Estudio de Suelos Planta Farmacéutica Lince, Lima

ESTUDIO DE SUELOS
Norma técnica de edificación E.050
Planta farmindustria
EMS/097 – febrero 09 2 005
Av. MARISCAL MILLER Nº 2151
LINCE - Lima
Laboratorio de Mecánica de Suelos
Universidad Nacional Agraria “La Molina”
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Calle las Cerecitas Mz. K3 Lt. 28 Urb. Manco Inca, San Juan de Lurigancho, Teléfonos: 9849-3779
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ESTUDIO DE SUELOS
PLANTA FARMINDUSTRIA
INDICE
RESUMEN Y CONCLUSIONES
1.0
2.0
Pág. 4
ASPECTOS GENERALES
6
1.1
Contenido del informe
6
1.2
Limitaciones
6
1.3
Características estructurales del proy. Arquitectónico
6
CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA
7
2.1
Ubicación
7
2.2
Descripción del lugar
7
3.0
CONDICIONES CLIMÁTICAS
7
4.0
GEOLOGÍA Y GEOTECNIA
8
4.1
Geología local
8
4.2
Sismicidad del área de estudio
8
4.3
Fuerza sísmica horizontal
9
4.4
Geodinámica externa
10
TRABAJOS EFECTUADOS
10
5.0
5.1
Exploración de campo
10
5.2
Ensayos de laboratorio
11
6.0
PERFIL DEL SUELO
12
7.0
PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREÁTICO
12
8.0
CONDICIONES DE CIMENTACIÓN
12
9.0
10.0
8.1
Profundidad de cimentación
13
8.2
Tipo de cimentación
13
8.3
Capacidad admisible de carga
13
8.4
Cálculo de asentamiento
15
EMPUJE DE TIERRAS
15
BIBLIOGRAFÍA
17
-2-
_________________________________________________________________________________________
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ANEXOS
Anexo I:
Perfiles estratigráficos de exploraciones
Anexo II:
Ensayos de laboratorio
Anexo III:
Láminas:

Ubicación del terreno

Ubicación de calicatas

Mapa Geológico de Lima

Mapa Geomorfológico de Lima
Fotografías
-3_________________________________________________________________________________________
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RESUMEN Y CONCLUSIONES
El presente Informe corresponde a un Estudio de Mecánica de Suelos
(EMS), solicitado por la Empresa Farmindustria SA, ubicado en Av. Mariscal
Miller Nº 2151, Distrito de Lince, Provincia de Lima, Departamento de Lima.
La exploración en campo
Para el presente estudio de suelos se ejecuto 1 calicata hasta una
profundidad de 3.00 metros, encontrándose el siguiente perfil estratigráfico:
 Losa de concreto, piso pulido. (L).
 Material de relleno, aislado de limo arenoso, con algunos restos de
ladrillo y grava (R).
 Grava mal graduada con arena, medianamente densa, ligeramente
húmeda, de color plomo claro con partículas sub redondeadas y bolonería
de tamaño máximo 12”. (GP).
La presente exploración de campo se llevo a cabo en el semisótano del
edificio que está a un nivel de -2.20 metros con respecto a la vereda del
ingreso principal (Av. Mariscal Miller.
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Condiciones de Cimentación
De acuerdo a la configuración estructural del edificio, las cargas actuantes, el
perfil estratigráfico del suelo y de conformidad con lo que establece la NTE
E-050, para el caso de cimentaciones superficiales, se concluye lo siguiente:
1.- La edificación esta cimentada
sobre zapatas aisladas y/o zapatas
conectadas, las mismas que estan desplantará sobre grava arenosa limpia
y a una profundidad mínima de 1.50 m. con respecto al nivel de falso piso
del semisótano.
2.- Para el diseño de la cimentación se adoptará una capacidad admisible del
carga del terreno igual a: Qadm=3.8 kg/cm2.
3.- En las excavaciones realizadas no se encontró presencia del nivel freático.
Lima, 9 de Febrero de 2 005
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1.0
ASPECTOS GENERALES
1.1
Contenido del Informe
La finalidad del presente estudio ha sido la de evaluar las características
geotécnicas del subsuelo de una edificación, de tres pisos más un
semisótano.
Este informe ha sido ejecutado de acuerdo al Reglamento Nacional de
Construcciones: Norma Técnica de Edificaciones E.050, Suelos y
Cimentaciones.
1.2
Limitaciones
Las conclusiones y recomendaciones incluidas en este Informe, así como
la descripción generalizada del perfil del suelo que presenta, están basadas
en el programa de exploración de campo, descrito en la sección respectiva, el
cuál ha sido efectuado de conformidad con la norma E.050 aludida en el
numeral anterior.
1.3
Características estructurales
El proyecto arquitectónico contempla una edificación de tres pisos más un
semisótano. La estructura de la edificación está diseñada mediante el
sistema dual de pórticos y muros de concreto armado, con losas aligeradas
armadas en una dirección,
cuyos
pesos propios y cargas vivas, serán
transmitidas al terreno de fundación a través de las zapatas aisladas, y/o
zapatas conectadas.
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Según la Norma Técnica de Edificación E.050 del Reglamento Nacional de
Construcciones, dado el caso se trata de una edificación de Tipo C.
2.0
CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA
2.1
Ubicación
El terreno de la Edificación “Planta Farmindustria”, está ubicado en Av.
Mariscal Miller Nº 2151, Distrito de Lince, Provincia y Departamento de Lima.
2.2
Descripción del lugar
El área de la edificación es de forma cuadrangular y presenta una topografía
plana.
3.0
CONDICIONES CLIMÁTICAS
Las cuencas peruanas de la vertiente del Pacífico presentan, normalmente,
los tres tipos de cuenca: húmeda, árida y semi-árida. Mientras no reciban la
influencia del “fenómeno del niño”, el complejo hidrológico funciona dentro de
los límites normales.
De acuerdo al sistema de clasificación del medio ambiente (L. Holdridge), el
clima en la zona corresponde a Desierto Desecado-Tropical (dd-s), siendo
sus temperaturas media anual máxima de 18ºC y media anual mínima de
14ºC (Senamhi).
El clima durante los meses de invierno se caracteriza por la ocurrencia de
finas precipitaciones, conocidas como garúas y cielos nubosos. La humedad
relativa media varía entre 85% y 98%.
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4.0
GEOLOGÍA Y GEOTECNIA
4.1
Geología local
La ciudad de Lima se ubica, principalmente, sobre un depósito de origen
fluvio-aluvial de características heterogéneas, perteneciendo a la edad
cuaternaria los conos de deyección de los ríos Rímac y Chillón. Existen
colinas que rodean la ciudad, que son rocas intrusivas
del Cretáceo. La
mayor parte de la ciudad está en zona plana. Martínez Vargas (1986), en su
obra sobre la Geología de Lima, presenta un mapa simplificado de la misma.
El subsuelo predominante en la ciudad, es el conglomerado (mezcla de
bolones, grava y arena), que se encuentra en estados suelto a densos.
La Gran Lima se ubica sobre un relleno aluvial que alcanza espesores del
orden de los 400 metros, (J. Arce, menciona que el espesor máximo
alcanzado es de 600 metros en la zona de La Perla).
Asimismo, estudios geofísicos realizados en Lima han demostrado que tanto
el aluvial del Rímac como el del Chillón sobrepasan los 400 m. de espesor.
4.2
Sismicidad del área de estudio
Historia sísmica.- La fuente básica de datos de intensidades sísmicas
proviene del trabajo de Silgado (1978), quien describe los principales eventos
sísmicos ocurridos en el Perú. Los sismos más importantes ocurridos en el
área de estudio están consignados en el siguiente cuadro:
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Cuadro Nº 1
Principales TERREMOTOS ocurridos en el Perú a partir de 1940
Fecha
24-05-1940
Intensidad
VII-VIII MM
Profundidad
50 Km.
Epicentro
120 Km NO de LIMA
Impactos
179 muertos,
3500 heridos
24-08-1942
IX MM
60 Km.
110 Km. NO de NAZCA
30 muertos
17-10-1966
VIII MM
38 Km.
230 Km. NO de LIMA
100 muertos
31-05-1970
VIII-IX MM
64 Km.
230 Km. de LIMA
70 000
(HUARAZ)
muertos
03-10-1974
IX MM
Más de 500 Km.
90 Km. SO de LIMA
78 muertos
18-04-1993
VI MM
94 Km.
55 Km. NNE de LIMA
8 muertos,
55 heridos
4.3
12-11-1996
VII MM
33 Km.
135 Km. SO de NAZCA
17 muertos
23-06-2001
VII-VIII MM
33 Km.
82 Km. NO de OCOÑA 35 muertos
Fuerza sísmica horizontal
De acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E.030 sobre Diseño
Sismorresistente, la edificación a construir deberá estar diseñada para las
condiciones correspondientes a la Zona 3, al suelo tipo S2 y edificación tipo
C de la mencionada Norma, correspondiéndoles el Factor de Zona (Z=0.4), el
Factor de Suelo (S=1.2) y el Factor de Uso (U=1.0), respectivamente. El
valor asignado de periodo de vibración para el perfil de suelos encontrado es
Tp(S)=0.6.
Las fuerzas sísmicas cortantes en la base deben calcularse de acuerdo a las
Normas Peruanas de Diseño Sismorresistente E.030 según la siguiente
expresión:
H
ZUSC
P
R
El área estudiada tiene las siguientes características:
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Cuadro Nº 2
Parámetros
Valor
Factor de Zona 3 (Z)
0,4 g
Factor de uso (U)
1,0
Factor de Suelo (S)
1,2
Coeficiente sísmico (C)
2,5
Periodo predominante de vibración (Tp)
4.4
0,6 seg.
Geodinámica externa
Dentro de la geodinámica externa, no se tiene ninguna información detallada
de intensidades de sismos destructores. Los estudios sísmicos para la región
occidental del Perú, indican que para un período de recurrencia de 100
años y con una probabilidad del 63%, la aceleración máxima no excede los
470 gals. Es decir que pueden esperarse intensidades de IX a X en la
escala de Mercali Modificada, lo cual significa que podrían ocurrir
desprendimientos y caídas de material suelto ubicados en las laderas de las
quebradas, aunque de menor volumen que las transportadas por los huaycos.
La geodinámica interna del área esta representada por la sismicidad que en
forma general, se define como una exposición relativa del territorio a los
sismos.
5.0
TRABAJOS EFECTUADOS
5.1
Exploración de campo
El programa de exploración de campo, llevado a cabo, consistió en la
ejecución de 01 prospección física (calicata), excavadas a mano hasta una
profundidad máxima de 3.00 m.
Debe mencionarse que se limitó la profundidad de excavación, por lo
siguiente:
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 El fondo de las excavaciones demostró que el conglomerado denso
prosigue en mayor profundidad.
 Conocimiento del subsuelo de la zona, basado en exploraciones con fines
de zonificación geotécnica.
 Conocimiento de la geología de la ciudad de Lima (Martínez 1986).
Cuadro Nº 3
Calicata Nº
Profundidad (m.)
C-1
5.2
3.00
Ensayos de Laboratorio
Sobre las muestras representativas se realizaron ensayos de laboratorio para
determinar las propiedades índices de los suelos y sus parámetros de
resistencia.
Las muestras ensayadas en el laboratorio han sido clasificadas utilizando el
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS). Los ensayos fueron
realizados de acuerdo a las Normas Técnicas Peruanas (NTP) aprobadas por
el CTN de Geotecnia, asimismo por la American Society for Testing and
Materials (ASTM) y son los siguientes:
Cuadro Nº 4
Ensayos
Normas
Análisis granulométrico por tamizado
NTP 339.128:1 999
ASTM D 422
Contenido de humedad
NTP 339.126:1 999
ASTM D 2216
Clasificación unificada de suelos
NTP 339.134:1 999
ASTM D 2487
Descripción visual-manual
NTP 339.150:1 999
ASTM D2488
Densidad máxima
NTP 339.137:1 999
ASTM D 4253
Densidad mínima
NTP 339.138:1 999
ASTM D 4254
Densidad natural
NTP 339.143:1 999
ASTM D 854
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Después de realizados los ensayos de laboratorio en el Laboratorio de
Mecánica de Suelos de la Universidad Nacional Agraria “La Molina” se
obtuvieron los perfiles estratigráficos definitivos de los suelos, que se
consignan en el Anexo I.
6.0
PERFIL DEL SUELO
El perfil estratigráfico está formado por los siguientes materiales y tipos de
suelos:
 Losa de concreto, piso pulido. (L).
 Material de relleno, aislado de limo arenoso, con algunos restos de
ladrillo y grava (R).
 Grava mal graduada con arena, medianamente densa, ligeramente
húmeda, de color plomo claro con partículas sub redondeadas y bolonería
de tamaño máximo 12”. (GP).
7.0
PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREÁTICO
A la fecha (04-02-2 005), de la ejecución de los trabajos de campo y a la
profundidad investigada no se encontró presencia del Nivel Freático.
8.0
CONDICIONES DE CIMENTACIÓN
Para estimar la capacidad de carga admisible del suelo se han tomado en
cuenta las siguientes consideraciones:
1.- El subsuelo está conformado por una capa superficial de relleno aislado
de limo arenoso. El estrato subyacente está compuesto por una grava mal
graduada con arena (GP), medianamente densa de origen fluvio-aluvial
perteneciente al cono de deyección del río Rímac, que nos permite
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considerarlo como un suelo de buen comportamiento ante la solicitación
de cargas.
2.- La escasez de finos en el subsuelo determina un esfuerzo a la cohesión
nulo.
3.- El bulbo de presiones abarcará íntegramente el estrato gravoso.
4.- El estrato activo de cimentación tiene una d = 2.15 gr/cm3.
5.- Se efectuaron ensayos de densidad máxima y mínima con el cual se
determino una Dr = 60%
6.- Se adopta parámetros de: =34° de la grava arenosa.
7.- También se adopta un
Módulo de Elasticidad Secante
de: Es=950
kg/cm2.
8.1
Profundidad de Cimentación
La profundidad a la cual se encuentra apoyada la cimentación se encuentra
controlada por el estrato de grava arenosa. La profundidad mínima es de
1.50 m. con respecto al nivel de falso piso del semisótano.
8.2
Tipo de Cimentación
Para el presente caso por el tipo de cimentación superficial, será mediante
zapatas aisladas, y/o zapatas conectadas, por ser el tipo más adecuado
desde el punto de vista técnico y económico.
8.3
Capacidad Admisible de Carga
La capacidad admisible de carga para suelos granulares se ha determinado,
utilizando el Criterio de Terzaghi-Peck (1967) con factores de capacidad de
carga dados por Vesic (1973), según el cual la capacidad última de carga se
expresa para suelos con esfuerzo de cohesión nulo, mediante la siguiente
ecuación:
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Qult  cN c S c   1 D f N q  0,5 2 BN  S
Donde:
c
= Componente cohesiva del suelo

= Peso especifico del suelo sobre el cimiento.
Df
= Profundidad del cimiento.

= Peso especifico del suelo debajo del cimiento.
B
= Ancho del cimiento.
Sc, S
= Factores de forma (p/c cuadrada Sc = 1,3 y S = 0,8)
Nc Nq N = Factores de carga
Reemplazando valores tenemos:
Qult  1,80 1,50  29,44  0,5 1,95 1,10  41,06  0,8
Consideramos un factor de seguridad Fs = 3, para aplicarlo en la
determinación de la capacidad de carga admisible del suelo.
Qadm  Qult  Fs
Qadm  3,8kg / cm 2
Para los cimientos corridos aplicando también el Criterio de Terzaghi,
tenemos que la capacidad de carga admisible será:
Qult  cN c S c   1 D f N q  0,5 2 BN  S
Qult  1,80 1,50  29,44  0,5 1,95  0,60  41,06  0,8
Considerando el factor de seguridad Fs=3 tenemos que la capacidad de
carga admisible será:
Qadm  3,3kg / cm 2
8.4
Cálculo de Asentamiento
- 14 -
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La determinación de la magnitud de los asentamientos debe ser obtenida
mediante pruebas de carga directa. No obstante podemos obtener en forma
indirecta dicha magnitud, mediante la expresión:
H    
Donde:
H = Asentamiento total
 = Presión transmitida por las cargas
K
= Coeficiente de Balasto
En nuestro caso consideramos como presión máxima transmitida por las
cargas la capacidad de carga ultima: qult=11.47 Kg/cm2 y para este tipo de
suelo consideramos un Coeficiente de Balasto = 10 kg/cm3.
H = 11.47/10 = 1.15 cm.
Luego el asentamiento diferencial será: H/2 = 0.57 cm.
H   6mm
Este asentamiento disminuirá en el caso que el esfuerzo transmitido por las
estructuras al suelo de cimentación, sea menor que la capacidad de carga del
terreno.
9.0
EMPUJE DE TIERRAS
En el proceso de exploración de la calicata no se observaron problemas de
estabilidad en las paredes por efecto de arco. En caso de reforzamiento de
la obra deberán de tomarse las precauciones debidas para proteger las
paredes de las excavaciones y/o calzaduras con la finalidad de proteger y
evitar daños a terceros conforme lo indica la Norma E.050.
Los valores recomendados para la evaluación de los empujes laterales son
los siguientes:

 = 36°
- 15 -
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
 = 2,00 Ton/m3

Coeficiente de empujes de tierras activo Ka = 0,26

Coeficiente de empujes de tierras pasivo Kp = 3,85

Coeficiente de empujes de tierras en reposo Ko= 0,41

Coeficiente de fricción bajo la cimentación Tg δ = 0,6
Lima, 9 de Febrero de 2 005
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10.0
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
- 16 -
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Supervisión – Proyectos - Estudios
Bowles J. E. (1977), “Foundation Analysis and Design", Mc Graw Hill.
Das Braja M. (1984), "Principles of Foundation Engineering", Brooks/Cole
Engineering Division, Monterrey, California.
Lambe T.W. y Whitman R.V. (1969), "Soil Mechanics", John Wiley.
Peck
R.B.,
Hanson
W.E.
y
Thornburn
T.H.
(1974),
"Foundation
Engineering", John Wiley.
Vesic A. (1973), "Análisis de la Capacidad de Carga de Cimentaciones
Superficiales", JSMFD, ASCE, Vol. 99.
Terzaghi K. y Peck R.B. (1967), "Soil Mechanics in Engineering Practice",
John Wiley.
Reglamento Nacional de Construcciones; Norma Técnica de Edificación
E.050 “Suelos y Cimentaciones” Enero 1997 – Lima Perú.
Reglamento Nacional de Construcciones; Norma Técnica de Edificación
E.030 “Diseño Sismorresistente” Abril 2003 – Lima Perú.
E. Silgado Historia de los sismos más notables en el Perú (1513-1974)
Boletín Nº 43 del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico Lima, Perú 1992.
Norma Técnica de Edificación E.060 Concreto armado ININVI Lima.
Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones
I Congreso Estructural en Ingeniería Estructural y Construcción 4 y 5 de
Diciembre 1 998, ACI Capitulo Peruano.
- 17 _________________________________________________________________________________________
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ANEXOS
- 18 _________________________________________________________________________________________
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ANEXO I
PERFILES ESTRATIGRÁFICOS
DE EXPLORACIONES
- 19 _________________________________________________________________________________________
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ANEXO II
ENSAYOS DE LABORATORIO
- 20 _________________________________________________________________________________________
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Cuadro Nº 5
Clasificación SUCS
C-1
Mab-1
0.60-2.60
GP
C-1
Mab-2
2.60-3.00
GP
ENSAYO DE DENSIDAD RELATIVA
Dr (%) 
 d max
 dnat
n a t  d min
 ddmax
 d min  100
Donde:
d
= Densidad seca natural
d(max) = Densidad seca del suelo en su estado mas compacto
d(min) = Densidad seca del suelo en su estado mas suelto
Cuadro Nº 6
Calicata
Determinaciones de laboratorio
C-1
Muestra
Mab-1
Profundidad
0.60-2.60
m.
d
2.15
gr/cm3

2.33
%
d (min)
2.01
gr/cm3
d (max)
2.25
gr/cm3
Dr
60
%
- 21 _________________________________________________________________________________________
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ANEXO III
LÁMINAS
- 22 _________________________________________________________________________________________
Calle las Cerecitas Mz. K3 Lt. 28 Urb. Manco Inca, San Juan de Lurigancho, Teléfonos: 9849-3779
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FOTOGRAFIAS
- 23 _________________________________________________________________________________________
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Foto Nº 1. – Vista panorámica exterior.
Foto Nº 2. – Calicata C-1, vista interior.
- 24 _________________________________________________________________________________________
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