CENTRO DE SALUD NUEVO LURINESTUDIO DE CAPACIDAD PORTANTE DEPARTAMENTO : LIMA PROVINCIA : LIMA DISTRITO : LURIN NOVIEMBRE 2005 ESTUDIO DE CAPACIDAD PORTANTE DEL CENTRO DEL SALUD NUEVO LURIN INDICE 1. GENERALIDADES 1.1. OBJETIVO 1.2. UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 1.3. CARACTERISTICAS TOPOGRÁFICAS DEL TERRENO 1.4. CARACTERÍSTICAS DE LA CIMENTACIÓN 2. ENSAYOS DE LABORATORIO 2.1. EXCAVACIONES A CIELO ABIERTO 2.2. MUESTREO 3. TRABAJO DE LABORATORIO 3.1. CLASIFICACION DE SUELOS 3.2. CORTE DIRECTO 4. PERFIL ESTRATIGRAFICO 5. ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN 5.1. PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN 5.2. TIPO DE CIMENTACIÓN 5.3. PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN Y CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE 5.4.CÁLCULO DE ASIENTAMIENTOS 6. ASPECTOS SISMICOS 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ESTUDIO DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION PROYECTO : CENTRO DE SALUD NUEVO LURIN UBICACION : KM. 40 DE LA ANTIGUA PANAMERICANA SUR PROPIETARIO : MINISTERIO DE SALUD 1. INTRODUCCION El presente estudio se ha efectuado sobre una área total de aproximadamente 1243.20 m2 donde se desarrollará el proyecto “CENTRO DE SALUD NUEVO LURIN” en el distrito de LURIN, tiene por finalidad establecer una zonificación de los suelos con fines de cimentación. 1.1 OBJETIVO El objeto de los trabajos geotécnicos efectuados en el área, fue verificar la resistencia del terreno sobre el cual se va construir el Centro de Salud, estas investigaciones llevan a determinar la profundidad de la cimentación, así como el comportamiento físico - mecánico de los materiales existentes en el subsuelo. 1.2 UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO La zona en estudio se encuentra ubicada en el Km. 40 de la antigua panamericana sur (lado derecho) y el acceso es mediante la carretera antes mencionada y el jr. 28 de Julio con intersección con el jr. Uruguay perteneciente al distrito de Lurin, en la provincia y departamento de Lima. 3 CARACTERÍSTICAS TOPOGRÁFICAS DEL TERRENO El terreno presenta una topografía semi–plana con formación arenosa y con cotas similares a las construcciones aledañas. TRABAJOS DE CAMPO Las exploraciones de campo se realizaron en base a la ejecución de 02 calicatas a cielo abierto con profundidades de 2 mts.00 mts. 1) Análisis Granulométrico por tamizado y clasificación de suelos. Se extrajeron muestras disturbadas de los pozos habiéndose identificado previamente la fracción fina hasta llegar a los niveles probables de la profundidad de cimentación. PROFUNDIDAD 2.1.00 mts.4. 1) Análisis Granulométrico por tamizado y clasificación de suelos. ASTM D 422 2) Límites de consistencia. Se anexa cuadro con los resultados de laboratorio y gráficos correspondientes. CALICATA C-2 : MUESTRA M-2. ASTM D 4318. ASTM D 422 2) Límites de consistencia. . 1. de excavación. 2 ENSAYOS DE LABORATORIO El programa de ensayos standard se efectuó teniendo en cuenta el perfil estratigráfico de los suelos encontrados y fue el siguiente: CALICATA C-1 : MUESTRA M-1. ASTM D 4318. PROFUNDIDAD 2. 3.32 20. Muestra % % Prof.16 19.00 mt. A continuación se detallan los ensayos a los que fueron sometidas las muestras tomadas en campo: Análisis Granulométrico ASTM D-2216 Limite Liquido ASTM D-4318 Limite Plástico ASTM D-4318 Contenido de Humedad ASTM D-2216 Corte Directo ASTM D-3080 Clasificación de Suelos (SUCS) ASTM D-2487 1.00 mt.1 CLASIFICACIÓN DE SUELOS Las muestras analizadas han sido clasificadas mediante el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) y los resultados obtenidos se presentan en el anexo del presente estudio a manera de resumen se presenta en el cuadro N° 1 “Clasificación de Suelos (SUCS)”. Los ensayos fueron ejecutados en el Laboratorio de Suelos de la Universidad Nacional de Ingeniería.0.04 5.23 SP-SM . 96 23 25. CUADRO N° 1 CLASIFICACIÓN DE SUELOS (SUCS) Cal. TRABAJOS DE LABORATORIO Con las muestras obtenidas en el campo.98 5. Acumulado Acumulado LL LP IP Clasif. 92 19 25.28 SP-SM C-2 M-2 2. (m) que pasa la que pasa la (%) (%) (%) SUCS malla N°4 malla N°200 C–1 M-1 2. se realizaron ensayos de acuerdo a las normas Estandar de la American Society for Testing and Materials. indicando el numero de calicata. una breve descripción de lo observado en campo. (m) C-1 C–2 M–1 M-2 2. se presenta en forma especial.00 0. 2. muestra. Cal. Angulo de Cohesión fricción interna 33° 33° (Kg/cm2) 0. El formato presenta características del tipo de excavación utilizado como a cielo abierto (calicatas). profundidad. una simbología que representa al material. el número de muestra que corresponde para la misma calicata.00 mt. nivel freático y la descripción del material. Muestra Prof.00 mt. “Registro de Excavaciones” (ver anexo).00 PERFIL ESTRATIGRAFICO La descripción de los materiales encontrados en las dos calicatas efectuadas.3. CUADRO N° 3 RESUMEN ESTRATIGRAFICO .2 ENSAYO DE CORTE DIRECTO Se realizo con la finalidad de determinar los parámetros de resistencia del suelo donde se apoyara la cimentación y se determinó los siguientes valores indicados en el cuadro N° 2 “PARÁMETROS DE RESISTENCIA” CUADRO N° 2 PARÁMETROS DE RESISTENCIA 4. se presenta un resumen de los trabajos realizados. En el cuadro N° 3 “RESUMEN ESTRATIGRAFICO”. 2 CAPACIDAD ADMISIBLE DE CARGA Se ha determinado la capacidad portante del terreno basado en teorías que pueda emplear el proyectista en el cual el Ingeniero Estructural verificará las cargas transmitidas al terreno. con respecto al nivel de terreno.00 MUESTR NIVEL A FREÁTICO (m) DESCRIPCIÓN MATERIAL M–1 NO PRESENTA GRANO ARENOSO GRUESO Y ORIGEN CUARZOSO TIPO SP-SM MATERIAL ARENOSO M-2 NO PRESENTA GRANO GRUESO Y DE DE ORIGEN CUARZOSO TIPO SP-SM ANALISIS DE LA CIMENTACIÓN Se presenta a continuación el análisis de la cimentación. 5. PROF.00 0.2.20 0.20 . (m) 0.2..20 . se determinó que la profundidad de desplante de las zapatas de concreto simple correspondiente es de 1. Se ha determinado la capacidad admisible de carga en base a la formula de Terzaghi y Peck (1967): . 5.00 – 0.1 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN En base a los perfiles estratigráficos obtenidos de las excavaciones de las calicatas.20 0.20 mt.00 – 0.CALICATA C–1 C-2 5. efectuada considerando las características del terreno y el tipo de edificación a construir. La estimación de la capacidad portante se efectúa con fines de cimentación de edificaciones de hasta 02 pisos que ocupen no mas de 800m2 de área construida. y para C – 2 con un valor de ángulo de fricción interna igual a 33° y 0. que no alberguen maquinaria pesada o que vibren. La estructura de la edificación será del tipo aporticada con techos de luces no mayores a 7.50 mt. Para el cimiento corrido y una dimensión de 1.00 de cohesión sin considerar la napa freática.50 m para zapata rectangular como mínimo. arcillas limosas. con una profundidad de cimentación de 1.3 PROFUNDIDAD DE CIMENTACION Y CAPACIDAD PORTANTE ESTIMADA. un ancho de cimentación de 0.50 mts. Así mismo. La profundidad mínima de cimentación. arcillas arenosas.S. donde: qult = capacidad ultima de carga qadm = capacidad admisible de carga F. 5. qult = γ1 Df Nq Sq + 0. Df. Se han considerado las dimensiones de cimientos corridos y zapatas de concreto simple.00 de cohesión sin considerar la napa freática.S = factor de seguridad = 3 γ = peso unitario estimado . En ningún caso se cimentará sobre el relleno no controlado. se han considerado los factores de forma propuestas por Alexandra Sedmak Vesic.20 m x 1.5 γ2 B Nγ Sγ + Sc C Nc qadm = qult / F.para C – 1 con un valor de ángulo de fricción interna igual a 33° y 0. con elementos de soporte constituidos por muros y.20 mt. será la necesaria para llegar al material firme compuesto por arcillas inorgánicas de plasticidad media o pequeña. Vease los resultados en el cuadro N° 4 y N° 5 de “Capacidades Admisibles y Asentamientos”. teniendo como parámetro de base. gravas. Aplicaremos la formula: Si = q B ( 1 – μ2 ) Es donde : Si = Asentamiento probable (cm) μ = Relacion de Poisson Es = Modulo de elasticidad ( ton/m2 ) lf = Factor de forma ( cm/m ) q = Presion de trabajo B = Ancho de la cimentación ( m ) lf . esto también se cumple para profundidades de desplante mayores a los calculados. las propiedades elásticas del suelo aplicadas a las arenas. arcillas duras y rocas. suelos no saturados. para las zapatas correspondientes y cimientos corridos respectivamente. para las zapatas correspondientes y cimientos corridos respectivamente. 5.B = ancho de cimentación C = cohesión Df = profundidad de cimentación N = factores de carga S = factores de forma Toda modificación de la cimentación en forma creciente proporciona una mayor capacidad portante del terreno.4 CALCULO DE ASENTAMIENTO El cálculo de asentamientos se efectuó en base al método elástico. Vease la hoja de calculo en el cuadro N° 4 y N° 5 “Capacidades Admisibles y Asentamientos“. igual a : l / 500 = s / l donde : s = asentamiento l = longitud entre columnas s/l = distorsión angular Tomado como limite de seguridad para edificios en los que no son admisibles grietas (Normas Rusas). Por otro lado la zona en estudio se encuentra ubicada en la zona3 del Mapa de Zonificacion Sísmica del Perú. según la Escala de Mercalli Modificada. 6. es el factor suelo U =1.factor de amplificación Z =0. ASPECTOS SISMICOS De acuerdo a la información Sismológica en el departamento de Lima. Las fuerzas Sísmicas horizontales pueden calcularse de acuerdo a las Normas de Diseño Sismo Resistente según la siguiente relación. factor de zona sísmica.4g. de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E – 030 – Diseño Sismo Resistente. ver Anexo VI ( Mapa de Zonificacion Sísmica del Perú ). . para asentamientos admisible.5. se han producido sismos con intensidades promedio de VII – VIII.4. V= ZxUxSxCxP R donde: S =1.categoría de edificación Ts =0.9. periodo predominante C =2.5.Se tendrá en cuenta el criterio de daños en la estructura. perteneciente al MINISTERIO DE SALUD. cuyas dimensiones son: 1. en el distrito de Lurin.20m de ancho y 1. dando una resistencia del suelo de 2. seguido por material arenoso de granos gruesos y origen cuarzoso (SP-SM) de baja plasticidad.00 m de profundidad excavada. La cimentación que contempla la edificación es de una cimentación superficial con cimientos corridos y zapatas. el suelo encontrado esta constituido por un primer estrato de material removido con restos aislados de piedras pequeñas. el cual estuvo presente hasta 2. .10 kg/cm2 También en ese cuadro se observan los asentamientos que se producen debido a las cargas.50 de largo.0. 40 de la antigua panamericana sur.00 m de profundidad excavada.7. se presentan las capacidades de carga admisibles a 1. se encuentra ubicado en el Km. En la calicata C-2. de consistencia media. el cual estuvo presente hasta 2. En la calicata C-1. seguido por material arenoso de granos gruesos y origen cuarzoso (SP-SM) de baja plasticidad. se trasmitirán a través de columnas de concreto armado que nacen de las zapatas. provincia y departamento de Lima. de consistencia media. Las cargas de la estructura.20 m de profundidad de desplante de las zapatas rectangulares. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES La zona en estudio corresponde al “Centro de Salud Nuevo Lurin”. En el cuadro N° 4 de “Capacidades Admisibles y Asentamientos”. el suelo encontrado esta constituido por un primer estrato de material removido con restos aislados de piedras pequeñas. considerando un ancho de cimiento de 0. como factor de zona. utilizado para el diseño de las estructuras. se empleara un factor con un valor de S = 1. Los asentamientos calculados se encuentran dentro de los márgenes de tolerancia admisible. . que puedan reducir su capacidad portante. Se recomienda proteger adecuadamente la cimentación ante posibles fugas de agua y/o desagüe. En el cuadro N° 5 de “Capacidades Admisibles y Asentamientos”. dando una resistencia del suelo de 2.20 m de profundidad de desplante de los cimientos corridos.4g.5.50 m. También en ese cuadro se observan los asentamientos que se producen debido a las cargas.9 y Z = 0. se presentan la capacidad de de carga admisible a 1.10 kg/cm. Los resultados de este estudio son exclusivas para el proyecto. para un periodo predominante de Ts = 0. Para la determinación de la Fuerza Sísmica. 50 • Factor de seguridad : 2 qadm(Kg/cm ) 1..) Ancho de Cimiento Asentamiento (cm) 2.10 0.5 B (m.(m) B (m).RESUMEN DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION 1.67 Asentamiento (cm) 0.Estrato de apoyo de la Cimentación: Es arenoso de granos gruesos de baja plasticidad.2 Capacidad corrido qadm(kg/cm) 0.44 .Parámetros de diseño para la cimentación: Profundidad de la cimentación : 1.20m Presión admisible y asentamiento total: Prof.) Longitud Capacidad de Admisible Zapata rectangular 1.(m) 1.. tipo SP-SM. 2.20 L (m.Tipo de Cimentación: Cimientos Corridos y Zapatas aisladas..10 Admisible 2. 3.Ancho de Zapata rectangular 1.20 Prof. 5 γ2 B Nγ Sγ + Sc C Nc qadm = qult / FS DATOS DE ASENTAMIENTO : DATOS DE DISEÑO : q variable υ 0.0 cm/m Es 12000 ton/m2 ton/m Angulo de friccion interna: 33° Cohesión (Kg/cm ) : 0.843 Dimensiones de la zapata rectangular 1.CUADRO N°4 CAPACIDADES ADMISIBLES Y ASENTAMIENTOS CALCULO DE ASENTAMIENTO METODO ELASTICO CAPACIDAD ADMISIBLE Según TERZAGUI Y PECK ( 1967) : Si = q B ( 1 – υ2 ) lf / Es qult = γ1Df Nq Sq + 0.00 Stotal = Si + Sc Cc = 0.20 POR CONSOLIDACION Prof.843 Peso especifico de cimentación (gr/cm3): 1.30 lf 112.20 Sc= (Cc x Log ( σ1 / σ0 ) x H0) / (1+e0) Nivel freatico : Factor de seguridad : no presenta 2.243 .del fondo de cimentación (m) : 1.00 Peso especifico de sobrecarga(gr/cm3) : 1. 19 0.29 0..-La profundidad de cimentación de la zapata según planos es de 1.21 0.20 3.54 1.20 x 1.45 Nq = 30 Sq = 0.31 ( m) 0. Las dimensiones de la zapata rectangular de concreto como mínimo es de 1.CIMENTACION CON ZAPATAS AISLADAS FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA Nc = 41 Nq/Nc= 0.20m. .26 0.20 1.10 1.80 1.00 1.20 1.00 1.08 3.80 1.06 CUADRO DE CAPACIDADES ADMISIBLES CALCULO DE ASENTAMIENTOS COTA RELATIVA Desplant Ancho de qult qadm e cimentaci (kg/cm ) Df(m) ón B (m) 0.10 0.82 2.20 q Si Stotal (kg/cm ) (Kg/cm2) (cm) (cm) 1.82 2.50m.20 1.16 0.09 Tan φ = 0.54 1.20 NOTA.08 Ny = 20 Sy = 0.73 FACTORES DE FORMA Sc = 0.64 4. según plano de cimentación La capacidad admisible se incrementa con la profundidad. el cual se apoyara sobre suelo arenoso de granos gruesos. ANEXOS ANEXOS I : PLANOS CONTENIENDO : LOCALIZACIÓN UBICACIÓN DE CALICATAS PERFIL ESTRATIGRAFICO ANEXO II : REGISTRO DE EXCAVACIONES ANEXO III : ENSAYOS DE LABORATORIO ANEXO IV : MAPA DE ZONIFICACIÓN SISMICA DEL PERU ANEXOS V : LINDEROS LOTIZACIÓN . ANEXO PLANO DE LOCALIZACIÓN I . . PLANO DE UBICACIÓN DE CALICATAS . . PLANO ESTRATIGRAFICO . . ANEXO REGISTRO DE EXCAVACIONES II . . A N E X O III ENSAYOS DE LABORATORIO . A N E X O IV MAPA DE ZONIFICACION SISMICA DEL PERU . . ANEXO PLANO DE LINDEROS V . . PLANO DE LOTIZACIÓN .