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Estudio de Mecánica de Suelos
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Estudio de Mecánica de Suelos para Instituciones Educativas, Esquemas y mapas conceptuales de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos
El objetivo del estudio de mecánica de suelos (ems) es identificar el tipo de suelo en el terreno donde se ubica la institución educativa, determinar la presión admisible del terreno, el asentamiento del mismo, así como definir los diversos parámetros sísmicos necesarios para la evaluación estructural. El documento detalla el procedimiento a seguir, incluyendo los trabajos de campo y gabinete, los puntos de investigación, la identificación del tipo de suelo, los ensayos de laboratorio requeridos, y las consideraciones complementarias en caso de suelos expansivos, arcillosos saturados, licuables o colapsables. Además, se especifican los requisitos normativos, los resultados de los ensayos, las conclusiones y recomendaciones del estudio. Fundamental para el diseño y construcción de infraestructura educativa, garantizando la seguridad y estabilidad de las edificaciones.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
2021/2022
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Requerimientos técnicos mínimos de un
Estudio de Mecánica de Suelos
ÍNDICE
4.2.3. Perfiles Estratigráfico: ... .. .......... .. .... ... ... ........................................ 1O
4.2.4. Resultado de ensayos: ..... ... ... .. .. ..... .. ....... ........ ... .. .... .. .. ....... ... ..... 1O
- Objetivo del estudio:
- Normas y reglamentos :
- Procedimiento
- Trabajos a realizar:
- 4.1. Trabajos de campo:
- 4.1 1. Puntos de investigación:
- 4.1.2 Identificación del tipo de suelo:
- 4.1.3. Toma de muestras:
- 4.1 .4. Ensayos de laboratorio:
- 4.1.5. Levantamiento fotográfico :
- 4.2. Trabajos de gabinete:
- 4.2.1. Memoria descriptiva:
- 4.2.2 Plano de Ubicación y distribución de puntos de investigación:
- 4.3. Consideraciones complementarias: 4.2.5 Registro fotográfico : 1O
- Entregables:
perJuIcI0 alguno a la edificación; en todo caso, deberán restituir a las condiciones inicialmente encontradas.
Los trabajos de campo serán dirigidos directamente por el Profesional Responsable (PR) que suscribe el EMS, no pudiendo delegar en terceros tal responsabilidad, sustentado en una Constancia emitida por el funcionario responsable de la institución educativa, la cual debe incluirse como anexo.
Dentro de los trabajos de campo se realizaran a todas las calicatas la descripción e identificación de suelos visual manual de acuerdo a la NTP 339.150. Además realizar el ensayo estándar para obtener la densidad y peso unitario del suelo in situ o en laboratorio, respetando lo establecido en las Tablas 2, 4 y 5 de la norma E.050, corroborándose mediante la presentación de fotografías para su validación correspondiente.
4.1.1. Puntos de investigación:
La cantidad de puntos de investigación para cada local educativo es de cinco (05) y que a su vez respete el artículo 15 (Programa de exploración de campo y ensayos de laboratorio) de la Norma Técnica
E.050 "Suelos y cimentaciones" (en ningún caso, será menor a tres
La investigación de campo se realizará mediante calicatas, zanjas u otras técnicas de exploración descritas en el artículo 14 (Técnicas de exploración de Campo para ITS y EMS) de la norma E.050, que permitan la observación directa del terreno, así como la toma de muestras y la realización de ensayos in situ que no requieran confinamiento, según la "Guía normalizada para la caracterización de campo con fines de diseño de ingeniería y construcción", NTP 339. (ASTM D 420).
Es importante que la distribución de calicatas y/o zanjas procure el mayor conocimiento del suelo, por lo que la distribución debe ser en forma de malla. En todo caso, la distribución propuesta deberá incluirse en el Plan de trabajo, para que sea comentada oportunamente por la Entidad.
La profundidad de cada calicata deberá obedecer a lo indicado en la Norma Técnica E.050 "Suelos y cimentaciones", en el presente caso se excavará a 3.50 m. de profundidad a partir del terreno natural, si en casos de encontrarse el nivel freático y dificulta su exploración del suelo, se podrá utilizar posteadora manual con el fin de explorar hasta la - profundidad- deseada ;-además el - material proveniente de- las excavaciones deberá de depositarse a no menos de 1.5 m del borde de las mismas, también se deberá de dar protección del perímetro de cada excavación de calicata, mediante el uso de acordonamiento (líneas de advertencia), mallas y/o similares, complementando con avisos de advertencia, haciendo referencia a la excavación abierta brindando todas las medidas de seguridad bajo la responsabilidad del PR.
El Consultor tiene la obligación de brindar la seguridad y tomar todas las precauciones necesarias a fin de evitar accidentes en los trabajos de excavaciones de las calicatas, cumpliendo obligatoriamente con la
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protección a los trabajadores ante cualquier derrumbe de material que pudiese caer o rodar desde una de las caras de la excavación o hacia el interior de la misma, utilizando sistema de protección como apuntalamientos diseñados para evitar derrumbes, pantallas o escudos de protección (denominada jaula, faja de protección, entibados), además el personal de trabajo deberá de contar en todo momentos con sus implementos de seguridad personal EPPs y Equipos de Seguridad Colectiva EPC.
Culminado los trabajos de exploración del terreno, mediante las excavaciones de las calicatas, el consultor rápidamente deberá de dejar el terreno en las mismas condiciones o similar acabado de acuerdo a lo encontrado, debiendo rellenar las excavaciones de las calicatas con el uso del mismo material propio extraído, previa compactación por capas de 30 cm como máximo, utilizando un pisón de concreto o equipo liviano de compactación.
El Consultor es responsable de contratar las pólizas de seguros necesarias para la cobertura de riesgos de todas las personas involucradas en los trabajos de campo. Así mismo, es responsable de la implantación de lo establecido en la Ley Nº 29783, Ley de Seguridad y Salud en el Trabajo, debiendo proveer al personal y entre otros, todos los equipos de protección personal, de conformidad con la legislación vigente.
4.1.2. Identificación del tipo de suelo: Para determinar las características del suelo , es necesario realizar los ensayos de campo y/o laboratorio idóneos más la definición de cuáles son los aplicables, está en función del tipo de suelo en estudio.
En ese sentido , es necesario que una de las primeras actividades del Consultor al iniciar los trabajos de campo, sea determinar el tipo de suelo, de manera de determinar los ensayos aplicables según el tipo. Ello debe ser concordante con el criterio sobre la aplicación y limitaciones de ensayos debe ser adquirido de la Tabla 3 de la norma E.050.
4.1.3. Toma de muestras:
De cada calicata , se obtendrán dos (02) muestras como mínimo, las muestras deben ser tomadas a los estratos más representativos. Cuando los suelos sean gravas o arenas, se tomarán muestras alteradas en bolsa de plástico (Mab) , según la NTP 339. 151 (ASTM
- , manteniendo inalterada la granulometría del suelo en su estado natural al momento del muestreo. Cuando los suelos sean arcillas o limos, se tomarán muestras inalteradas en bloque (Mib) o en tubo de pared delgada (Mit) , según NTP 339. 151 (ASTM 0-4220 o NTP 339 .169 (ASTM 0-1587) , respectivamente. Sobre estas muestras deberán realizar los ensayos generales, según se indica en el numeral siguiente.
Las muestras serán representativas , siendo como mInimo una muestra antes de los 1.50 m de profundidad y las muestras restantes
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encontrada, ensayos de campo, entre otros, con un mínimo de 6 fotografías por cada sondaje exploratorio.
4.2. Trabajos de gabinete:
Sin ser limitativo, con base en los trabajos de campo, y según se indica en la Norma Técnica E.050 "Suelos y cimentaciones" en su artículo 16, el Consultor (PR) emitirá el Informe del Estudio de Mecánica de Suelos, el cual se describe líneas abajo:
4.2.1. Memoria descriptiva: Los trabajos de campo y de gabinete deben documentarse en la presente Memoria descriptiva, debiendo como mínimo:
- Resumen de las condiciones de cimentación, el cual como mín imo deberá contener: ✓ Tipo de cimentación. ✓ Estrato de apoyo de la cimentación. ✓ Parámetros de diseño para la cimentación (profundidad de la cimentación , presión admisible, factor de seguridad por corte y asentamiento diferencial o total). ✓ Parámetros de diseño para la edificación (factor de suelo, periodo según tipo de suelo). ✓ Agresividad del suelo a la cimentación. ✓ Recomendaciones adicionales
- Información previa: detallar la información recibida de quien solicita el EMS y de la recolectada por el PR.
- Descripción del área de estudio: indicar ubicación del área de estudio, región, provincia , distrito, centro poblado, zona rural, etc. así como una breve descripción del lugar teniendo en cuenta el área de terreno y sus linderos. Adjuntar mapa de la zona y Plano de ubicación y localización.
- Datos generales de la zona: indicar usos anteriores del terreno (cultivo , cantera, relleno sanitario, etc.), como también de las construcciones antiguas, restos arqueológicos u obras semejantes que relacionados al EMS. Además, incluir los datos relevantes sobre los EMS realizados en los terrenos colindantes, así como también una breve descripción del tipo y estado de las estructuras de las edificaciones colindantes (número de pisos incluidos sótanos, tipo y estado de las estructuras y de ser posible tipo y nivel de cimentación). ., Acceso al área de estudio: describir el acceso al área de estudio y los medios de transporte existentes en la zona, así como el tiempo aproximado de llegada al lugar de las localidades más importantes. ., Condición climática y altitud de la zona : describir las condiciones climáticas del lugar que permitan definir el tipo de edificaciones a proyectar, así como sus obras exteriores y otros. Asimismo, informar sobre la temperatura media, máximas y mínimas, la altura sobre el nivel del mar, así como los periodos más óptimos para la construcción
º Evaluación geológica: describir la geología local de la zona en
estudio y definir las unidades geológicas. Evaluación de los
fenómenos de geodinámica externa y recomendaciones de mitigación.
- Evaluación geomorfológica: describir la geomorfología local de la zona en estudio.
- Sismicidad: en concordancia con la Norma Técnica E.030 Diseño sismo resistente, proporcionar -como mínimo- el Factor de zona (Z), el Factor de Suelo (S) y el Período que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo Tp(s) y TL(s).
- Exploración de campo: describir los puntos de investigación (calicatas, trincheras, perforaciones y auscultaciones), así como de los ensayos efectuados en campo, con referencia a las normas empleadas.
- Ensayos de laboratorio: describir los ensayos efectuados, con referencia a las normas empleadas.
- Caracterización geotécnica: describir los diferentes estratos que constituyen el terreno investigado indicando para cada uno de ellos: origen, nombre y símbolo del grupo del suelo, según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), plasticidad de los finos, consistencia, compacidad, humedad, color, tamaño máximo y angularidad de las partículas, olor, cementación y otros comentarios (raíces, cavidades, etc.)
- Nivel de la napa freática: precisar la profundidad de la napa freática, indicando la fecha de medición y comentarios sobre su variación en el tiempo.
- Análisis de la cimentación: describir las características físico- mecánicas de los suelos que controlan el diseño de la cimentación. Análisis y diseño de solución para cimentación. Se incluirá memorias de cálculo en cada caso, en la que deberán indicarse todos los parámetros utilizados y los resultados obtenidos. Se incluirá como mínimo: ✓ Memoria de cálculo. Los criterios y valores asumidos deben sustentarse técnicamente. ✓ Tipo de cimentación y otras soluciones si las hubiera. Así mismo, profundidad y características de las cimentaciones de edificaciones existentes. ✓ Profundidad de cimentación (Df). ✓ Determinación de la carga de rotura al corte y factor de seguridad (FS). Se deberá de realizar un cuadro de capacidades de carga admisible para varios tipos de cimentación (zapatas cuadradas, rectangulares, corridas y del tipo platea de cimentación), tomando anchos variables para las zapatas (0.6 m, 1.0 m, 1.5 m, 2.0 m, 2.50 m y 3.0 m); para el tipo platea se deberá tomar anchos del lado menor de 5. m y 7.0 m y ael laao mayor ae 121-.0 m y 21.0 m. En toaos los casos, se utilizará un Factor de Seguridad F.S = 3. El análisis se efectúa tanto para futuras edificaciones como para las existentes. Ello en atención a los artículos 20, 21 y 22 de la norma E.050). ✓ Estimación de los asentamientos (en atención al artículo 17, 18 y 19 de la norma E.050) que sufriría la estructura con la carga aplicada (diferenciales y/o totales). El Consultor deberá de reportar el nivel de asentamiento o deformación esperada del terreno en función del esfuerzo actuante y la geometría del sistema de fundación seleccionado. Por otro lado, se deberá
considerando para ello el planteamiento arquitectónico (si existiese), precisando la cota en relación al BM de referencia utilizada (si existiese), y empleando la nomenclatura mostrada en la Tabla 7 de la norma E.050.
Nota: Loa planos pueden considerar desarrollarse siguiendo lo indicado en los Anexo Nº 02: "Parámetros para el desarrollo de planos".
4.2.3. Perfiles Estratigráfico: En cada punto de investigación, se mostrarán los diferentes estratos que constituyen el terreno en estudio, indicando para cada uno de ellos: origen, nombre y símbolo del grupo del suelo según el sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS), plasticidad de los finos, consistencia o densidad relativa, color, tamaño máximo y angularidad de las partículas, olor, cementación y otros comentarios (raíces, cavidades, etc.).
En forma complementaria, con base en la ubicación de los puntos de investigación, y lo descrito en el párrafo anterior, se desarrollarán un plano que contenga como mínimo cuatro (04) perfiles estratigráficos entre calicatas, siendo dos (02) longitudinal y dos (02) transversal de tal manera que conecte entre calicatas, considerando la simbología de suelos de la Figura 3 de la Norma E.050 y además con una escala adecuada para su visualización correspondiente.
Nota: Loa planos pueden considerar desarrollarse siguiendo lo indicado en los Anexo Nº 02: "Parámetros para el desarrollo de planos".
4.2.4. Resultado de ensayos:
Se incluirán los registros completos de todos ensayos de campo y laboratorio, según los ensayos requeridos, así como los comentarios correspondientes a los resultados obtenidos. Se resalta que los certificados deberán contener la firma del jefe de laboratorio y del ingeniero especialista en Geotecnia, y deberán contener el nombre del laboratorio, dirección, teléfono, correo, para la verificación correspondiente.
4.2.5. Registro fotográfico:
Con base en el Levantamiento de fotográfico, se desarrollará un registro- fotográfico, donde se- ilustrarán los trabajos de_campo. Se desarrollarán esquemas en planta, donde se marque la ubicación y dirección de cada toma, incluyendo un número correlativo que debe coincidir con la numeración al pie de cada fotografía.
Nota: El registro fotográfico puede considerar desarrollarse siguiendo lo indicado en el Anexo Nº 06: "Parámetros para el desarrollo de fotografías".
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4.3. Consideraciones complementarias:
En forma complementaria , si se presentase los siguientes casos , el Consultor (PR) debe ejecutar las pruebas y ensayos adicionales previa aprobación de La Entidad.
Para realizar dichos estudios complementarios, El Consultor (PR) deberá comunicar a la Entidad el día y hora que se efectuaran los ensayos especiales IN SITU, con un plazo no menor a cinco (5) días de realizar dichos ensayos, donde será obligatorio que el especialista Geotécnico de la Entidad y del Consultor se encuentren "in situ", para la ejecución del ensayo especial, bajo su aprobación mediante un protocolo de ensayo.
Los estudios complementarios a considerar, de acuerdo a lo previsto en el primer entregable son los siguientes:
a) Estrato rocoso: En caso que las cimentaciones se encuentren sobre roca, se deberá realizar ensayos para la verificación de la calidad de la roca, donde se deberá utilizar la extracción del núcleo de la roca (muestra con diamantina) e indicar la calidad de la roca mediante el método del RQD y realizar tres (03) ensayos como mínimo para conocer sus propiedades de resistencia y capacidad de carga admisible en ella. b) Suelos expansivos: En zonas que se encuentren suelos cohesivos y plasticidad alta (CH) , se deberá evaluar el potencial de expansión mediante el ensayo Expansión unidireccional, según NTP 339. (ASTM-D4546), empleando un edómetro (consolidómetro) en laboratorio, determinando el hinchamiento unidimensional del suelo cohesivo, donde las muestras utilizadas deberán de ser obtenidas de pozos a cielo abierto, en condición inalterada del tipo Mib o Mit, de acuerdo al Artículo 37 (Suelos expansivos) de la norma E.O5O. Se requerirá como mínimo tres (03) ensayos. c) Suelos arcillosos saturados: En casos que se encuentre un estrato arcilloso, se deberá de realizar el ensayo por Consolidación unidireccional, según NTP 339.154 (ASTM-D2435), empleando un edómetro (consolidómetro) en laboratorio, determinando el esfuerzo de
pre consolidación, el asentamiento por consolidación primaria y
secundaria , donde las muestras utilizadas deberán de ser obtenidas de pozos a cielo abierto, en condición inalterada del tipo Mib o Mit, de acuerdo al Artículo 37 (Suelos expansivos) de la norma E.O5O. Se requerirá como mínimo tres (03) ensayos. Además a lo indicado en el párrafo anterior, se requerirá tres (03) ensayos normalizados de corte por veleta en campo , según NTP 339.168 (ASTM-D4648). d) Suelos licuables: En zonas donde se encuentren suelos granulares finos y algunos suelos cohesivos (arena fina, arena limosa, arena arcillosa, limo arenoso no plástico o grava empacada en matriz constituida por algunos de estos materiales anteriores) ubicados bajo la napa freática, se deberá de realizar el análisis de potencial de licuación por el método de Seed e ldriss, bajo el ensayo del SPT hasta encontrar suelo denso , de acuerdo al Artículo 38 de la Norma E.O5O. Se requerirá como mínimo tres (03) ensayos. e) En casos que las edificaciones estén ubicados en terrenos próximos o sobre taludes , la capacidad de carga debe de ser calculada teniendo en cuenta la inclinación de la superficie y adicionalmente deberá verificarse la estabilidad del talud, donde el factor de seguridad mínima en
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archivadores blancos, tamaño A4 , plastificados, siguiendo (recomendablemente) lo indicado en el Anexo Nº 07: "Parámetros para la presentación de archivadores".
Adicionalmente, se entregarán dos (02) CD's o dos (02) USB con el contenido organizado en carpetas siguiendo la misma numeración y nombre de la versión impresa. Las carpetas contendrán los archivos digitales en formato editable (archivo nativo) y en PDF escaneado de la versión impresa con la firma y sello de los profesionales.
La versión impresa contendrá únicamente hojas formato A4 de 80 gramos. En el caso de planos u otros archivos en tamaños distintos a A4, se presentará la versión original sellada y firmada escalada al A4, con una firma y sello adicional.
B. "Informe Complementario de Estudio de Mecánica de Suelos": para cada Institución Educativa , se entregará un informe de las pruebas o ensayos
complementarios identificados y probados previamente en el "Informe de
Estudio de Mecánica de Suelos" el cual tendrá el siguiente contenido:
Resumen ejecutivo. Antecedentes. Objetivos. Plano de Ubicación y distribución de puntos de investigación. Resultado de ensayos de campo y laboratorio Conclusiones y Recomendaciones Registro fotográfico. Anexos : a. Constancia de dirección de trabajos de campo , por parte del PR, emitida por la institución educativa y/o protocolo de ensayo emitida por el profesional Geotécnico de La Entidad. b. Copia de certificados de calibración de los equipos empleados en los ensayos de campo y laboratorio. c. Fotografías y/o videos; todas las realizadas (sólo en formato DVD o CD). d. Hojas de cálculos y/o Archivos de Programas (digitales) en caso sean Utilizados.
Cada entregable con cada local educativo estará en tomos distintos y se entregará en la cantidad de dos (02) copias impresas, debidamente firmadas y selladas por el ingeniero civil responsable, según lo indicado en los requerimientos técnicos de cada uno de los estudios básicos.
Nota: Se entregará en archivadores blancos, tamaño A4, plastificados, siguiendo (recomendablemente) lo indicado en el Anexo Nº 07: "Parámetros para la presentación de archivadores".
Adicionalmente , se entregarán dos (02) CDs o dos (02) USB con el contenido organ izado en carpetas siguiendo la misma numeración y nombre de la versión impresa. Las carpetas contendrán los archivos digitales en fo rmato editable (archivo nativo) y en PDF escaneado de la versión impresa con la firma y sello de los profesionales.
La versión impresa contendrá únicamente hojas formato A4 de 80 gramos. En el caso de planos u otros archivos en tamaños distintos a A4, se presentará la versión original sellada y firmada escalada al A4, con una firma y sello adicional.