y van disminuyendo a medida que se avanza hacia el Este. Estos valores deben considerarse al nivel de suelo firme, donde no se considera la influencia de las condiciones locales, ni los efectos de interacción suelo-estructura.
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Los valores de aceleración obtenidos en la evaluación del peligro sísmico dependen fundamentalmente de las leyes de atenuación utilizadas, las que dependen de los registros de aceleración disponibles. Sería recomendable completar la red nacional de acelerógrafos y proponer leyes de atenuación con la información existente y la que se obtenga de futuros sismos.
Los resultados obtenidos en el presente estudio pueden ser utilizados para fines de regionalización sísmica y otros estudios tales como, análisis de vulnerabilidad, riesgo sísmico, efectos de amplificación y obtención del espectro corregido de diseño, etc. Este estudio no es un trabajo final, pues existen parámetros que cambiarán a medida que avancen las investigaciones, produciendo mejores estimaciones del peligro sísmico en el Perú.
REF: PELIGRO SÍSMICO EN EL PERÚ DE Jorge L. Castillo Aedo, Jorge E. Alva Hurtado La Aceleración Sísmica para un periodo de retorno de 100 años es de 0.25
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ESTUDIO DE SUELOS TRABAJOS DE CAMPO Con el propósito de determinar las características estratigráficas del subsuelo donde se construirá el Edificio Vivienda Multifamiliar, se efectuaron 01 pozo a cielo abierto PZ-1. Asimismo, se efectuó la toma de muestras inalteradas y disturbadas de los diferentes estratos), para determinar la densidad relativa y consistencia de los diferentes estratos hasta una profundidad de 2.10 m. desde el nivel de terreno actual. Es importante señalar, que durante la exploración no se detectó el nivel de agua freática en el pozo PZ1.
1.
ENSAYOS DE LABORATORIO
A las muestras representativas del suelo antes referidas se les determinó el contenido de agua, luego se clasificaron manual y visualmente siguiendo el criterio del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).
Además, a estas muestras se efectuaron los siguientes ensayos en Laboratorio: DESCRIPCION
DEL ENSAYO
NORMA ASTM
NORMA AASHTO
1) Contenido de Humedad
D 2216
T – 76
2) Análisis Granulométrico
D E-11-70
T – 77
3) Límites Líquido
D 4318
T - 89/90
4) Límites Plástico
D 4318
T - 89/90
5) Clasificación: H.R.B. y SUCS
D 2487
T - 66
6) Corte Directo
D 3080
T – 236
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Análisis granulométrico (ASTM D 422) Contenido de agua (ASMT D 2216) Limite liquido (ATM D 423) Límite plástico (ASTM D 424) Corte Directo (ASTM D 3080).
Con base a los registros de campo y resultados de laboratorio, se elaboraron los perfiles estratigráficos encontrados en las excavaciones.
2.
CARACTERÍSTICAS ESTRATIGRÁFICAS
Posterior a la caracterización de los materiales encontrados en los depósitos subyacentes, a partir de los niveles del terreno actual donde será ubicada la Construcción, se ha identificado la secuencia estratigráfica, las mismas que se detallan en los perfiles estratigráficos adjuntos.
3.
ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN
TIPO DE CIMENTACIÓN Tomando en cuenta las características estratégicas y los ensayos de campo y las propiedades índice y mecánica del subsuelo, así como la magnitud de las descargas de la construcción del Edificio de Vivienda Multifamiliar, el tipo de cimentación recomendable estará determinada en dos etapas:
•
Zapatas Corridas en la zona 1 en que se proyecta un sótano y edificación de cinco niveles.
•
Zapatas Aisladas conectadas con Vigas de Cimentación en ambos sentidos en la zona 2 en que no se considera sótano y edificación de cinco niveles.
PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACIÓN Tomando en cuenta las características estratigráficas que presenta el terreno (arcillas inorgánicas, turba y arcillas limosas de baja y media plasticidad); además teniendo en cuenta las propiedades índice, las propiedades mecánicas de dichos materiales, se determina que la profundidad de cimentación mínima será de -2.50 a 4.40 m, en la zona de sótano y cinco niveles y de -2.50 a 3.50 en la zonas sin sótano, por debajo de la cota del terreno actual y más 0.30m de relleno compactado por encima del terreno, que cumpla con los requisitos de graduación (tipo B), límites de consistencia, con grados de
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compactación mínimo de 95% del Proctor Modificado, previo retiro de los materiales constituidos por restos vegetales y deben ser reemplazados con otro material que cumpla requisitos de graduación. Debido a la estratigrafía encontrada, las características de formación del suelo y las condiciones de clima que varía de seco a húmedo y de frío a frío moderado y por las condiciones de las precipitaciones pluviales que éstas pueden ocasionar filtraciones se debe tomar en consideración sistemas de drenaje a nivel de falso pisos y pisos terminados para evitar efectos de tensión capilar (colocar material granular tipo filtro antes de los niveles de falso piso)
4.
ANGULO DE FRICCIÓN INTERNA POR PDL (PENETRACIÓN DINÁMICA LIVIANA)
Los Ángulos de Fricción Interna () determinados por medio de los Ensayos de PDL, son los que se han determinado a partir de los resultados de las pruebas de campo, los mismos que se adjuntan al presente Estudio de Suelos. Los valores determinados se tienen en cuenta que el suelo es una arcilla medianamente compacta con presencia de arenas, cuyos valores se describen en el cuadro que sigue:
POZO DE SONDEO
S-1
PROFUNDIDAD (m)
- 4.50 – 6.50
N2 : PROMEDIO (PDL)
5.
29
N1: EQUIV. A SPT
9.35
ANGULO
30°
CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA Y ASIENTOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES
CARGA ÚLTIMA DE CIMENTACIONES SOBRE TERRENO La carga última de una cimentación superficial se puede definir como el valor máximo de la carga con el cual en ningún punto del subsuelo se alcanza la condición de rotura (método de Frolich), o también refiriéndose al valor de la carga, mayor del anterior, para el cual el fenómeno de rotura se extiende a un amplio volumen del suelo (método de Prandtl e sucesores).
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Método de Terzaghi (1955) Terzaghi, prosiguiendo el estudio de Caquot, ha aportado algunos cambios para tener en cuenta las características efectivas de toda la obra de cimentación - terreno.
Bajo la acción de la carga transmitida por la cimentación, el terreno que se encuentra en contacto con la cimentación misma tiende a irse lateralmente, pero resulta impedido por las resistencias tangenciales que se desarrollan entre la cimentación y el terreno. Esto comporta un cambio del estado tensional en el terreno puesto directamente por debajo de la cimentación; para tenerlo en cuenta, Terzaghi asigna a los lados AB y EB de la cuña de Prandtl una inclinación respecto a la horizontal, seleccionando el valor de en función de las características mecánicas del terreno al contacto terreno-obra de cimentación. De esta manera se supera la hipótesis 2 =0 para el terreno por debajo de la cimentación. Admitiendo que las superficies de rotura resten inalteradas, la expresión de la carga última entonces es:
Donde C es un coeficiente que resulta función del ángulo de rozamiento interno del terreno puesto por debajo del nivel de cimentación y del ángulo antes definido; b es la semianchura de la franja. Además, basándose en datos experimentales, Terzaghi pasa del problema plano al problema espacial introduciendo algunos factores de forma.
Una sucesiva contribución sobre el efectivo comportamiento del terreno ha sido aportada por Terzaghi. En el método de Prandtl se da la hipótesis de un comportamiento del terreno rígido-plástico, en cambio Terzaghi admite este comportamiento en los terrenos muy compactos.
En éstos, de hecho, la curva cargas-asentamientos presenta un primer tracto rectilíneo, seguido por un breve tracto curvilíneo (comportamiento elástico-plástico); la rotura es instantánea y el valor de la carga límite resulta claramente individuado (rotura general).
En un terreno muy suelto en cambio la relación cargas-asentamientos presenta un tracto curvilíneo acentuado desde las cargas más bajas por efecto de una rotura progresiva del terreno (rotura local). Como consecuencia la individualización de la carga límite no es tan clara y evidente como en el caso de los terrenos compactos.
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Para los terrenos muy sueltos, Terzaghi aconseja tener en consideración la carga última; el valor que se calcula con la fórmula anterior, pero introduciendo valores reducidos de las características mecánicas del terreno y precisamente:
Haciendo explícitos los coeficientes de la fórmula anterior, la fórmula de Terzaghi se puede escribir así:
Fórmula de Meyerhof (1963)
Meyerhof propuso una fórmula para calcular la carga última parecida a la de Terzaghi. Las diferencias consisten en la introducción de nuevos coeficientes de forma. Introdujo un coeficiente sq que multiplica el factor Nq, factores de profundidad di y de pendencia ii para el caso en que la carga trasmitida a la cimentación sea inclinada en la vertical.
Los valores de los coeficientes N se obtuvieron de Meyerhof hipotizando varios arcos de prueba BF (v. mecanismo Prandtl), mientras que el corte a lo largo de los planos AF tenía valores aproximados.
A continuación, se presentan los factores de forma tomados de Meyerhof, junto con la expresión de la fórmula.
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Fórmula de Hansen (1970)
Es una extensión ulterior de la fórmula de Meyerhof; las extensiones consisten en la introducción de bi que tiene en cuenta la eventual inclinación en la horizontal del nivel de cimentación y un factor gi para terreno en pendencia.
La fórmula de Hansen vale para cualquier relación D/B, ya sean cimentaciones superficiales o profundas; sin embargo, el mismo autor introdujo algunos coeficientes para poder interpretar mejor el comportamiento real de la cimentación; sin éstos, de hecho, se tendría un aumento demasiado fuerte de la carga última con la profundidad.
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En los factores siguientes las expresiones con ápices (') valen cuando =0. Factor de forma:
Factor de profundidad:
Factores de inclinación de la carga
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Factores de inclinación del terreno (cimentación sobre talud):
Factores de inclinación del nivel de cimentación (base inclinada)
Fórmula de Vesic (1975) La fórmula de Vesic es análoga a la fórmula de Hansen, con Nq y Nc como en la fórmula de Meyerhof y N como se indica a continuación:
Los factores de forma y de profundidad que aparecen en las fórmulas del cálculo de la capacidad portante son iguales a los propuestos por Hansen; en cambio se dan algunas diferencias en los factores de inclinación de la carga, del terreno (cimentación en talud) y del plano de cimentación (base inclinada).
ASIENTOS ELÁSTICOS Los asentamientos de una cimentación rectangular de dimensiones B L puesta en la superficie de un semiespacio elástico se pueden calcular con base en una ecuación basada en la teoría de la elasticidad (Timoshenko e Goodier (1951)):
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Los coeficientes I1 y I2 se pueden calcular utilizando las ecuaciones de Steinbrenner (1934) (V. Bowles), en función de la relación L'/B' y H/B, utilizando B'=B/2 y L'=L/2 para los coeficientes relativos al centro y B'=B y L'=L para los coeficientes relativos al borde.
El coeficiente de influencia IF deriva de las ecuaciones de Fox (1948), que indican el asiento se reduce con la profundidad en función del coeficiente de Poisson y de la relación L/B.
Para aproximar mejor los asientos se subdivide la base de apoyo de manera que el punto se encuentre en correspondencia con un ángulo externo común a varios rectángulos. En práctica se multiplica por un factor igual a 4 para el cálculo de los asentamientos en el centro y por un factor igual a 1 para los asentamientos en el borde.
En el cálculo de los asientos se considera una profundidad del bulbo tensiones igual a 5B, si el substrato rocoso se encuentra a una profundidad mayor. A tal propósito se considera substrato rocoso el estrato que tiene un valor de E igual a 10 veces el del estrato que está por encima. El módulo elástico para terrenos estratificados se calcula como promedio ponderado de los módulos elásticos de los estratos interesados en el asiento inmediato.
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ASIENTOS EDOMÉTRICOS El cálculo de los asientos con el método edométrico permite valorar un asiento de consolidación de tipo unidimensional, producto de las tensiones inducidas por una carga aplicada en condiciones de expansión lateral impedida. Por lo tanto, la estimación efectuada con este método se debe considerar como empírica, en vez de teórica. Sin embargo, la simplicidad de uso y la facilidad de controlar la influencia de los varios parámetros que intervienen en el cálculo, lo hacen un método muy difuso. El procedimiento edométrico en el cálculo de los asientos pasa esencialmente a través de dos fases: a)
El cálculo de las tensiones verticales inducidas a las diferentes profundidades con la
aplicación de la teoría de la elasticidad; b)
La valoración de los parámetros de compresibilidad con la prueba edométrica.
En referencia a los resultados de la prueba edométrica, el asentamiento se valora como:
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7.
AGRESIÓN DEL SUELO DE CIMENTACIÓN
ANÁLISIS QUÍMICO Considerando que los elementos de la cimentación (cimentación corrido vigas de cimentación conectadas en ambos sentidos) estará directo con los suelos que servirán de apoyo y que dichos elementos no deben ser afectados por agentes químicos perjudiciales. En el área del proyecto existen edificaciones de concreto antiguas, de lo que se pudo observar es que no existe agresión química, por tanto, no afectaran estos componentes químicos del suelo a los elementos de la cimentación. Cabe mencionar, que bajo estas condiciones es importante tener un estricto control durante el proceso de la construcción en relación a los espesores de recubrimientos, y un análisis del agua de los agregados que se utilizara en la producción del concreto. Por consiguiente, se recomienda el uso de un cemento de Pórtland tipo I, para la preparación de las mezclas de concreto.
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8.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las conclusiones y recomendaciones más importantes del estudio se describen a continuación:
1.
Las características del subsuelo están definidas como suelo arcilloso medianamente compacto, con presencia de arenas.
2.
Se detectó el nivel de aguas freáticas al momento del estudio a una profundidad de -2.60 m desde el nivel de piso actual.
3.
La profundidad de cimentación para las zapatas corridas mínima será: Zona con Sótano: -3,60 m. por debajo de la cota del terreno actual. Zona sin Sótano: -2.00 m.
4.
Se recomienda mejorar el suelo de fundación de la zona con sótano, debiéndose eliminar la capa de turba y ser reemplazado por un enrocado en una altura mínima de 0.70., a fin de consolidar este suelo y permitir el flujo del agua subterránea.
5.
El Tipo de Cimentación recomendada en función de la estratigrafía, ensayos de campo, propiedades de índice y mecánica del subsuelo, asimismo, considerando la importancia de la edificación, el tipo de cimentación es a base de: a. Zapatas corridas en la zona considerada con sótano b. Zapatas aisladas interconectadas con vigas de cimentación en ambos sentidos, en las zonas sin sótano.
6.
Para el tipo de cimentación estudiada y conectadas en ambos sentidos, la capacidad de carga admisible alcanza valores de:
7.
Df(m)
qadm(Kg/cm2)
4.50
1.53 Con Sótano
2.50
0.91 Sin Sótano
Los asentamientos diferidos verticales en caso de que los materiales del subsuelo llegaran a saturarse y considerando la carga de trabajo establecida, alcanza a un valor de 15.07 mm para el área cargada uniformemente al centro de la cimentación, y de 6.73 mm en las cimentaciones al borde.
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8.
El diseño estructural debe considerar los posibles asentamientos diferenciales, tomando en cuenta los valores obtenidos para los asentamientos diferidos, por consiguiente, es recomendable que se realicen sistemas de refuerzos en las luces grandes y encuentros de vigas para que estas puedan absorber algunas deflexiones (nivel de su tercio central de luz).
9.
En el caso de cimentaciones perimetrales o elementos estructurales de retención para calcular el empuje activo se debe tomar un coeficiente activo
DETERMINACIÓN DEL EQUILIBRIO PLÁSTICO ACTIVO Según Ea = 1/2 H² Ka Ka
Rankine
1.826
Asimismo, se debe tomar en cuenta las sobrecargas existentes de acuerdo al proyecto y otras sobrecargas. Además, se debe evaluar los esfuerzos máximos y mínimos.
10.
En zonas de vanos, es necesario el refuerzo estructural a nivel de encuentros entre los muros y el vano.
11.
En los encuentros de muros con columnas y vigas, es necesario que se tenga en cuenta la construcción de bruñas con sistemas de expansión y dilatación.
12.
Se debe proteger al suelo de cimentación de los efectos de aguas subteranea que pueden llegar a infiltrarse. En efecto, se recomienda realizar un sistema adecuado de protección para toda la construcción mediante la construcción de sistemas de drenaje y veredas.
13.
Dada las características de las precipitaciones pluviales y condiciones climáticas es importante diseñar un sistema de drenaje para así evitar infiltraciones e inundaciones.
14.
Se recomienda que los materiales a ser utilizados en la construcción tengan un control de calidad para nivel de la cimentación (vigas, columna, losas, placas, y rellenos). Asimismo, se deben efectuar diseños de mezclas que garanticen la resistencia especificadas para cada caso.
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15.
Es importante señalar, que, de acuerdo a la Zonificación Sísmica del Perú, el departamento de Cusco, está ubicado en la zona 2 de Sismicidad media, para un periodo Ts=0.9 seg. un factor de suelo (S) de 1.4
REFERENCIAS
1)
Terzaghi K. And Peck R.B (1967) “Soil mechanics engineering practice”, John Wiley abd Sons, New York.
2)
Yves Lacronix and H.M. Hm (1967) “Direct Determination and Indirect Evaluation of Relative Density and Its Use on Earthwork Construction Projects”
3)
Vesic, A.S. (1973) “Análisis de la capacidad de carga de cimentaciones superficiales, Revista Ingenieria
4)
Vol. XLLII No 1 de México D.F”.
Juàrez Badillo E. (1987) “Mecánica de Suelos. Tomo II” Editorial Limusa.
5)
Exploración Geotécnica (1987) SOCIEDAD MEXICANA DE SUELDOS DE MECANICA DE SUELOS A.
6)
Ralph b. Peck. Hanson (1982) “INGENIERÍA DE CIMENTACIONES”
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ANEXOS CALCULO DE CAPACIDAD DE CARGA
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CALCULO DE CAPACIDAD DE CARGA
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CROQUIS DE UBICACIÓN DE CALICATAS
NM PZ -1
JR. LOS NOGALES
AV. CORONEL LATORRE
URB. HUAYLLAPAMPA
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METRADO DE CARGAS VIVIENDA MULTIFAMILIAR
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ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PARA CIMENTACIÓN MEMORIA DESCRIPTIVA 1.
ANTECEDENTES
Por encargo del curso de Laboratorio de Geotecnia, se efectuó el Estudio de Mecánica de Suelos para la Construcción del EDIFICIO DE VIVIENDA MULTIFAMILIAR.
2.
UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
El Área en estudio se ubica en la Urbanización Huayllapampa, del Distrito de San Jerónimo, Provincia y Región Cusco.
3.
DESCRIPCIÓN DEL TERRENO
El terreno en el que se ejecutara la Construcción del Edificio presenta una forma geométrica rectangular, con una topografía relativamente plana, en un área aproximada de 118 m2.
4.
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
La obra contempla la construcción de una infraestructura necesaria para proporcionar el servicio de Vivienda Multifamiliar, en la que se tiene según el programa arquitectónico una construcción de cinco niveles y un sótano, contemplándose en general la construcción de ambientes adecuados para Local de Vivienda Multifamiliar.
5.
OBJETIVO DEL ESTUDIO
El objetivo del estudio es determinar las características y propiedades del subsuelo donde se construirá el EDIFICIO DE VIVIENDA MULTIFAMILIAR, determinar el análisis de la capacidad de carga admisible del terreno de fundación, tipo de cimentación y asentamientos.
6.
ALCANCES
El estudio está constituido por la descripción de los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, las características del lugar, el análisis geotécnico de la determinación de la capacidad admisible de carga, asentamientos, profundidad de desplante y tipo de cimentación. Asimismo, se presentan las conclusiones y recomendaciones del estudio. Finalmente se incluyen resultados de laboratorio, perfiles estratigráficos e informe fotográfico.
7.
CONDICIÓN CLIMÁTICA Y ALTITUD DE LA ZONA
La ciudad de Cusco está ubicada sobre una altura de 3200 m.s.n.m. y tiene una temperatura superior promedio del orden de los 15°C y 20°C y una temperatura mínima entre los 4°C y 6°C; los vientos predominantes proceden del Nor Oeste principalmente.
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GEOLOGÍA DEL ÁREA EN ESTUDIO
1.
GEOLOGÍA REGIONAL
En la zona de estudio afloran rocas sedimentarias atribuidas a la Unidad calcárea o calizas Yuncaypata estudiada por C. Kalafatovich (1957) dando una edad al cenomaniano medio superior. Estas calizas se hallan frecuentemente dolomitizadas correspondiendo a una sedimentación de baja energía, con clastos angulosos de cuarzo, con ripples posiblemente de canales de mareas. Presenta secuencias de color negro a gris con presencia de yesos (según V. Carloto, Allvard 1992).
El grupo Yuncaypata Esta unidad está dividida en 3 mega-secuencias:
Megasecuencia M1 (30m) Está constituida por lutitas rojas, por yesos laminados a manera de brechas, en la parte superior se observan dolomias laminadas intercaladas con yesos; finalmente pasan a lutitas y calizas negras.
Megasecuencias M2 (180m) Está constituida por bancos calcareos y pelitas de color negro asociados a yesos, las que se han depositado en un medio marino poco profundo más arriba se observan bancos de areniscas cuarzosas y terminan con lutitas rojas y verdes intercaladas con yesos. Esta secuencia es bien característica por que presenta abundantes cheraceas, pirita diseminada y nodulosa con inclusiones de oro. Megasecuencia M3 (formación Puquin – 170m) Esta megasecuencia es esencialmente arenosa y globalmente regresiva. Su base caracterizada por presentar bancos de areniscas cuarzosas con canales y laminaciones oblicuas, con intercalaciones de lutitas, margas y calizas moradas, finalmente la parte media y superior está caracterizada por presentar areniscas feldespáticas de color rojo. Por sus características sedimentológicas y estratigráficas las 3 megasecuencias del grupo Yuncaypata son correlacionables con las formaciones Vilquechico inferior medio superior.
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2.
GEOLOGÍA LOCAL
Está controlada por tres unidades mega secuencias sedimentológicas antes descritas, considerados como formación Yuncaypata. Estas megasecuencias se han considerado como la formación Yuncaypata de edad albo – Turoniano (Marocco 1978 y Carlotto 1992). La primera unidad está controlada por la presencia de yesos y brechas kcársticas, evaporitas y lutitas negras intraformacionales, bastante falladas y precipitados de sulfato de calcio por evaporación del agua. La segunda unidad son intercalaciones de arcillas, lutitas y limolitas rojas que están separados por láminas de yeso. Con espesores variables entre 5 y 45 cm. La tercera unidad se encuentra aguas abajo de la alcantarilla (Km 1 + 50) como una tercera unidad existen bancos de arenisca con espesores entre 4 y 5m. De gramo fino grises y amarillentas con intercalaciones de lutitas rojas y verdes en forma secuencial.
DEPÓSITOS CUATERNARIOS (Q) CUATERNARIO LACUSTRE: Constituida por Inter- Estratificaciones de capas arenosas, limos, arcillas semi consolidadas, afloran al pie de la Urb. Independencia hasta cercanías del puente Almudena, estos depósitos contienen remanentes de deslizamientos antiguos y flujos de barro, que parecen ser contemporáneos con la sedimentación de los depósitos lacustres.
CUATERNARIO FLUVIO GLACIAR: Estos flujos o morrenas llegaron a cubrir la parte superior de la cuenca, clastos de piedra angulosas. Areniscas rojas heterométricos con tamaño mayormente entre 5 – 15 cm. Con abundante matriz areno arcillosa. Semi consolidada, no presenta estratificación visible y pueden asociarse a una etapa de deshielo o glaciación para la región. Estos se emplazan preferentemente en la parte cercana al puente Almudena (confluencia quebrada Saqramayo – Sipaspugio)
CUATERNARIO COLUVIAL: Son el resultado de depósitos de antiguos deslizamientos y recientes, siendo el agente de transporte la gravedad que es muy frecuente por la discordancia topográfica fuerte. Estos depósitos están constituidos por bloques y clastos de rocas sueltos de diferentes tamaños angulosos bloques hasta de 1 m3 envueltas en gravas y arcillas no consolidadas; también están en este grupo los depósitos de relleno producto del corte de vía.
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CUATERNARIO ALUVIAL: Son el resultado de la deposición de la carga sólida del río Sipaspugio durante las épocas de aluviamiento, presenta bloques sub redondeadas hasta de 0.50 m de diámetro en su mayoría areniscas rojas y verdes los clastos son de lutitas rojas, negras y verdes, en la superficie del lecho del río sufren meteorización desintegrándose en el lugar. (ver plano geológico local)
3.
GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
La orientación de la estratificación mayormente tiene Rumbo NE a SW (35° - 50°) y buzamiento entre 30º y 60º con orientación al sur Este. Numerosas familias y sistemas de fallas cortan casi perpendicularmente la potencia de los estratos mayormente con dirección Nor Este e inclinación Sur entre 40º y 70º fallas del tipo inverso cortan cada 5 y 15 m. Las estructuras entre las que dominan la conformación morfológica son el anticlinal de Puquín y la falla principal paralela al rumbo de los estratos de yeso. (Falla de Rumbo), rumbo N 225º que ha creado un arrastre de estratos bastante fracturados
4.
GEODINÁMICA EXTERNA Y SISMICIDAD
GEODINÁMICA EXTERNA El área donde se ubica el proyecto presenta superficies planas dispuestas en terrazas amplias. Los depósitos de la Formación Madre de Dios que conforman el sustrato de este relieve presenta una consistencia media a buena, condición que sumada a la suave morfología del terreno le dan estabilidad a la zona, por lo que la ocurrencia de fenómenos de geodinámica externa es mínima (deslizamientos, derrumbes, flujos de lodo, etc.) Sin embargo, no se descarta procesos erosivos por precipitaciones pluviales en el área del proyecto por lo que es necesario prever sistemas de drenaje para evitar daños en la cimentación de las estructuras del proyecto.
RIESGO Y VULNERABILIDAD El riesgo geodinámico, o sea la probabilidad de reactivación de un determinado fenómeno, en el área de estudio o de construcción se encuentra alejado del riesgo y vulnerabilidad. Sin embargo, es importante señalar dado los incrementos inusuales de precipitaciones pluviales podría generar ciertas inundaciones por lo que es necesario prever la construcción de sistemas de drenaje con entregas adecuadas para evitar que el agua llegue a penetrar a la cimentación de la construcción.
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SISMICIDAD
1.
ASPECTOS DE SISMICIDAD
La sismicidad regional está dada por la máxima sismicidad con que se espera que una determinada zona sea sacudida dentro de un cierto periodo de tiempo, basándose en los movimientos ocurridos en el pasado, por lo tanto, la mejor manera de establecer parámetros que permitan un cálculo probabilístico, es tener en consideración toda la historia sísmica instrumental y sismotectónica. Por lo que se sabe los sismos en la zona son de origen geotectónico, donde la dorsal al Nazca tiene una influencia decisiva en la constitución tectónica de la parte occidental.
2.
ANTECEDENTES SÍSMICOS
Los sismos más importantes que afectaron la región, cuya historia se conoce son: •
Sismo del 31 de marzo de 1650 con intensidad IX en Paucartambo-Cusco y V en Cusco.
•
El sismo de Ayapata-Cusco de 1747 con intensidad VIII en Ayapata.
•
El sismo del 9 de abril de 1928 en Ayapata-Cusco con intensidad local VIII y V en Cusco.
El sismo
del 23 de junio de 2001 a las 15:33 Hrs, terremoto de magnitud mb= 6.9 (ms= 7.0) afectó toda la región Sur del Perú, incluyendo las ciudades de Arica e Iquique (Chile) y La Paz (Bolivia); con epicentro cercano a la línea de costa a 82Km NW de la localidad de Ocoña Departamento de Arequipa. Tiene las particularidades de poseer una ruptura heterogénea y un modo de propagación sísmica con ondulamiento de la superficie. Localidades más afectadas: Ocoña, Camaná, Mollendo, Arequipa, Moquegua y Tacna Grado VII a VII Mercalli Modificada. (Ref: Instituto Geofísico del Perú •
http:www//cns.igp.gob.pe/soportes/2001)
•
El 5 de abril de 1986 a 15 horas y 14 minutos (hora local), ocurrió un sismo fuerte (MB = 4.5) que sacudió la ciudad del Cusco y alrededores originando daños hasta medianamente graves, especialmente en las edificaciones de la ciudad. Este sismo originó la muerte de 7 personas, 80 heridos y aproximadamente 13,000 damnificados. De acuerdo a los datos instrumentales y distribución de las isosistas regionales, el hipocentro tuvo lugar dentro del área de fallas activas conocido como sistema de fallamiento de Tambomachay, localizado al NE de la ciudad del Cusco.
3.
PELIGROSIDAD SÍSMICA EN EL SUR DEL PERÚ.
La información más reciente referida a peligrosidad sísmica para la zona se encuentra en la ponencia al “Peligrosidad Sísmica en el Sur del Perú” (D. López y J. Olarte -CISMID - UNI - 2001) en la que se realiza un análisis de la distribución espacial de la sismicidad tanto en planta como en profundidad, así
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como un análisis estadístico que establece gráficas y ecuaciones de períodos de retorno para trabajos de predicción sísmica. Para el área estudiada en dicha evaluación (Cusco, Puno, Moquegua, y parte de Tacna) establece: Sismos de foco superficial. Profundidad hasta
60 Km
Total:
408 sismos
El período de retorno: Sismos superficiales
Sismo intermedios
mb = 6.4
100 años
mb = 6.6
mb = 6.9
400 años
100 años
Probabilidad de ocurrencia: La probabilidad de ocurrencia de un sismo de mb ≥ 6.5 dentro de un período de 100 años llega a ser del 80%
4.
ZONIFICACIÓN SÍSMICA SEGÚN RNC.
De acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones el terreno en estudio tiene los siguientes parámetros: Zona:
2
Mapa
de
zonificación
sísmica
Factor de zona
0.3
Perfil de suelo
Tipo S1
Grava arenosa densa.
Tp= 0.4 s
Período predominante.
Parámetro del suelo
(tabla Nº 2)
S = 1.0
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Tabla 1
Factor de amplificación del suelo
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CURVAS DE INTENSIDADES MÁXIMAS
La zona está comprendida dentro del área geográfica que corresponde a la calificación de "Sismicidad MEDIA”.
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La manera de considerar este efecto para fines de diseño de las estructuras a preservar de los efectos sísmicos, es por medio del Factor de vibración de Suelo (Ts), el cual permite introducir de manera global en los espectros de diseño de aceleración, los efectos más nocivos de las vibraciones en suelos menos firmes. Las normas establecen la siguiente clasificación de suelos; donde: Ts es el período predominante de vibración del perfil del suelo:
Clasificación
Tipo de Suelo de Cimentación
I
Roca, grava arenosa, densa
Ts =
0.3
II
Arena densa, suelo cohesivo duro o firme
Ts
=
0.7
III
Suelos granulares sueltos, suelos cohesivos Ts =
0.9
medianos o blandos
5.
Periodo (seg)
VELOCIDAD DE ONDAS SÍSMICAS
Para la zona en estudio por el tipo de sedimentos que han encontrado en las calicatas, las velocidades de las ondas P deben estar en el orden 800 a 1500 m/s y para las S normalmente están en el orden del 10% menor.
6.
EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO
El peligro sísmico se define por la probabilidad que en un lugar determinado ocurra un movimiento sísmico de una intensidad igual o mayor que un valor fijado. En general, se hace extensivo el término intensidad a cualquier otra característica de un sismo, tal como su magnitud, la aceleración máxima, el valor espectral de la velocidad, el valor espectral del desplazamiento del suelo, el valor medio de la intensidad Mercalli Modificada u otro parámetro. La ocurrencia de un evento sísmico es de carácter aleatorio y la Teoría de las Probabilidades es aplicable en el análisis del riesgo de su ocurrencia. Aplicando esta teoría se puede demostrar que si la ocurrencia de un evento A depende de la ocurrencia de otros eventos: E1, E2, ........ En, mutuamente excluyentes y colectivamente exhaustivos; entonces, de acuerdo al teorema de la “Probabilidad Total" se tiene para la probabilidad de ocurrencia de A:
Donde P (A/Ei) es la probabilidad condicional que A ocurra, dado que Ei, ocurra.
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La intensidad generalizada (I) de un sismo en un lugar fijado puede considerarse dependiente del tamaño del sismo (la magnitud o intensidad epicentral) y de la distancia al lugar de interés. Si el tamaño del sismo (S) y su localización (R) son considerados como variables aleatorias continuas y definidas por sus funciones de densidad de probabilidad, f(s) y f (r) S R respectivamente; entonces, el peligro sísmico definido por la probabilidad que la intensidad I) y está dada por:
Esta es la expresión que resume la teoría desarrollada por Cornell en 1968, para analizar el peligro sísmico. La evaluación de esta integral es efectuada por el programa de cómputo RISK desarrollado por McGuire (1976) en el cálculo del peligro sísmico.
Nivel de Confidencia En el presente estudio de peligro sísmico, el nivel de excedencia (RISK t) y probabilidad extremase definen como la probabilidad que, en un tiempo determinado (tiempo de vida útil) ocurra un sismo de intensidad igual o mayor a una intensidad dada. El nivel de excedencia se expresa de la manera siguiente:
Donde: t:
tiempo de vida útil
Ry(a):
periodo de retorno promedio en años de un sismo de intensidad > a.
El nivel de confidencia se expresa como: Nivel de confidencia de Nivelt = RISK - 1 Los movimientos de diseño que el ingeniero debe seleccionar están asociados a un nivel de excedencia suficientemente pequeño durante la vida útil de la edificación. En la Tabla 2 se muestran valores representativos de criterios empleados en la selección de movimientos sísmicos de diseño (Grases, 1989). La selección de los movimientos sísmicos depende del tipo de obra.
En el presente estudio se considera el 90% de nivel de confidencia para 50 y 100 años de vida útil (t) que corresponden a 475 y 950 años de período de retorno respectivamente, es decir el 10% de nivel de excedencia en un periodo de t años.
Determinación del Peligro Sísmico Calculados los parámetros sismológicos de las fuentes (M min, M max, ß), las profundidades representativas de los hipocentros de las fuentes y seleccionadas las leyes de atenuación, se calcularon las aceleraciones horizontales mediante el programa RISK en una malla de puntos (malla de 50x50 Km
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aproximadamente) en todo el territorio peruano y áreas vecinas. En las Figuras 4 y 5 se muestran los mapas de isoaceleraciones con un 10% de excedencia para 50 y 100 años de vida útil.
Se observa que los valores más altos de aceleraciones máximas están localizados a lo largo de toda la costa y van disminuyendo a medida que se avanza hacia al Este. Así, las zonas de Tumbes, Piura, Ica, Tacna y el Norte de Chile tienen los valores más altos de aceleración, 0.50g y 0.60g para 50 y 100 años de vida útil respectivamente. Debe considerarse que en estas zonas se han producido históricamente sismos muy grandes y además son las zonas que presentan una mayor tasa de ocurrencia de sismos. Los valores obtenidos en el Norte de Chile coinciden con los encontrados por Aiquel (1990) para los mismos periodos de vida útil. Se observa también altas aceleraciones en las zonas de Moyobamba, norte del departamento de Amazonas y en la zona ecuatoriana de Cuenca con 0.32g y 0.38g en 50 y 100 años respectivamente. Los valores más bajos de aceleración están localizados en la zona oriental, en el departamento de Loreto, con valores de 0.06g y 0.08g. Otra región con valores bajos de aceleración es la zona de Madre de Dios con valores de 0.10g y 0.14g.
Las curvas de isoaceleraciones prácticamente se mantienen paralelas a la costa, lo que coincide con el mecanismo de subducción. En la zona Noreste del país se produce una separación y cambios en la orientación de las curvas asociadas a la alta sismicidad de esta zona, especialmente el nido sísmico de Rioja-Moyobamba. Se observa también cambios en la inclinación de las curvas a la altura de la Contorsión Norte de Arequipa, zona en la cual se produce la más importante inclinación de la Placa de Nazca.
Casaverde y Vargas (1980) han presentado distribuciones de aceleraciones en el Perú, aunque los valores no son comparables por haberse usado otro porcentaje de probabilidad, nuevas fuentes sismogénicas y otra metodología para determinar los parámetros sismológicos.
Los resultados que muestran las Figuras 4 y 5 tienen una buena correlación con el mapa de Máximas Intensidades Sísmicas Observadas (Alva et al, 1984), en el cual se observa que las zonas de Tumbes, Piura, Lima, Arequipa, Tacna y el Norte de Chile tienen intensidades entre VIII y IX Mercalli Modificada y las intensidades más bajas se presentan en la zona oriental con valores por debajo de V MM.
Los valores de aceleraciones máximas deben considerarse como valores medios esperados en suelo firme, donde no se considera la influencia de las condiciones locales del suelo, ni los efectos de la interacción suelo-estructura. Por estar el país en una zona altamente sísmica, debe realizarse una evaluación del peligro sísmico más específico en los emplazamientos de las estructuras tales como grandes presas, puentes, autopistas, edificios, etc. El costo de construir cada una de estas estructuras y su importancia para el país es demasiado alto como para permitir apoyarse solamente en mapas generales de peligro sísmico.
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7.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Considerando que el territorio peruano se halla ubicado en una de las regiones de más alto índice de actividad sísmica de la tierra, ha sido necesario evaluar apropiadamente el peligro sísmico existente, prediciendo probabilísticamente las aceleraciones máximas que podrían ocurrir en cualquier punto del país, utilizando leyes de atenuación de aceleraciones y correlacionando la sismicidad y la tectónica para determinar las fuentes sismogénicas y sus respectivos parámetros sismológicos.
La subducción de la placa de Nazca bajo el Continente Sudamericano y los reajustes que se producen en la corteza terrestre como consecuencia de la interacción y morfología alcanzada por el aparato andino, constituyen los principales elementos que afectan la sismicidad en el país. La sismicidad histórica proporciona criterios cualitativos de la actividad sísmica del país a partir del siglo XVI, pero dicha actividad no es totalmente representativa pues los registros históricos de sismos no son homogéneos.
En la sismicidad instrumental (a partir de 1963), la estadística sísmica es homogénea, aunque el período de registros es significativamente menor al de la sismicidad histórica. Se realizó un filtrado del catálogo, eliminando réplicas y premonitores, quedando los sismos como eventos principales para ser modelados como una distribución de Poisson.
La distribución espacial de la actividad sísmica está distribuida en dos fajas sísmicas longitudinales a los Andes; una occidental a los Andes y exclusivamente producto de la subducción; y la otra, oriental a los Andes que involucra tanto a procesos de subducción, como también a procesos secundarios, tal como la acción compresiva del escudo brasilero contra el cinturón andino.
Correlacionando la información tectónica y la sismicidad instrumental se definieron 20 fuentes sismogénicas asociadas al proceso de subducción y al proceso del reajuste del aparato andino.
Se determinaron los parámetros sismológicos dentro de un esquema estadístico confiable. Se evaluó el peligro sísmico, basado en la teoría de Cornell, utilizando el programa de cómputo RISK, obteniéndose mapas de isoaceleraciones para una excedencia de 10% en 50 y 100 años de vida útil.
La concentración de valores más altos de aceleración ocurre a lo largo de la costa y van disminuyendo a medida que se avanza hacia el Este. Estos valores deben considerarse al nivel de suelo firme, donde no se considera la influencia de las condiciones locales, ni los efectos de interacción suelo-estructura.
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Los valores de aceleración obtenidos en la evaluación del peligro sísmico dependen fundamentalmente de las leyes de atenuación utilizadas, las que dependen de los registros de aceleración disponibles. Sería recomendable completar la red nacional de acelerógrafos y proponer leyes de atenuación con la información existente y la que se obtenga de futuros sismos.
Los resultados obtenidos en el presente estudio pueden ser utilizados para fines de regionalización sísmica y otros estudios tales como, análisis de vulnerabilidad, riesgo sísmico, efectos de amplificación y obtención del espectro corregido de diseño, etc. Este estudio no es un trabajo final, pues existen parámetros que cambiarán a medida que avancen las investigaciones, produciendo mejores estimaciones del peligro sísmico en el Perú.
REF: PELIGRO SÍSMICO EN EL PERÚ DE Jorge L. Castillo Aedo, Jorge E. Alva Hurtado La Aceleración Sísmica para un periodo de retorno de 100 años es de 0.25
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ESTUDIO DE SUELOS TRABAJOS DE CAMPO Con el propósito de determinar las características estratigráficas del subsuelo donde se construirá el Edificio Vivienda Multifamiliar, se efectuaron 01 pozo a cielo abierto PZ-1. Asimismo, se efectuó la toma de muestras inalteradas y disturbadas de los diferentes estratos), para determinar la densidad relativa y consistencia de los diferentes estratos hasta una profundidad de 2.10 m. desde el nivel de terreno actual. Es importante señalar, que durante la exploración no se detectó el nivel de agua freática en el pozo PZ1.
1.
ENSAYOS DE LABORATORIO
A las muestras representativas del suelo antes referidas se les determinó el contenido de agua, luego se clasificaron manual y visualmente siguiendo el criterio del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).
Además, a estas muestras se efectuaron los siguientes ensayos en Laboratorio: DESCRIPCION
DEL ENSAYO
NORMA ASTM
NORMA AASHTO
1) Contenido de Humedad
D 2216
T – 76
2) Análisis Granulométrico
D E-11-70
T – 77
3) Límites Líquido
D 4318
T - 89/90
4) Límites Plástico
D 4318
T - 89/90
5) Clasificación: H.R.B. y SUCS
D 2487
T - 66
6) Corte Directo
D 3080
T – 236
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Análisis granulométrico (ASTM D 422) Contenido de agua (ASMT D 2216) Limite liquido (ATM D 423) Límite plástico (ASTM D 424) Corte Directo (ASTM D 3080).
Con base a los registros de campo y resultados de laboratorio, se elaboraron los perfiles estratigráficos encontrados en las excavaciones.
2.
CARACTERÍSTICAS ESTRATIGRÁFICAS
Posterior a la caracterización de los materiales encontrados en los depósitos subyacentes, a partir de los niveles del terreno actual donde será ubicada la Construcción, se ha identificado la secuencia estratigráfica, las mismas que se detallan en los perfiles estratigráficos adjuntos.
3.
ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN
TIPO DE CIMENTACIÓN Tomando en cuenta las características estratégicas y los ensayos de campo y las propiedades índice y mecánica del subsuelo, así como la magnitud de las descargas de la construcción del Edificio de Vivienda Multifamiliar, el tipo de cimentación recomendable estará determinada en dos etapas:
•
Zapatas Corridas en la zona 1 en que se proyecta un sótano y edificación de cinco niveles.
•
Zapatas Aisladas conectadas con Vigas de Cimentación en ambos sentidos en la zona 2 en que no se considera sótano y edificación de cinco niveles.
PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACIÓN Tomando en cuenta las características estratigráficas que presenta el terreno (arcillas inorgánicas, turba y arcillas limosas de baja y media plasticidad); además teniendo en cuenta las propiedades índice, las propiedades mecánicas de dichos materiales, se determina que la profundidad de cimentación mínima será de -2.50 a 4.40 m, en la zona de sótano y cinco niveles y de -2.50 a 3.50 en la zonas sin sótano, por debajo de la cota del terreno actual y más 0.30m de relleno compactado por encima del terreno, que cumpla con los requisitos de graduación (tipo B), límites de consistencia, con grados de
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compactación mínimo de 95% del Proctor Modificado, previo retiro de los materiales constituidos por restos vegetales y deben ser reemplazados con otro material que cumpla requisitos de graduación. Debido a la estratigrafía encontrada, las características de formación del suelo y las condiciones de clima que varía de seco a húmedo y de frío a frío moderado y por las condiciones de las precipitaciones pluviales que éstas pueden ocasionar filtraciones se debe tomar en consideración sistemas de drenaje a nivel de falso pisos y pisos terminados para evitar efectos de tensión capilar (colocar material granular tipo filtro antes de los niveles de falso piso)
4.
ANGULO DE FRICCIÓN INTERNA POR PDL (PENETRACIÓN DINÁMICA LIVIANA)
Los Ángulos de Fricción Interna () determinados por medio de los Ensayos de PDL, son los que se han determinado a partir de los resultados de las pruebas de campo, los mismos que se adjuntan al presente Estudio de Suelos. Los valores determinados se tienen en cuenta que el suelo es una arcilla medianamente compacta con presencia de arenas, cuyos valores se describen en el cuadro que sigue:
POZO DE SONDEO
S-1
PROFUNDIDAD (m)
- 4.50 – 6.50
N2 : PROMEDIO (PDL)
5.
29
N1: EQUIV. A SPT
9.35
ANGULO
30°
CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA Y ASIENTOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES
CARGA ÚLTIMA DE CIMENTACIONES SOBRE TERRENO La carga última de una cimentación superficial se puede definir como el valor máximo de la carga con el cual en ningún punto del subsuelo se alcanza la condición de rotura (método de Frolich), o también refiriéndose al valor de la carga, mayor del anterior, para el cual el fenómeno de rotura se extiende a un amplio volumen del suelo (método de Prandtl e sucesores).
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Método de Terzaghi (1955) Terzaghi, prosiguiendo el estudio de Caquot, ha aportado algunos cambios para tener en cuenta las características efectivas de toda la obra de cimentación - terreno.
Bajo la acción de la carga transmitida por la cimentación, el terreno que se encuentra en contacto con la cimentación misma tiende a irse lateralmente, pero resulta impedido por las resistencias tangenciales que se desarrollan entre la cimentación y el terreno. Esto comporta un cambio del estado tensional en el terreno puesto directamente por debajo de la cimentación; para tenerlo en cuenta, Terzaghi asigna a los lados AB y EB de la cuña de Prandtl una inclinación respecto a la horizontal, seleccionando el valor de en función de las características mecánicas del terreno al contacto terreno-obra de cimentación. De esta manera se supera la hipótesis 2 =0 para el terreno por debajo de la cimentación. Admitiendo que las superficies de rotura resten inalteradas, la expresión de la carga última entonces es:
Donde C es un coeficiente que resulta función del ángulo de rozamiento interno del terreno puesto por debajo del nivel de cimentación y del ángulo antes definido; b es la semianchura de la franja. Además, basándose en datos experimentales, Terzaghi pasa del problema plano al problema espacial introduciendo algunos factores de forma.
Una sucesiva contribución sobre el efectivo comportamiento del terreno ha sido aportada por Terzaghi. En el método de Prandtl se da la hipótesis de un comportamiento del terreno rígido-plástico, en cambio Terzaghi admite este comportamiento en los terrenos muy compactos.
En éstos, de hecho, la curva cargas-asentamientos presenta un primer tracto rectilíneo, seguido por un breve tracto curvilíneo (comportamiento elástico-plástico); la rotura es instantánea y el valor de la carga límite resulta claramente individuado (rotura general).
En un terreno muy suelto en cambio la relación cargas-asentamientos presenta un tracto curvilíneo acentuado desde las cargas más bajas por efecto de una rotura progresiva del terreno (rotura local). Como consecuencia la individualización de la carga límite no es tan clara y evidente como en el caso de los terrenos compactos.
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Para los terrenos muy sueltos, Terzaghi aconseja tener en consideración la carga última; el valor que se calcula con la fórmula anterior, pero introduciendo valores reducidos de las características mecánicas del terreno y precisamente:
Haciendo explícitos los coeficientes de la fórmula anterior, la fórmula de Terzaghi se puede escribir así:
Fórmula de Meyerhof (1963)
Meyerhof propuso una fórmula para calcular la carga última parecida a la de Terzaghi. Las diferencias consisten en la introducción de nuevos coeficientes de forma. Introdujo un coeficiente sq que multiplica el factor Nq, factores de profundidad di y de pendencia ii para el caso en que la carga trasmitida a la cimentación sea inclinada en la vertical.
Los valores de los coeficientes N se obtuvieron de Meyerhof hipotizando varios arcos de prueba BF (v. mecanismo Prandtl), mientras que el corte a lo largo de los planos AF tenía valores aproximados.
A continuación, se presentan los factores de forma tomados de Meyerhof, junto con la expresión de la fórmula.
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Fórmula de Hansen (1970)
Es una extensión ulterior de la fórmula de Meyerhof; las extensiones consisten en la introducción de bi que tiene en cuenta la eventual inclinación en la horizontal del nivel de cimentación y un factor gi para terreno en pendencia.
La fórmula de Hansen vale para cualquier relación D/B, ya sean cimentaciones superficiales o profundas; sin embargo, el mismo autor introdujo algunos coeficientes para poder interpretar mejor el comportamiento real de la cimentación; sin éstos, de hecho, se tendría un aumento demasiado fuerte de la carga última con la profundidad.
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En los factores siguientes las expresiones con ápices (') valen cuando =0. Factor de forma:
Factor de profundidad:
Factores de inclinación de la carga
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Factores de inclinación del terreno (cimentación sobre talud):
Factores de inclinación del nivel de cimentación (base inclinada)
Fórmula de Vesic (1975) La fórmula de Vesic es análoga a la fórmula de Hansen, con Nq y Nc como en la fórmula de Meyerhof y N como se indica a continuación:
Los factores de forma y de profundidad que aparecen en las fórmulas del cálculo de la capacidad portante son iguales a los propuestos por Hansen; en cambio se dan algunas diferencias en los factores de inclinación de la carga, del terreno (cimentación en talud) y del plano de cimentación (base inclinada).
ASIENTOS ELÁSTICOS Los asentamientos de una cimentación rectangular de dimensiones B L puesta en la superficie de un semiespacio elástico se pueden calcular con base en una ecuación basada en la teoría de la elasticidad (Timoshenko e Goodier (1951)):
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Los coeficientes I1 y I2 se pueden calcular utilizando las ecuaciones de Steinbrenner (1934) (V. Bowles), en función de la relación L'/B' y H/B, utilizando B'=B/2 y L'=L/2 para los coeficientes relativos al centro y B'=B y L'=L para los coeficientes relativos al borde.
El coeficiente de influencia IF deriva de las ecuaciones de Fox (1948), que indican el asiento se reduce con la profundidad en función del coeficiente de Poisson y de la relación L/B.
Para aproximar mejor los asientos se subdivide la base de apoyo de manera que el punto se encuentre en correspondencia con un ángulo externo común a varios rectángulos. En práctica se multiplica por un factor igual a 4 para el cálculo de los asentamientos en el centro y por un factor igual a 1 para los asentamientos en el borde.
En el cálculo de los asientos se considera una profundidad del bulbo tensiones igual a 5B, si el substrato rocoso se encuentra a una profundidad mayor. A tal propósito se considera substrato rocoso el estrato que tiene un valor de E igual a 10 veces el del estrato que está por encima. El módulo elástico para terrenos estratificados se calcula como promedio ponderado de los módulos elásticos de los estratos interesados en el asiento inmediato.
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ASIENTOS EDOMÉTRICOS El cálculo de los asientos con el método edométrico permite valorar un asiento de consolidación de tipo unidimensional, producto de las tensiones inducidas por una carga aplicada en condiciones de expansión lateral impedida. Por lo tanto, la estimación efectuada con este método se debe considerar como empírica, en vez de teórica. Sin embargo, la simplicidad de uso y la facilidad de controlar la influencia de los varios parámetros que intervienen en el cálculo, lo hacen un método muy difuso. El procedimiento edométrico en el cálculo de los asientos pasa esencialmente a través de dos fases: a)
El cálculo de las tensiones verticales inducidas a las diferentes profundidades con la
aplicación de la teoría de la elasticidad; b)
La valoración de los parámetros de compresibilidad con la prueba edométrica.
En referencia a los resultados de la prueba edométrica, el asentamiento se valora como:
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7.
AGRESIÓN DEL SUELO DE CIMENTACIÓN
ANÁLISIS QUÍMICO Considerando que los elementos de la cimentación (cimentación corrido vigas de cimentación conectadas en ambos sentidos) estará directo con los suelos que servirán de apoyo y que dichos elementos no deben ser afectados por agentes químicos perjudiciales. En el área del proyecto existen edificaciones de concreto antiguas, de lo que se pudo observar es que no existe agresión química, por tanto, no afectaran estos componentes químicos del suelo a los elementos de la cimentación. Cabe mencionar, que bajo estas condiciones es importante tener un estricto control durante el proceso de la construcción en relación a los espesores de recubrimientos, y un análisis del agua de los agregados que se utilizara en la producción del concreto. Por consiguiente, se recomienda el uso de un cemento de Pórtland tipo I, para la preparación de las mezclas de concreto.
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8.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las conclusiones y recomendaciones más importantes del estudio se describen a continuación:
1.
Las características del subsuelo están definidas como suelo arcilloso medianamente compacto, con presencia de arenas.
2.
Se detectó el nivel de aguas freáticas al momento del estudio a una profundidad de -2.60 m desde el nivel de piso actual.
3.
La profundidad de cimentación para las zapatas corridas mínima será: Zona con Sótano: -3,60 m. por debajo de la cota del terreno actual. Zona sin Sótano: -2.00 m.
4.
Se recomienda mejorar el suelo de fundación de la zona con sótano, debiéndose eliminar la capa de turba y ser reemplazado por un enrocado en una altura mínima de 0.70., a fin de consolidar este suelo y permitir el flujo del agua subterránea.
5.
El Tipo de Cimentación recomendada en función de la estratigrafía, ensayos de campo, propiedades de índice y mecánica del subsuelo, asimismo, considerando la importancia de la edificación, el tipo de cimentación es a base de: a. Zapatas corridas en la zona considerada con sótano b. Zapatas aisladas interconectadas con vigas de cimentación en ambos sentidos, en las zonas sin sótano.
6.
Para el tipo de cimentación estudiada y conectadas en ambos sentidos, la capacidad de carga admisible alcanza valores de:
7.
Df(m)
qadm(Kg/cm2)
4.50
1.53 Con Sótano
2.50
0.91 Sin Sótano
Los asentamientos diferidos verticales en caso de que los materiales del subsuelo llegaran a saturarse y considerando la carga de trabajo establecida, alcanza a un valor de 15.07 mm para el área cargada uniformemente al centro de la cimentación, y de 6.73 mm en las cimentaciones al borde.
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8.
El diseño estructural debe considerar los posibles asentamientos diferenciales, tomando en cuenta los valores obtenidos para los asentamientos diferidos, por consiguiente, es recomendable que se realicen sistemas de refuerzos en las luces grandes y encuentros de vigas para que estas puedan absorber algunas deflexiones (nivel de su tercio central de luz).
9.
En el caso de cimentaciones perimetrales o elementos estructurales de retención para calcular el empuje activo se debe tomar un coeficiente activo
DETERMINACIÓN DEL EQUILIBRIO PLÁSTICO ACTIVO Según Ea = 1/2 H² Ka Ka
Rankine
1.826
Asimismo, se debe tomar en cuenta las sobrecargas existentes de acuerdo al proyecto y otras sobrecargas. Además, se debe evaluar los esfuerzos máximos y mínimos.
10.
En zonas de vanos, es necesario el refuerzo estructural a nivel de encuentros entre los muros y el vano.
11.
En los encuentros de muros con columnas y vigas, es necesario que se tenga en cuenta la construcción de bruñas con sistemas de expansión y dilatación.
12.
Se debe proteger al suelo de cimentación de los efectos de aguas subteranea que pueden llegar a infiltrarse. En efecto, se recomienda realizar un sistema adecuado de protección para toda la construcción mediante la construcción de sistemas de drenaje y veredas.
13.
Dada las características de las precipitaciones pluviales y condiciones climáticas es importante diseñar un sistema de drenaje para así evitar infiltraciones e inundaciones.
14.
Se recomienda que los materiales a ser utilizados en la construcción tengan un control de calidad para nivel de la cimentación (vigas, columna, losas, placas, y rellenos). Asimismo, se deben efectuar diseños de mezclas que garanticen la resistencia especificadas para cada caso.
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15.
Es importante señalar, que, de acuerdo a la Zonificación Sísmica del Perú, el departamento de Cusco, está ubicado en la zona 2 de Sismicidad media, para un periodo Ts=0.9 seg. un factor de suelo (S) de 1.4
REFERENCIAS
1)
Terzaghi K. And Peck R.B (1967) “Soil mechanics engineering practice”, John Wiley abd Sons, New York.
2)
Yves Lacronix and H.M. Hm (1967) “Direct Determination and Indirect Evaluation of Relative Density and Its Use on Earthwork Construction Projects”
3)
Vesic, A.S. (1973) “Análisis de la capacidad de carga de cimentaciones superficiales, Revista Ingenieria
4)
Vol. XLLII No 1 de México D.F”.
Juàrez Badillo E. (1987) “Mecánica de Suelos. Tomo II” Editorial Limusa.
5)
Exploración Geotécnica (1987) SOCIEDAD MEXICANA DE SUELDOS DE MECANICA DE SUELOS A.
6)
Ralph b. Peck. Hanson (1982) “INGENIERÍA DE CIMENTACIONES”
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ANEXOS CALCULO DE CAPACIDAD DE CARGA
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CALCULO DE CAPACIDAD DE CARGA
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CROQUIS DE UBICACIÓN DE CALICATAS
NM PZ -1
JR. LOS NOGALES
AV. CORONEL LATORRE
URB. HUAYLLAPAMPA
NILTON CESAR CHOQUE SOLIS 009200402 – H
UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO LABORATORIO DE GEOTECNIA ESTUDIO DE SUELOS PARA UNA EDIFICACION MULTIFAMILIAR
METRADO DE CARGAS VIVIENDA MULTIFAMILIAR
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