EMS SIBAYLLOHUATO ALTA

INFORME TÉCNICO
®
INFORME Nº 016 -2013- SOILTEST /LSAC/RML
ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON
FINES DE CIMENTACIÓN Y OTROS
SOLICITA:
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE KIMBIRI
PROYECTO:
“MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE
AGUA POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA DE
EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO
DE KIMBIRI – LA CONVENCIÓN - CUSCO”
LUGAR
DISTRITO
PROVINCIA
REGION
:
:
:
:
SIBAYLLOHUATO ALTA
KIMBIRI
LA CONVENCIÓN
CUSCO
Kimbiri, abril de 2013
1
INDICE
1.-
2.-
GENERALIDADES
1.1.-
ANTECEDENTES
1.2.-
OBJETIVO DE ESTUDIO
1.3.-
UBICACIÓN Y ACCESO AL ÁREA DE ESTUDIO
1.4.-
INFORMACIÓN DISPONIBLE
1.5.-
CONDICIONES CLIMÁTICAS E HIDROGRAFÍA
GEOLOGÍA, GEOMORFOLOGÍA Y SISMICIDAD
2.1.-
GEOMORFOLOGÍA Y GEOLOGÍA
2.2.-
ESTRATIGRAFIA REGIONAL
2.2.1.- PALEOZOICO
2.2.2.- CENOZOICO
3.-
4.-
5.-
6.7.-
2.3.-
GEOMORFOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA LOCAL
2.4.-
RIESGO GEODINÁMICO EXTERNO
2.5.-
SISMICIDAD
INVESTIGACIONES EFECTUADAS
3.1.-
TRABAJOS DE CAMPO
3.2.-
ENSAYOS DE LABORATORIO
3.3.-
CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL DE CORTE
ANALISIS DE LA CIMENTACIÓN
4.1.-
CAPACIDAD PORTANTE
4.2.-
ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS
4.3.-
PARÁMETROS DE DISEÑO SISMORRESISTENTE
RESUMEN DEL ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
5.1.-
CONDICIÓN DE CIMENTACIÓN
5.2.-
CÁLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE
ESTUDIO DE PERMEABILIDAD
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
REFERENCIAS
9.- ANEXO
8.-
2
2
2
3
3
5
5
5
7
7
9
10
10
11
12
12
13
13
15
15
16
16
17
17
17
18
21
22
23
2
CONTENIDO
1.-
GENERALIDADES
El Proyecto “MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y
DISPOSICION SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI –
LA CONVENCIÓN - CUSCO”, surge de la necesidad, de mejorar la calidad del servicio de
abastecimiento de agua potable y alcantarillado a la población de la comunidad Sibayllohuato
Alta, por ende mejorar la calidad de vida, es así que la Municipalidad Distrital de Kimbiri viene
formulando y ejecutando obras de saneamiento básico y agua potable, entre ellos el proyecto
arriba mencionado.
La Municipalidad Distrital de Kimbiri, por la gran importancia que tiene el Estudio de Mecánica
de Suelos (EMS) y Geotécnico, a través de la Unidad Formuladora de Estudios y Proyectos,
solicita realizar los estudios respectivos para el proyecto antes mencionado.
Para el desarrollo del presente Estudio se ha tomado como requisito técnico mínimos,
aquellos establecidos en la Norma E.050: Suelos y Cimentaciones del RNE - Reglamento
Nacional de Edificaciones aprobado por el Ministerio de Transportes Comunicaciones Vivienda
y Construcción mediante RESOLUCIÓN MINISTERIAL N 048-97-MT/15VC DEL 27 DE
ENERO 1997
1.1.-
ANTECEDENTES
En el Perú muchas veces se diseñan diversas estructuras, sin haber realizado un estudio
previo de Mecánica de suelos, en lo que respecta fundamentalmente a la cimentación, sin
determinar los factores que intervienen, por esta razón las estructuras que se diseñan muchas
veces no cumplen las expectativas estructurales, surgiendo diversos problemas rápidamente,
y muchas veces estas estructuras no logran su objetivo durante su vida útil. En tal sentido es
de necesidad prioritaria recomendar que para el diseño de toda estructura sea imprescindible
considerar el más mínimo detalle en cuanto a las propiedades físico-mecánicas del suelo.
1.2.-
OBJETIVO DE ESTUDIO
El estudio de mecánica de Suelos sirve para determinar el conjunto de características que
permitirá obtener una concepción razonable del comportamiento mecánico del suelo en
estudio.
El presente informe contiene los resultados y conclusiones del Estudio de Mecánica de Suelos
solicitado a SOILTEST por la Municipalidad Distrital de Kimbiri, de acuerdo con los
requerimientos del proyecto denominado “MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE
AGUA POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL
DISTRITO DE KIMBIRI – LA CONVENCIÓN - CUSCO”, que será emplazado en la localidad de
Sibayllohuato Alta.
El estudio tiene como base el conocimiento global de los suelos de la zona, características y
antecedentes del proyecto y la exploración geotécnica. Su objetivo es cuantificar las
propiedades geomecánicas del suelo, tales como capacidad de carga admisible, clasificación
sísmica, empujes de tierra y trabajabilidad del terreno. Además, a partir de los parámetros
obtenidos, se elaboran recomendaciones para definir sistemas de fundaciones,
procedimientos para excavaciones y las recomendaciones para el correcto diseño,
construcción y control de las obras
3
El estudio de mecánica de suelos se ha efectuado por medio de un programa de
exploraciones que incluyen los trabajos de campo (calicatas y perforaciones superficiales) y
ensayos de laboratorio necesarios para la definición de las propiedades físico-mecánicas y
geotécnicas de los suelos.
Es importante indicar que en el Presente estudio, se ha realizado la extracción de muestras de
01 calicata ampliadas la exploración con perforación superficial y 01 perforación superficial.
Para el desarrollo del presente estudio se ha tomado como requisitos técnicos mínimos,
aquellos establecidos en la Norma E050. Suelos y Cimentaciones, del Reglamento Nacional
de Edificaciones del Perú y que ha sido aprobada por el Ministerio de Transporte y
Comunicaciones, Viviendas y Construcción mediante Resolución Ministerial N 048-97MT/15VC del 27 de Enero 1997.
1.3.-
UBICACIÓN Y ACCESO AL ÁREA DE ESTUDIO
El área de estudio para el proyecto “MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA
POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO
DE KIMBIRI – LA CONVENCIÓN - CUSCO”, tiene la siguiente ubicación política:
Región
Provincia
Distrito
Lugar
:
:
:
:
Cusco.
La Convención.
Kimbiri.
Sibayllohuato Alta.
Su posición geográfica está comprendida entre las coordenadas 12º37´26.01” latitud sur y
73º45´17.89” longitud oeste, a partir del Meridiano de Greenwich, y altitud de 730 MSNM. Se
puede acceder a la zona del proyecto mediante La Carretera Vía Libertadores de Lima hacia
Ayacucho, Ayacucho-San Francisco por la red a red vial Ayacucho-San Francisco, San
Francisco–Kimbiri por el puente San Francisco, Kimbiri- Sibayllohuato Alta, por la trocha de
acceso Kimbiri – Sibayllohuato Alta. En una longitud total aproximado de 1,081.5 Km.
Tramo
Desde
Lima
Ayacucho
San Francisco
Kimbiri
1.4.-
Hasta
Ayacucho
San Francisco
Kimbiri
Sibayllohuato Alta
Tipo de vía
Distancia
Asfaltada
Afirmada
Pavimentada
Afirmada
890 Km.
175 Km.
0.5 Km
16 Km
INFORMACIÓN DISPONIBLE
La información cartográfica disponible para el área de estudio ha sido colectada en el Instituto
Geográfico Nacional (IGN) y en la Dirección de Catastro Rural del Ministerio de Agricultura,
acorde al detalle siguiente:
Carta Nacional del cuadrángulo de San Francisco a escala 1:100,000 (Hoja 26-o)
La información geológica a nivel regional disponible para el área de estudio ha sido colectada
en el Instituto Geológico Minero y Metalúrgico (INGEMMET), acorde al detalle siguiente:
Boletín 26-o: Geología del Cuadrángulo de San Francisco a escala 1:100,000 (INGEMMET)
La información geológica regional disponible para el área de estudio se presenta en la
presente lámina.
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PLANO GEOLÓGICO DE LA ZONA DEL PROYECTO, FIG. 1.4.1
LEYENDA
5
1.5.-
CONDICIONES CLIMÁTICAS E HIDROGRAFÍA
En términos generales el distrito de Kimbiri recibe una apreciable cantidad de lluvia,
considerándose como uno de las zonas más lluviosa de la región, se estima una precipitación
total anual de 1,275mm; sin embargo, la gran variación topográfica de la provincia y su
ubicación frente al húmedo de la selva, hacen que se presenten zonas muy secas y otras muy
húmedas; así se tiene que la zona más lluviosa se encuentra en la zona del Valle del río
Apurímac, donde se registran precipitaciones de hasta 3,000 mm; los flancos de las cordilleras
registran precipitaciones hasta de 2,100 mm.
La temperatura media anual de la provincia es de 15.4 °C, sin embargo la distribución espacial
de la temperatura es muy variable debido a las grandes diferencias topográficas, así las zonas
más frías se encuentran en la zona de Ocobamba con temperaturas medias de 15 °C,
mientras que las zonas más cálidas se encuentran en la zona del Valle del río Apurímac la
temperatura promedio es de 26ºC, que llegan como máximo a 32ºC (octubre a febrero) y con
mínimas de 19ºC (mayo a julio). El comportamiento térmico a lo largo del año no presenta
grandes variaciones, las temperaturas más bajas se registran en los meses de mayo, junio y
julio y las más altas en los meses de septiembre y octubre.
El criterio hidrológico, zonifica el paisaje de la provincia por cuencas, importante, ya que desde
el punto de vista dinámico, la cuenca constituye una unidad funcional que señala los procesos
direccionales del energético en el sistema geomorfológico. La cuenca se comporta como
sistema abierto, cuyos elementos son para este caso: los límites dados las divisorias de las
aguas, una red convergente de colectores y colector principal. El dinamismo del agua es un
factor importante por acción en el modelado de la superficie terrestre donde ejerce una acción
de acarreo y movilización de materiales de suspensión.
Hidrográficamente la zona de estudio esta disecada por numerosos valles y quebradas, por
los que drenan cursos de aguas siguiendo varios patrones de drenaje e íntimamente
relacionados a colectores mayores, de tal manera que estamos frente a la gran cuenca del
Apurímac.
2.-
GEOLOGÍA, GEOMORFOLOGÍA Y SISMICIDAD
2.1.-
GEOMORFOLOGÍA Y GEOLOGÍA
GEOMORFOLOGÍA
La Provincia de La Convención, presenta una configuración geomorfológico compleja, en
término macro podemos caracterizar tres grandes paisajes, la cordillera oriental, la faja sub
andina, y la cuenca de sedimentación del Apurímac.
La faja subandina, constituye una franja delgada de cerros alineada SE-NO en su primer
tramo, luego se alinea de E a O, para luego alinearse de SE – NO, conformada por cerros
truncados de altitud baja cortada valles moderadamente profundos.
La llanura amazónica, está constituida por una pequeña superficie ondulada y relativamente
sub horizontal que empieza al pie de subandina. Topográficamente presenta un relieve
colinoso y plano, con altitudes inferior a 1000 msnm, superficie ondulada, desnivel topográfico
inclinación uniforme de este sureste, además de una cadena de bajos, que se consideran una
transición hacia la faja subandina.
El área presenta dos grandes pisos morfológicos como son la Ceja de Selva y la Selva Alta
que a continuación se detallan.
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a).- Ceja de selva
Se ubica entre las cotas 800msnm a 2.000msnm donde las vertientes son abruptas y cubiertas
por bosques amazónicos. Este piso topográficamente es accidentado presentando cañones
estrechos y profundos con laderas de alta pendiente y que en algunos casos presentan
buzamientos de sus capas a favor de la pendiente, lo cual permite la presencia de zonas de
deslizamientos, derrumbes, etc.
Es importante por esto evitar la deforestación de las laderas pues ello provoca el quiebre del
equilibrio natural.
b).- Selva Alta
Enmarcada entre los 800msnm a 2.500msnm. Este piso morfológico presenta mejores
condiciones para la actividad agropecuaria pues presenta terrazas, penillanuras y llanuras, se
observan áreas de pendiente alta pero que reencuentra cubierta por mantos gruesos de
material residual (arcillas y limos con grava). Las terrazas se encuentran cubiertos por
vegetación las que controlan la erosión.
El desarrollo morfológico del área de estudio, es el resultado de los numerosos procesos
degradacionales y agradacionales, ocurridos a lo largo del tiempo, bajo condiciones
estructurales (fallas, pliegues) y climático particularmente. La degradación de los suelos y las
rocas es el proceso principal en el área de Estudio debido a la existencia de grandes
desniveles en el terreno, formando quebradas que buscan su drenaje natural hacia el sistema
pluvial principal del río Apurímac y el río Kempiri que finalmente desemboca en el Río Ene.
Entre los procesos modeladores del área se encuentra la erosión fluvial y los fenómenos de
geodinámica externa (huaycos, derrumbes y principalmente los deslizamientos).
GEOLOGÍA
La compleja configuración geológica de la provincia es prueba de constante evolución y
modelamiento del territorio desde el Paleozoico, continuando con el Mesozoico y adquiere su
forma definitiva cenozoico (aproximadamente hace 65 millones de años), a lo largo de años,
han ocurrido una serie de procesos diaspíricos (levantamientos hundimientos) lo cual ha
generado erosión y deposición de sedimentos que conforman la actual geología provincial.
Litológicamente la provincia de La Convención está conformada principalmente por rocas
paleozoicas en la zona montañas y a medida se aproxima a la zona de selva las rocas
terciarias son las dominantes la zona de selva baja están constituidas por suelos cretácicos
cuaternarios.
La zona de sedimentación del Apurímac está compuesta principalmente por la formación
Ipururo, litológicamente compuesta por intercalaciones de limoarcillitas, areniscas, y en capas
medianas de alteración de lodositas, conformando estructuras consolidadas deleznables.
Otra importante característica de la provincia es la presencia de intrusiones magmáticas que
ocurren en forma discontinua a lo largo su territorio, como actividad plutónica que aflora en
determinadas épocas geológicas desde el paleozoico hasta el terciario. Estas rocas
conforman batolito y/o macizos.
En términos generales la composición de estas unidades granitoides granodiorita, diorita y
tonalita, que le confieren dureza y resistencia al intenperismo, a excepción de sectores con
fuerte tectonismo.
Los depósitos cuaternarios principalmente se presentan en los fondos valles y las terrazas
bajas y medias del río Apurímac, esta formación caracteriza por presentar depósitos
sedimentarios de reciente composición litológica es básicamente gravas, arenas, limos y
materiales heterogéneos de sedimentos aluviales. Depósitos cuaternarios también se
encuentran en los valles de origen glaciar, acumulaciones compuestas, depósitos de roca
angulosa, englobada en una matriz de arena y arcilla.
7
2.2.-
ESTRATIGRAFIA REGIONAL
La estratigrafía a nivel regional se caracteriza por su complejidad, adquiriendo su compleja
configuración desde el paleozoico, continuando con el mesozoico y adquiere su forma
definitiva en el cenozoico y prolongándose hasta la actualidad.
Prueba de esta constante evolución, es la presencia de abundantes fallas recientes,
plegamientos y otras acciones tectónicas que evidencian el activo cinturón sísmico de la
cadena de los Andes. En el territorio de La Convención a lo largo de los periodos geológicos,
ocurren diversas fases de deposición y metamorfismo, lo que ha determinado sus actuales
características geomorfológicas y geológicas.
Litológicamente la Provincia de La Convención, consta de rocas paleozoicas que pasan
gradualmente de la cordillera hacia faja subandina, donde el mayor predominio esta dado por
rocas del paleozoico e intrusivos granitoides, en tanto que rocas terciarias ocupan las partes
meso andinas de la provincia, en tanto la selva baja es básicamente constituida por suelos
cretáceos y cuaternarios
El Proyecto, se desarrolla sobre dos formaciones geológicas de petrografía casi uniforme,
cuya posición crono estratigráfico se encuentra desde del Paleozoico (devoniano y carbonífero
inferior) y el Cenozoico (cuaternario reciente), conformado por material relativamente moderno
en proceso de consolidación.
A continuación se describen las diferentes unidades Geológicas que predominan a nivel
regional, que van desde el período, paleozoico y cuaternario reciente.
2.2.1.- PALEOZOICO
El Paleozoico está constituido por la unidad del sistema Devoniano y Carbonífero Inferior.
El paleozoico en el Perú se conoce desde antes de la finalización de los años 1800, se
encuentra en afloramientos continuos desde la frontera Perú- Bolivia ocupando especialmente
la Cordillera Oriental, y se prolonga a lo largo de ésta hasta la frontera Perú-Ecuador;
constituyen relativamente las rocas más antiguas y como tal han soportado las sucesivas
tectónicas, resultando de esta manera afloramientos de dificultosa percepción debido a la
disposición desordenada de sus sedimentos.
En el área de estudio ocupa parte del flanco este de la Cordillera Oriental y Faja Subandina.
Estas unidades forman parte de la cadena herciniana del ramal Peruano-Boliviano cuyas
características son marcadamente similares desde la Cordillera Vilcabamba hasta
Apolobamba (frontera Perú-Bolivia), que afloran formando grandes secuencias alargadas
orientadas en dirección andina, que constituyen macizos los que de alguna manera controlan
la sedimentación del Mesozoico.
A. GRUPO SAN JOSÉ OI-sj (Ordoviciano inferior)
Se puede decir que a este grupo se le puede encontrar ampliamente en la Cordillera Oriental
aflorando principalmente en la margen izquierda del río Apurímac y afluentes como Río Santa
Rosa, Llochegua, así como también en las nacientes de los ríos del margen izquierda del río
Apurímac; es una secuencia de pizarras que se encuentran expuestas a lo largo del valle del
río Apurímac. Siendo elevado a Grupo por DE LA CRUZ N. (1996).
Litológicamente en el Grupo San José se pueden diferenciar dos unidades, una inferior
constituida por una secuencia homogénea de pizarras ampelíticas, en capas delgadas
tabulares, con laminación y fuerte fracturamiento presentando algunos niveles de filitas, esta
secuencia tiene una coloración oscura, con pátina por oxidación de la pirita diseminada. La
secuencia superior constituida por pizarras en capas delgadas y laminación interna paralela,
intercalada con areniscas de grano fino en capas delgadas a medianas de color beige a gris
oscuro presentando fósiles; morfológicamente es suave, en los cortes de quebradas y valles
profundos se forman gargantas y escarpas casi verticales e incluso ocasionan zonas de
inestabilidad por la baja competencia de la roca, esto se observa aguas arriba del río
Apurímac a la altura de Lima tambo, Naranjal.
8
B. FORMACIÓN SANDIA DS-s (Ordoviciano Superior)
Según LAUBACHER G. (1973), esta unidad está conformada por cuarcitas
y pizarras que afloran en el valle del río Sandia y en la Cordillera Oriental en menor porcentaje
que el Grupo San José. Localmente se pone en evidencia en la margen derecha del río
Apurímac (cuadrángulos de San Francisco, Llochegua), ampliamente en la Cordillera Oriental
(cuadrángulo de Calangato y Timpia), en el S y SO del cuadrángulo de Río Picha; esta unidad
morfológicamente sobresale debido a su composición litológica. En los lugares accesibles
(margen derecha del Río Apurímac) aflora esta unidad siguiendo un rumbo NO, también en las
cabeceras del Río Picha, en el cuadrángulo del mismo nombre, se pudo diferenciar dos
miembros:
Miembro inferior
Constituida en la base por un paquete sobresaliente y resistente de cuarcitas de color gris
claro, a blanquecino en capas gruesas y medianas, tabulares, de grano fino a grueso, se
intercalan con areniscas micáceas de laminación paralela; hacia el tope predomina una
intercalación de capas delgadas con cuarcitas grises oscuras, verde grisácea y gris clara, de
grano fino, en capas de contacto onduladas y niveles lenticulares de areniscas producto de las
estructuras de sobrecarga. Este miembro inferior presenta con mayor frecuencia vetillas y
vetas de cuarzo lechoso y algunas capas con presencia de micas.
Miembro superior
Representada por una intercalación de areniscas y cuarcitas de grano fino de colores que
varían de gris claro a gris oscuro y blanquecinos en capas delgadas a medianas tabulares, de
contacto ondulante; Limonitas con estratificación interna paralela y un nivel delgado de calizas,
con cristales de calcita re-cristalizada. Hacia la parte superior se intercala cuarcitas, limonitas
y areniscas de grano medio y fino en capas delgadas y en el tope un paquete sobresaliente de
areniscas en capas gruesas.
C. FORMACIÓN CABANILLAS SD-c (Devoniano Siluriano)
Se presenta en ciertos sectores de la zona, preferentemente se compone de dos miembros:
un miembro inferior, esta secuencia está constituida por una alternancia de areniscas
cuarzosas y limolitas pizarrosas. Los niveles psamáticos son de grano fino en capas delgadas
tabulares que van de 5 a 20cm, de color gris claro, verde grisáceo; se observa algunas capas
lenticulares de areniscas gris claras. En menor proporción alternan las limolitas pizarrosas,
estratificadas en capas delgadas característicamente laminares de color negro y beige con
presencia de micas. A esta unidad se le estima un grosor de 200m. Se observa también
estructuras sedimentarias en los niveles pelíticos de ondulitas simétricas de pequeña escala.
Y el otro miembro superior constituida por una intercalación de limolitas pizarrosas de color
negro característicamente laminar, micácea y en menor proporción niveles delgados de
areniscas cuarzosas con estructuras sedimentarias de estratificación sesgada en pequeña
escala. Además esta secuencia presenta una superficie alterada de una coloración amarillenta
bien característica. A esta secuencia en su conjunto se le estima un grosor aproximado de
1500m.
D. GRUPO AMBO CI-a (Carbonífero Inferior)
El grupo de Ambo consiste de una secuencia clástica samito-pelítica y de ambiente continental
que sobreyace en aparente continuidad sobre la secuencia pizarrosa de la Formación
Cabanillas, al igual que las secuencias anteriores el Grupo Ambo conforma parte de los
flancos del gran anticlinorio de Vilcabamba con un grosor estimado en 1500m.
9
Aflora en forma regular a lo largo de la margen izquierda del río Apurímac, en la
desembocadura del río Mantaro y parte del río Ene, prolongándose hacia el NO, para luego
hacer un giro en dirección NE y muy subordinadamente aflora en el extremo NO del
cuadrángulo de San Francisco.
Se ha podido diferenciar dos unidades: inferior y superior, la secuencia inferior consiste
principalmente de una interrelación de areniscas cuarzosos, micáceas, de grano fino, de color
gris oscuro, estratificadas en capas delgadas, intercaladas con limolitas pizarrosas micáceas
en capas delgadas, característicamente laminar, con estructuras sedimentarias de ondulitas
simétricas de pequeña y mediana escala, con niveles de lutitas carbonosas en capas
delgadas. En el Río Kempiri se observa un bloque de conglomerados polimícticos,
posiblemente en la base de esta unidad.
Una muestra en sección delgada tiene las siguientes características:
Areniscas cuarzosa sub feldespática, con abundantes granos de cuarzo y en menor cantidad
feldespatos, biótica, sericita y opacos, todo estos minerales son de forma sub angulosa. Se
observan los cristales fracturados por presión, abundante limolitas con cordierita con inclusión
de micas. El cuarzo está presente en 80%, ferromagnesianos 5% y matriz 10%. La roca madre
es metamórfica.
2.2.2.- CENOZOICO
El Cenozoico está constituido por la unidad del sistema Cuaternario del pleistoceno y
holoceno.
A. DEPÓSITOS CUATERNARIOS
Bajo esta denominación se describen a los depósitos del pleistoceno y holoceno, constituidos
por depósitos Aluviales, coluvial, de deslizamiento y residuales. Compuestos por suelos que
abarcan extensas áreas de la zona, cubren zonas de pendiente moderada, como también
lechos de las quebradas y riachuelos, estos son de diferentes composición y granulometría,
dependiendo de las condiciones particulares en cada zona; en atención a sus características
genéticas, litoestratigráficas.
Depósitos Coluvial Q-co
Son suelos producto de la descomposición y alteración de los afloramientos rocosos
depositados por gravedad y transporte hídrico constituyendo conos de derrumbes,
acumulándose en las laderas de los cerros de bajo ángulo, son suelos de poco transporte
formado acumulaciones de sedimentos de variables espesores, de composición variada y
heterométrica. Se presentan sueltos si son recientes y muy compactos si son antiguos.
Depósitos Aluviales (Q-al)
Los depósitos aluviales Son unidades producidas por el depósito de las materiales
transportados por los fenómenos Geodinámicos (deslizamientos, aluviones y huaycos), los
cuales se encuentran ubicados generalmente en las partes bajas de las quebradas y en donde
se han ubicado varios poblados y caseríos existentes en el itinerario de la vía. El
comportamiento de los taludes es relativamente estable.
Depósitos de Deslizamientos (Q-d)
Originados por la saturación de depósitos, gravedad entre otros, son remociones de masas en
grandes volúmenes con velocidades variables de movimiento, están formados por bolones,
cantos rodados, gravas, limos y arenas.
10
Depósitos Residuales (Q-r)
Los depósitos residuales son producto de la meteorización química, vientos, lluvias y la
gravedad de la roca que no habiendo sufrido dispersión por los agentes de acarreo, son
depositados sobre la roca madre, los suelos residuales se encuentran en las superficies de las
rocas planas, cubren las laderas de los cerros y son retenidos en el lugar por la vegetación,
bien sea en praderas o bajos los bosques, se encuentran moderadamente consolidadas. La
clasificación geotécnica puntual de campo corresponde a limos arcillosos, limos arenosos y
gravas limo arcilloso, entre otros. El comportamiento que presenta es variado dependiendo del
grado de alteración.
2.3.-
GEOMORFOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA LOCAL
La localización exacta del proyecto se muestra en la fig. 1.4.1. El terreno donde se emplazará
tanto el reservorio como las letrinas con arrastre hidráulico, presenta material de textura fina
arcillosa, material de origen residual.
Suelo blando en terreno para Reservorio, calicata
C-1, ampliada con perforación superficial
2.4.-
Perforación superficial, suelo arcilloso de baja
permeabilidad para emplazamiento de letrinas con
arrastre hidráulico
RIESGO GEODINÁMICO EXTERNO
De acuerdo a las observaciones de campo realizadas en la zona del proyecto que comprende
el estudio, no se ha notado la presencia de fenómenos de geodinámica externa de
sensibilidad a tomar en cuenta como: derrumbes, huaycos y desprendimiento de rocas,
excepto por la característica del suelo de fundación para el Reservorio que es material blando,
se sugiere mejoramiento del suelo de fundación.
Terreno destinado para el emplazamiento del reservorio
11
2.5.-
SISMICIDAD
PARÁMETROS SISMO–RESISTENTES
De acuerdo al Mapa de Zonificación Sísmica del Perú establecida en la Norma Técnica E.030
“Diseño Sismo – Resistente” del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE), el suelo en
estudio se encuentra en la Zona 2 de Sismicidad media.
Según la N.T. E.030, las fuerzas sísmicas horizontales se pueden calcular de acuerdo a la
siguiente relación:
⎡ Z ×U × C × S ⎤
F=⎢
⎥⎦ × P
R
⎣
Donde:
S es el factor del suelo con un valor de 1.00 para Roca, 1.2 para suelos intermedios (gravas
aluviales) y 1.4 para suelos flexibles o estratos de gran espesor, para un periodo
predominante de Tp(s) = 0.40” para Roca, 0.6” para suelos intermedios (gravas aluviales) y
0.90” para suelos flexibles, un factor de zona Z = 0.30 g para todos los casos en general.
ZONIFICACION SISMICA DEL PERU, FACTOR Z
Para edificaciones comunes como edificios de oficina, almacenes, etc. Es usual considerar un
tiempo de vida útil efectivo de 50 años (tiempo de exposición) y aceptar solo el 10% de
probabilidad de excedencia. En términos estadísticos, esto corresponde a la aceleración
máxima de los sismos que tienen un periodo de retorno de 475 años aproximadamente.
La NTE-E.030 considera el territorio nacional dividido en tres zonas sísmicas (fig. 2.5.3) a
cada uno de las cuales asigna una aceleración máxima en la base rocosa, la que se denomina
factor Z. Esta aceleración corresponde
al tiempo de exposición y peligro
aceptados para edificios comunes. Para
la
zona
de
mayor
sismicidad,
fundamentalmente la costa, el valor
considerado es 0.4g, y para las otras
zonas 0.3g y 0.15g
El uso del factor Z como aceleración de
diseño, para obras que no sean
edificaciones debe considerarse siempre
en función del tiempo de vida y el riesgo
que se acepte. Por ejemplo, para el
análisis de licuación del suelo de
cimentación en un edificio común, será
adecuado emplear el mismo tiempo de
exposición (50 años) y un riesgo igual o
menor que el aceptado para el edificio
(10% o menos); por consiguiente, el
límite inferior de la aceleración pico en
este caso debería ser el factor Z. La
aceleración para análisis de estabilidad
de taludes o muros de contención, debe
hacerse con una clara aceptación de
que el riego y el tiempo exposición son
los adecuados al proyecto.
12
3.-
INVESTIGACIONES EFECTUADAS
3.1.-
TRABAJOS DE CAMPO
La actividad fundamental en la
investigación de campo, es la
apertura de 01 calicata ampliadas
con perforaciones superficiales y 01
perforación superficial hechas con
barrenas manuales, hasta una
profundidad máxima de 2.50m,
debidamente
distribuidas,
que
permiten reconocer las propiedades
físico-mecánicas del terreno de
fundación, a través de la toma de
muestras
inalteradas,
otras
disturbadas y su identificación
correspondiente.
Previamente a la ejecución de los
trabajos de campo, se realizó un
reconocimiento
geológico
y
geotécnico del Área de Estudio.
Los
trabajos
de
exploración
comprendieron la apertura de 01
calicata ampliadas con perforación
superficial
y
01
perforación
superficial, a partir
de ellas se
extrajeron muestras para ensayos
estándares como especiales. La
calicata y perforación superficial, han
sido ubicadas convenientemente
dentro del área comprometida por el
Proyecto.
Preliminarmente la
estratificación encontrada se ha
descrito y clasificado en forma visualmanual, de acuerdo a la Norma
ASTM D-2488. Debido a las
características del material obtenido
de la calicata y perforación
superficial,
cuyas
muestras
disturbadas representativas
se
obtuvieron mediante cuarteo, en
cantidades suficientes para realizar
los
ensayos
de
laboratorio
correspondientes.
Para los ensayos especiales como
CORTE DIRECTO, PERMEABILIDAD, la muestra obtenida fue inalterada. En la hoja de
estratigrafía se indica el espesor de los estratos de suelos y su clasificación de acuerdo con
el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), se corrobora con los ensayos de
clasificación (Análisis Granulométrico por Tamizado y Límites de Atterberg). Se muestra a
continuación el resumen del programa de exploración que incluye la relación de calicata,
perforación superficial y muestras.
13
Programa de Exploración
Concepto
Estructura
Tipo de exploración
Cant
Ensayo especial
Exploración subsuelo Reservorio
Calicata/Perforación, h=2.40m
01
Corte Directo
Exploración subsuelo Letrina c/a/h
Perforación superficial, h=2.50m
01
Permeabilidad
3.2.-
ENSAYOS REALIZADOS
Los ensayos de laboratorio a ejecutarse para la caracterización de los materiales extraídos de
la calicata y perforación superficial, se tomará en base a la Norma del American Society for
Testing and Materials (ASTM). A las muestras obtenidas, se les ha realizado los ensayos
estándar para la clasificación en el laboratorio de Mecánica de Suelos, Asfalto y Concreto
SOILTEST de acuerdo a la siguiente relación y norma:
ENSAYO
NORMA USADA
• Descripción visual – manual
(ASTM D 2488)
• Análisis granulométrico por tamizado
(ASTM D 422)
• Límite líquido y límite plástico
(ASTM D 4318)
• Clasificación unificada de suelos SUCS
(ASTM D 2487)
• Contenido de humedad natural
(ASTM D 2216)
• Corte directo
(ASTM D 3080)
• Peso unitario
(ASTM D 2937)
• Permeabilidad
Los resultados se adjuntan como ANEXO al presente Informe.
3.3.-
CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS DEL SUELO DE FUNDACIÓN
En base al registro de calicata y perforación superficial en la zona de estudio; constatado con
los resultados de los ensayos de Laboratorio y utilizando los datos referenciales, se ha
determinado la siguiente configuración estratigráfica del suelo de fundación para la zona del
proyecto:
CALICATA C-01, RESERVORIO:
Estrato E-1, va de 0.00m a 0.30m,
- Material orgánico de color oscuro,
compacidad baja.
Estrato E-2, va de 0.30m a 1.90m.
- Compuesto por material de
compacidad baja, de matriz arena
fina arcillosa ML,, color rojizo
amarillento de compacidad baja y
plasticidad Ip=16.58% y humedad
natural w=31.30%, se encuentra en
estado de compacidad baja a partir
de las auscultaciones realizadas con
herramientas manuales.
- Tiene en su composición un 0.87% de grava en peso, 16.76% de partículas de arena y
82.36% de finos que corresponden a limos y arcilla.
- El material de matriz arena fina arcillosa, tiene características de suelo residual.
14
Estrato E-3, va de 1.90m a >> 2.40m.
- Compuesto por material de
compacidad baja, de textura limosa
MH, color rojizo amarillento. Presenta
plasticidad
en
Ip=19.64%,
su
humedad natural es w=31.83%, se
encuentra en estado de compacidad
baja a partir de las auscultaciones
realizadas
con
herramientas
manuales.
- Tiene en su composición un 0.43%
de grava en peso,23.23% de
partículas de arena y 76.34% de
finos que corresponden a limos y
arcilla.
- El material de textura limosa tiene características de suelo residual.
- A la profundidad explorada, no se ha encontrado el nivel freático, el estrato se muestra
homogéneo.
CALICATA C-02, LETRINA CON ARRASTRE HIDRAULICO:
Estrato E-1, va de 0.00m a 0.20m.
Compuesto por material orgánico, de coloración oscura y textura fina. Material de
compacidad baja.
Estrato E-2, va de 0.20m a 2.50m.
- Compuesto por material de
compacidad baja, de matriz arena
fina arcillosa ML, color rojizo
amarillento. Presenta plasticidad en
Ip=18.86%, su humedad natural es
w=30.05%, se encuentra en estado
de compacidad baja a partir de las
auscultaciones
realizadas
con
herramientas manuales.
- Tiene en su composición un 0.27%
de grava en peso, 13.50% de partículas de arena y 86.23% de finos que corresponden a limos
y arcilla.
- El material de matriz arena fina arcillosa tiene características de suelo residual.
- A la profundidad explorada, no se ha encontrado el nivel freático, el estrato se muestra
homogéneo.
15
4.-
ANÁLISIS DE CIMENTACIÓN TEÓRICA
De acuerdo a los trabajos de campo,
ensayos de laboratorio, estratigrafía
del subsuelo, se evaluó la capacidad
de carga admisible, teniendo en
cuenta
las
siguientes
consideraciones:
El suelo presente en la zona activa
de cimentación del Reservorio es de
matriz arcillosa ML, de origen
residual, de compacidad baja.
Según ensayos correspondientes y
datos adicionales, se obtuvieron los
siguientes parámetros de resistencia
al esfuerzo cortante:
a.
CALICATA C-01, RESERVORIO:
Angulo de fricción Ø
Cohesión, C (kg/cm²)
Densidad ү (gr/cm³)
=
=
=
25.01º
0.22
1.80
Capacidad de carga σ
=
0.89 kg/cm²
Asentamiento primario
=
1.15 cm
Para el cálculo de capacidad de carga admisible, se evalúa a partir de sus
características granulométricas, resistencia al corte y de su compacidad relativa. En resumen,
de los resultados mostrados en los anexos se desprende que para el efecto de falla por corte
local del suelo de cimentación, la capacidad de carga admisible para cimentaciones con losa
se puede considerar como valor único de diseño:
= 0.89 kg/cm2
Reservorio
4.1.-
CAPACIDAD PORTANTE
La capacidad portante admisible se calcula aplicando la fórmula de de Terzaghi y modificado
por Basic para cimentaciones superficiales adoptando el caso de falla por corte local,
mediante la siguiente relación:
qu = c Nc Sc + q Nq Sq +
Donde:
qu
C
ү
Df
B
Nc, Nq, Nү
Sc, Sq, Sү
=
=
=
=
=
=
=
γ B
2
Nγ Sγ
Capacidad portante (kg/cm2)
Cohesión (kg/cm2)
Densidad del suelo (gr/cm3)
Profundidad de emplazamiento
Ancho de cimiento
Factores de capacidad de carga
Factores de forma
16
Reemplazando los datos correspondientes a las condiciones de cimentación, se ha realizado
una simulación con varios tipos y tamaños de cimentación, considerando como factor de
seguridad Fs=3, ver memoria de cálculo en anexo.
4.2.-
ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS
Cimentación de estructuras:
Se determinó los asentamientos a esperarse en la cimentación, para tal efecto se utilizó el
método general de Schleicher, según la relación siguiente:
Carga flexible :
• Esquina :
1 − υ2
⋅Ip
E
• Centro :
s = q ⋅b⋅
1 − υ2
⋅Ip
E
• Valor medio :
s = s (centro) ⋅ 0.848
s = 2⋅q ⋅b⋅
Carga rígida :
s = 93% ⋅ s(valor medio)
De la cual el Asentamiento elástico resulta: 1.15 (asentamiento flexible) < que 1”, se asume
que este asentamiento inicial será absorbido por la cimentación.
4.3.-
PARÁMETROS DE DISEÑO SISMORRESISTENTE
Para el análisis, ya sea por el método estático o dinámico por el método de Superposición
Modal Espectral, acorde al Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma Técnica de
Edificación, E-030 Diseño Sismo-rresistente, se realizarán considerando los parámetros
mostrados a continuación:
FACTOR DE ZONA
Tipo
3
2
1
Factor de zona Z(g)
0.40
0.30
0.15
Se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una
probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años
17
PARAMETROS DE SUELO
Descripción
Tipo
S1
S2
Roca o suelos muy rígidos
Suelos intermedios
S3
S4
Suelos flexibles o con estratos de gran espesor
Condiciones especiales
Tp(s)
0.4
0.6
S
1
1.2
0.9
*
1.4
*
Los perfiles desuelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el
periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte.
Tp: periodo que define la plataforma de espectro para cada tipo de suelo
•
Factor de Amplificación Sísmica
⎡ Tp ⎤
C = 2.5⎢ ⎥ ,
⎣T ⎦
C ≤ 2.50
Se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural respecto de la
aceleración en el suelo.
Para los efectos de aplicación de la Norma de Diseño Sísmico de Edificios, NTE-E.030,
considerar que se trata de un suelo tipo S3 y el terreno de emplazamiento de las obras se
ubica en zona sísmica 2.
5.- RESUMEN DEL ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
5.1.- CONDICIÓN DE CIMENTACIÓN
De acuerdo al estudio y análisis físico-mecánicas, de consistencia de las estratigrafías del
terreno de fundación, se resume que el subsuelo donde se proyecta el emplazamiento del
Reservorio, se tiene que mejorar la resistencia al corte del terreno de fundación, por lo que
será necesario la conformación de base con material de préstamo de espesor especificado en
el capítulo de recomendaciones.
5.2.- CÁLCULO DE CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE
La capacidad portante admisible, se ha determinado en base a las características físicomecánicas del terreno de fundación de acuerdo a dimensiones recomendables para el tipo de
estructura proyectada. El cálculo se ha efectuado con la teoría de Terzaghi-Vesic, se ha
considerado conveniente utilizar para el caso de falla por corte local.
qadm =
γ B
1
(c Nc Sc + q Nq Sq +
Nγ Sγ )
FS
2
Donde:
qu
C
ү
Df
B
Nc, Nq, Nү
Sc, Sq, Sү
FS
=
=
=
=
=
=
=
=
Capacidad portante último (kg/cm2)
Cohesión (kg/cm2)
Peso específico del suelo (gr/cm3)
Profundidad de cimentación
Ancho de cimiento
Factores de capacidad de carga
Factores de forma
Factor de seguridad
18
Resumiendo se tiene el siguiente resultado:
ESTRUCTURAS
RESERVORIO
Df (m)
q adm(Kg/cm2)
S(asentam.) cm
0.5
0.89
1.15
Obtención y Norma de los Parámetros de la Capacidad de Carga
NOMBRE
SIMBOLO
ENSAYO
NORMA
Ángulo de fricción interna
Ø
Corte directo
ASTM D-3080
6.-
Cohesión
Densidad natural de suelo
C
γ
Corte directo
Densidad
ASTM D-3080
ASTM D-1556
Coeficiente de carga
Nc, Nq, N γ
Corte directo
Fórmula
ESTUDIO DE PERMEABILIDAD
6.0 Generalidades
6.1 Objetivo
La finalidad del presente reporte, es determinar valores de conductividad hidráulica del
material encontrado en terreno de fundación para Letrinas con arrastre hidráulico. Con el
presente estudio se busca determinar las condiciones físicas del material encontrado en la
zona del proyecto, para así a partir de este, diseñar correctamente las estructuras de
tratamiento y/o deposiciones finales de excretas.
6.2 Consideraciones generales
Un suelo para tales fines de debe combinar generalmente varias propiedades:
- Permeabilidad
- Estabilidad del material
- Resistencia a la erosión
- Ausencia de napa freática
6.3 Mecanismo de filtración
6.3.1 Estudio Teórico de las Infiltraciones
Las pérdidas de agua por infiltración hacia el subsuelo en condiciones de flujo establecido
para almacenamientos superficiales están regidas por las ecuaciones de flujo en medios
porosos. En cualquier punto del suelo a través del cual ocurre el flujo se cumple la ecuación
diferencial de Laplace:
Donde:
kx, ky, kz = coeficientes de permeabilidad en las direcciones X. Y, y Z, respectivamente
h
= carga hidráulica total
Dependiendo de las condiciones de frontera prevalecientes, la ecuación diferencial anterior
corresponderá a diversos mecanismos de filtración.
19
6.3.2 Estudios Geotécnicos
6.3.2.1 Consideraciones Generales
Para determinar las características mecánicas, físicas y propiedades de permeabilidad del
material de fundación, se realizó un estudio geotécnico detallado del sitio, con los objetivos
siguientes:
•
•
Verificar si la permeabilidad del terreno conduce a filtraciones aceptables o no.
Evaluar si el terreno puede presentar problemas de estabilidad.
6.3.2.2 Exploración de campo y pruebas en laboratorio
Exploración Superficial y Recopilación de Datos Locales
El trabajo es de fundamental importancia en las investigaciones de campo del estudio de
geotecnia y mecánica de suelos, es la determinación del Perfil geológico y estratigráfico del
suelo de fundación hasta una profundidad de interés según el análisis que se desarrolle; el
cual puede ser identificado razonablemente mediante la apertura de “calicatas”, perforaciones,
etc.
Para el emplazamiento de las letrinas con arrastre hidráulico, se han realizado los ensayos de
campo que a continuación se detallan:
•
Descripción del perfil estratigráfico según Norma ASTM D 2487:
Destinado a conocer las características del suelo de fundación hasta una profundidad de
2.50m por medio de la apertura de perforación superficial, con prospección adicional hasta
profundidades mayores en base a indicadores geológicos y que se refieren básicamente a la
determinación del color, consistencia, forma de partículas, tamaño máximo de piedras,
cobertura general, etc. Complementariamente a este trabajo, se ha efectuado una
auscultación en campo del estado de compacidad del suelo de cimentación en su estado
natural.
•
Muestreo de suelos en calicata
De la calicata C-2 se ha efectuado la toma de muestras de los estratos que conforman el
suelo de fundación acorde a las recomendaciones de la Norma E.050.
•
Peso unitario del suelo en laboratorio de muestra inalterada.
Para la estimación de la densidad se ha auscultado el estado de compacidad del terreno,
mediante el uso de una picota de geólogo y se ha extraído muestra inalterada en tubo de
pared delgada Shelby.
Pruebas de Permeabilidad en Laboratorio
Se ha realizado el ensayo de permeabilidad en laboratorio, dando como resultado:
CALICATA
INTERVALO
DE TIEMPO
C-2
62
h1
ho
( cm) (cm)
100
30
T
K
Kpromedio Observaciones
(cm./seg.)
(cm./seg)
1.8647E-04
Ensayado en
laboratorio, material de
permeabilidad baja
1.8647E-04
Observaciones:
EL SUELO PRESENTA PERMEABILIDAD BAJA
20
6.3.2.3 Ensayos de Laboratorio
Identificación
C-02, LETRINA CON ARRASTRE HIDRAULICO:
El estrato “E-1” presenta un espesor de 0.20m el cual está conformado por material orgánico
de plasticidad y compacidad baja, seguido por el estrato “E-2” que va a más de 2.50m,
compuesto por material de compacidad baja, de color rojizo amarillento de matriz arcillosa ML.
Presenta plasticidad en IP=18.86%, se encuentra en estado de compacidad baja a partir de
las auscultaciones realizadas con herramientas manuales.
- Tiene en su composición 0.27% de grava en peso, 13.50% de partículas de arena y 86.23%
de finos que corresponden a limos y arcilla.
- El material de matriz arcillosa tiene características de suelo residual.
- A la profundidad explorada, no se ha encontrado el nivel freático.
- El terreno de fundación es de permeabilidad baja (k=1.8647E-04 cm/seg)
21
7.-
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
9 El material encontrado en las zonas de desplante para la cimentación del Reservorio, es de
matriz arcillosa ML, presenta plasticidad en IP=16.58%, se encuentra en estado de
compacidad baja. Material de origen residual. A la profundidad explorada no se ha
encontrado napa freática. Para la cimentación será necesario mejorar la resistencia al corte
del suelo, para ello se conformará una base de 0.25m de espesor como mínimo con
material de préstamo (afirmado) previa compactación de sub rasante al 95 de su MDS.
9 El terreno explorado, donde se proyecta la dotación de letrinas con arrastre hidráulico es
de matriz arcillosa ML, presenta plasticidad en IP=18.86%, se encuentra en estado de
compacidad baja. Material de origen residual, tiene conductividad hidráulica k=1.8647E-04
cm/seg., permeabilidad baja.
9 La capacidad de carga admisible para las estructura propuesta (Reservorio) ha de quedar
limitado de acuerdo al siguiente cuadro:
ESTRUCTURAS
RESERVORIO
Df (m)
q adm(Kg/cm2)
S(asentam.) cm
0.5
0.89
1.15
9 La propuesta estructural de cimentación para el Reservorio es mediante losa de
cimentación con un espesor no menor a 0.25m, apoyada en su totalidad y con uñas de
anclaje para evitar desplazamiento, socavación y sobre todo buen anclaje del refuerzo
vertical del muro. Deberán cimentarse previo mejoramiento con material de préstamo
(afirmado) en una potencia no menor a 0.25m.
9 Por las características del suelo y su baja compacidad, es probable que las paredes del
pozo de la letrina con arrastre hidráulico sufra desmoronamiento producto de la saturación
de las paredes por capilaridad, es necesario confinar el talud del pozo con unidades de
albañilería, para garantizar su estabilidad y permanencia
9 Las recomendaciones planteadas en el presente informe solo son aplicables para el lugar
estudiado, de haber cualquier diferencia con lo aquí planteado, se recomienda hacer de
conocimiento del consultor para las consideraciones del caso.
22
8.-
REFERENCIAS
1. Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones, ACI, 2da edición (1993)
2. Bowles, J.E. (1996). Foundation Analysis and Design. Fifth Edition. Mc Graw-Hill, New
York.
3. Lambe y Whitman (1972), Mecánica de Suelos. Editorial Limusa, México
4. Martínez Vargas, A. (1990). Geotecnia para Ingenieros. Volumen I
5. MTC (1997) Norma Técnica E-030. Diseño Sismo-Resistente.
6. SENCICO. Norma Técnica de Edificación E.050 Suelos Y Cimentaciones.
7. ACI 318-83, Norma de Calidad del Concreto.
8. Ingeniería de Cimentaciones, Braja M. Das.
Kimbiri, abril 2013.
23
ANEXO
24
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
Client
Project
SOILTEST
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
Structure
Job
Sample
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Test Details
Standard
Sample Type
ASTM D3080-03 / AASHTO T236-92
Specific Gravity
1.80
Core sample
Single/ Multi Stage
Single Stage
Lab. Temperature
26.0 deg.C
Location
SIBAYLLOHUATO ALTA
Sample Description
Observation
None
Specimen Details
Specimen Reference
A
Description
Depth within Sample
0.00mm
Orientation within Sample
Initial Height
25.400 mm
Area
3166.92 mm2
Initial Water Content*
31.3 %
Structure / Preparation
Initial Wet Unit Weight
17.62 kN/m3
Degree of Saturation
178.54 %
Initial Dry Unit Weight
13.42 kN/m3
Initial Voids Ratio
0.316
Final Wet Unit Weight
17.76 kN/m3
Final Water Content
31.07%
Final Dry Unit Weight
13.55 kN/m3
Dry Mass
110.05 g
Tested Dry or Submerged
Dry
Comments
* Calculated from initial and dry weights of whole specimen
Deformation vs Square Root Time
Time Square Root Mins
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.007
0.017
Deformation mm
0.027
0.037
0.047
0.057
0.067
0.077
0.087
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Page 1 of 10
25
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
SOILTEST
Client
Project
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
Structure
Job
Sample
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Shear Stress Vs Displacement
Shear Stress kg/cm2
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
80
90
100
Relative Lateral Displacement %
Change in Specimen Thickness Vs Displacement
Relative Lateral Displacement %
0
10
20
30
40
50
60
70
0
Change in Thickness mm
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Rate of Horizontal Displacement
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Stage 1: 0.4000mm/min
Page 2 of 10
26
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
Client
Project
SOILTEST
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
Structure
Job
Sample
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Conditions at Failure
Normal Stress
0.649 kg/cm2
Peak Strength
0.525 kg/cm2
Horizontal Deformation
2.283 mm
Residual Stress
0.000 kg/cm2
Vertical Deformation
0.327 mm
Tested By
and Date:
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Ingº Carlos H. Mendoza Picoaga
Abril de 2013
Page 3 of 10
27
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
Client
Project
SOILTEST
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
Structure
Job
Sample
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Test Details
Standard
Sample Type
ASTM D3080-03 / AASHTO T236-92
Specific Gravity
1.80
Core sample
Single/ Multi Stage
Single Stage
Lab. Temperature
26.0 deg.C
Location
SIBAYLLOHUATO ALTA
Sample Description
Observation
None
Specimen Details
Specimen Reference
B
Description
Depth within Sample
0.00mm
Orientation within Sample
Initial Height
25.400 mm
Area
3166.92 mm2
Initial Water Content*
32.6 %
Structure / Preparation
Initial Wet Unit Weight
17.67 kN/m3
Degree of Saturation
180.50 %
Initial Dry Unit Weight
13.33 kN/m3
Initial Voids Ratio
0.325
Final Wet Unit Weight
17.80 kN/m3
Final Water Content
32.18%
Final Dry Unit Weight
13.47 kN/m3
Dry Mass
109.27 g
Tested Dry or Submerged
Dry
Comments
* Calculated from initial and dry weights of whole specimen
Deformation vs Square Root Time
Time Square Root Mins
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-0.001
0.004
Deformation mm
0.009
0.014
0.019
0.024
0.029
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Page 4 of 10
28
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
SOILTEST
Client
Project
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
Structure
Job
Sample
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Shear Stress Vs Displacement
Shear Stress kg/cm2
0.595
0.495
0.395
0.295
0.195
0.095
-0.005
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
80
90
100
Relative Lateral Displacement %
Change in Specimen Thickness Vs Displacement
Relative Lateral Displacement %
0
10
20
30
40
50
60
70
0
Change in Thickness mm
0.05
0.1
0.15
0.2
Rate of Horizontal Displacement
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Stage 1: 0.4000mm/min
Page 5 of 10
29
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
Client
Project
SOILTEST
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
Structure
Job
Sample
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Conditions at Failure
Normal Stress
0.965 kg/cm2
Peak Strength
0.672 kg/cm2
Horizontal Deformation
4.421 mm
Residual Stress
0.000 kg/cm2
Vertical Deformation
0.261 mm
Tested By
and Date:
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Ingº Carlos H. Mendoza Picoaga
Abril de 2013
Page 6 of 10
30
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
Client
Project
SOILTEST
Structure
Job
Sample
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Test Details
Standard
Sample Type
ASTM D3080-03 / AASHTO T236-92
Specific Gravity
1.80
Core sample
Single/ Multi Stage
Single Stage
Lab. Temperature
26.0 deg.C
Location
SIBAYLLOHUATO ALTA
Sample Description
Observation
None
Specimen Details
Specimen Reference
C
Description
Depth within Sample
0.00mm
Orientation within Sample
Initial Height
20.000 mm
Area
3166.92 mm2
Initial Water Content*
33.5 %
Structure / Preparation
Initial Wet Unit Weight
17.58 kN/m3
Degree of Saturation
177.03 %
Initial Dry Unit Weight
13.17 kN/m3
Initial Voids Ratio
0.341
Final Wet Unit Weight
17.73 kN/m3
Final Water Content
33.06%
Final Dry Unit Weight
13.32 kN/m3
Dry Mass
85.02 g
Tested Dry or Submerged
Dry
Comments
* Calculated from initial and dry weights of whole specimen
Deformation vs Square Root Time
Time Square Root Mins
0
1
2
3
4
5
6
7
0.006
0.016
Deformation mm
0.026
0.036
0.046
0.056
0.066
0.076
0.086
0.096
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Page 7 of 10
31
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
SOILTEST
Client
Project
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
Structure
Job
Sample
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Shear Stress Vs Displacement
0.8
Shear Stress kg/cm2
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
80
90
100
Relative Lateral Displacement %
Change in Specimen Thickness Vs Displacement
Relative Lateral Displacement %
0
10
20
30
40
50
60
70
0
Change in Thickness mm
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
Rate of Horizontal Displacement
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Stage 1: 0.4000mm/min
Page 8 of 10
32
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
Client
Project
SOILTEST
MEJ. Y AMP. DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA, KIMBIRI
Structure
Job
Sample
RESERVORIO
16 - 2013
C-1, E-2
Conditions at Failure
Normal Stress
1.281 kg/cm2
Peak Strength
0.816 kg/cm2
Horizontal Deformation
3.916 mm
Residual Stress
0.000 kg/cm2
Vertical Deformation
0.237 mm
Tested By
and Date:
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Ingº Carlos H. Mendoza Picoaga
Abril de 2013
Page 9 of 10
33
Shear Strength by Direct Shear
(Small Shear Box)
Test Summary
Reference
A
B
C
Normal Stress
0.649 kg/cm2
0.965 kg/cm2
1.281 kg/cm2
Peak Strength
0.525 kg/cm2
0.672 kg/cm2
0.816 kg/cm2
Corresponding Horizontal Displacement
2.283 mm
4.421 mm
3.916 mm
Residual Stress
Final Height
N/A
Stage 1:
0.4000mm/min
25.15 mm
N/A
Stage 1:
0.4000mm/min
25.14 mm
N/A
Stage 1:
0.4000mm/min
19.76 mm
Sample Area
3166.92 mm2
3166.92 mm2
3166.92 mm2
Initial Wet Unit Weight
17.62 kN/m3
17.67 kN/m3
17.58 kN/m3
Initial Dry Unit Weight
13.42 kN/m3
13.33 kN/m3
13.17 kN/m3
Final Wet Unit Weight
17.76 kN/m3
17.80 kN/m3
17.73 kN/m3
Final Dry Unit Weight
13.55 kN/m3
13.47 kN/m3
13.32 kN/m3
Final Moisture Content
31.1 %
32.2 %
33.1 %
Particle Specific Gravity
1.80
1.80
1.80
Final Void Ratio
0.3029
0.3113
0.3252
Final Saturation
184.63%
186.07%
183.01%
Rate of Shear Displacement
ELE International, SM SAN MARCOS S.A.
Page 10 of 10
SOILTEST
34
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA
DATOS DEL PROYECTO
DATOS DE LA ENTREGA
Nombre
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA CONVENCIÓN - CU Fecha muestreo
04 - 2013
Ubicación
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
04 - 2013
Muestra
C-1, RESERVORIO
Fecha entrega
04 - 2013
Trabajo Nº
(Terzaghi 1943 y modificado por Meyerhof 1963)
Donde:
qo =
q =
Nc,Nq,Ny =
Sc,Sq,Sy =
Dc,Dq,Dy =
c =
Ø=
B=
D=
L =
?
0.900
Ver tabla
Ver tabla
Ver tabla
0.220
25.01
Variable
0.500
Variable
1.800
Kg /cm2
Ton/m2
Kg /cm2
º
Metros
Ton/m3
Presión promedio bajo el área (A) de contacto de la cimentación
Sobrecarga
Factores capacidad de carga
Factores de forma
Factores de profundidad
Cohesión
Angulo de fricción interna
Ancho de la cimentación
Profundidad de cimentación
Longitud
Peso unitario del suelo
FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA (Vesic 1973)
16 - 2013
35
36
SOILTEST
37
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA
DATOS DEL PROYECTO
Nombre
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
Trabajo Nº
16 - 2013
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA CONVENCIÓN - CUSCO
Fecha muestreo
04 - 2013
Ubicación
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
04 - 2013
Muestra
C-1, RESERVORIO
Fecha entrega
04 - 2013
Falla Local
Napa freática
0.00
CAPACIDAD DE CARGA
(Terzaghi 1943 y modificado por Vesic 1975)
FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA
FACTORES DE FORMA (Vesic)
>=0.6
Peso unitario suelo encima NNF
Peso unitario suelo debajo NNF
Profundidad de cimentación
D =
Factor de seguridad
Sobrecarga en la base de la cimentación
2.15
1.80
1.80
0.50
3.00
0.90
ton/m3
ton/m3
m
ton/m2
ASENTAMIENTO INICIAL
Teoría Elástica
: No encontrado
38
39
40
SOILTEST
41
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
ANALISIS GRANULOMETRICO Y CLASIFICACION DE SUELO
(ASTM D 422, D 4318, D 2487, D 2216, D 4254, D 854, D 1557)
DATOS DEL PROYECTO
16 - 2013
Trabajo Nº
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA Fecha muestreo
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
04 - 2013
C-1, RESERVORIO
04 - 2013
Pasante
(%)
Retenido
acumulado (%)
Retenido
parcial (%)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
99.29
99.13
98.96
98.81
98.63
98.30
97.78
96.34
94.83
87.97
82.36
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
99.29
99.13
98.96
98.81
98.63
98.30
97.78
96.34
94.83
87.97
82.36
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.71
0.87
1.04
1.19
1.37
1.70
2.22
3.66
5.17
12.03
17.64
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.71
0.17
0.17
0.15
0.18
0.33
0.51
1.44
1.51
6.86
5.60
Límite L. LL
Límite P. LP
Índice P. IP
47.10 %
30.53 %
16.58 %
Grava
Arena
Finos
0.87 %
16.76 %
82.36 %
CLASIFICASION AAHSTO
A-7-5 ( 16 )
Suelo arcilloso
Material limoso-arenoso
Pobre a malo como subgrado
99.13 %
82.36 %
mm
mm
mm
CLASIFICASION SUCS
ML
Limo baja plasticidad
2"
2 1/2"
1"
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40
Nº 60
Nº 50
C U R V A G R A N U L O M É T R I CA
1 1/2"
Arcilla limosa
Nº 100
Nº 200
Pasa tamiz Nº 4 (5mm):
Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm):
D60:
D30:
D10 (diámetro efectivo):
Coeficiente de uniformidad (Cu):
Grado de curvatura (Cc):
04 - 2013
Fecha entrega
3/4"
63.500
50.800
38.100
25.400
19.050
12.700
9.525
4.760
2.000
1.190
0.840
0.590
0.426
0.297
0.250
0.149
0.074
Pasa
(%)
1/2"
2 1/2"
2"
1 1/2"
1"
3/4"
1/2"
3/8"
Nº 4
Nº 10
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40
Nº 50
Nº 60
Nº 100
Nº 200
E-2
3/8"
Abertura
mm
Nº 4
Tamiz
ASTM
Estrato
Nº 10
95
90
85
A B E R T U R A M A L L A (mm)
80
CANTO
RODADO
63,500
38,100
GRUESA
50,800
19,050
GRAVA
25,400
FINA
9,525
GRUESA
12,700
1,190
0,426
0,250
0.297
0,149
0,074
0,840
ARENA
MEDIA
FINA
0,590
LIMO Y ARCILLA
P O R C E N T A J E Q U E P A S A (%)
100
4,760
Ubicación
Calicata
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
2,000
Nombre
SOILTEST
42
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
ANALISIS GRANULOMETRICO Y CLASIFICACION DE SUELO
(ASTM D 422, D 4318, D 2487, D 2216, D 4254, D 854, D 1557)
DATOS DEL PROYECTO
Nombre
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
Ubicación
Calicata
16 - 2013
Trabajo Nº
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA Fecha muestreo
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
Estrato
C-1, RESERVORIO
LIMITE LIQUIDO
Prueba Nº
Recipiente Nº
E-2
Fecha entrega
LIMITE PLÁSTICO
9
7
4
8
18
37
34.32
28.72
29.89
32.20
28.22
29.25
2.12
27.29
0.50
26.60
0.64
27.13
Número de Golpes
Peso de Recipiente + Suelo Húmedo
(gr.)
34.95
Peso de Recipiente + Suelo Seco
(gr)
Peso del Agua
Peso del Recipiente
(gr)
(gr.)
32.45
2.50
27.54
Peso del Suelo Seco
(gr.)
4.91
4.91
1.62
2.12
Contenido de Humedad
(%)
50.92
43.18
30.86
30.19
Limite Líquido (%)
47.10
Limite Plástico (%)
30.53
Índice Plástico (%)
16.58
DIAGRAMA DE FLUIDEZ
60.0
Contenido de agua %
55.0
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
10
15
20
25
30
35
Nº De golpes
100
04 - 2013
04 - 2013
04 - 2013
43
SOILTEST
44
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
ANALISIS GRANULOMETRICO Y CLASIFICACION DE SUELO
(ASTM D 422, D 4318, D 2487, D 2216, D 4254, D 854, D 1557)
DATOS DEL PROYECTO
16 - 2013
Trabajo Nº
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA Fecha muestreo
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
04 - 2013
C-1, RESERVORIO
04 - 2013
Pasante
(%)
Retenido
acumulado (%)
Retenido
parcial (%)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
99.57
98.95
98.74
98.47
98.00
97.18
94.98
92.90
84.05
76.34
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
99.57
98.95
98.74
98.47
98.00
97.18
94.98
92.90
84.05
76.34
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.43
1.05
1.26
1.53
2.00
2.82
5.02
7.10
15.95
23.66
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.43
0.62
0.20
0.28
0.47
0.82
2.21
2.08
8.85
7.71
Límite L. LL
Límite P. LP
Índice P. IP
50.03 %
30.40 %
19.64 %
Grava
Arena
Finos
0.43 %
23.23 %
76.34 %
CLASIFICASION AAHSTO
A-7-5 ( 16 )
Suelo arcilloso
Material limoso-arenoso
Pobre a malo como subgrado
99.57 %
76.34 %
mm
mm
mm
CLASIFICASION SUCS
MH
Limo alta plasticidad
2"
2 1/2"
1"
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40
Nº 60
Nº 50
C U R V A G R A N U L O M É T R I CA
1 1/2"
Arcilla limosa
Nº 100
Nº 200
Pasa tamiz Nº 4 (5mm):
Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm):
D60:
D30:
D10 (diámetro efectivo):
Coeficiente de uniformidad (Cu):
Grado de curvatura (Cc):
04 - 2013
Fecha entrega
3/4"
63.500
50.800
38.100
25.400
19.050
12.700
9.525
4.760
2.000
1.190
0.840
0.590
0.426
0.297
0.250
0.149
0.074
Pasa
(%)
1/2"
2 1/2"
2"
1 1/2"
1"
3/4"
1/2"
3/8"
Nº 4
Nº 10
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40
Nº 50
Nº 60
Nº 100
Nº 200
E-3
3/8"
Abertura
mm
Nº 4
Tamiz
ASTM
Estrato
Nº 10
95
90
85
80
A B E R T U R A M A L L A (mm)
75
CANTO
RODADO
63,500
38,100
GRUESA
50,800
19,050
GRAVA
25,400
FINA
9,525
GRUESA
12,700
1,190
0,426
0,250
0.297
0,149
0,074
0,840
ARENA
MEDIA
FINA
0,590
LIMO Y ARCILLA
P O R C E N T A J E Q U E P A S A (%)
100
4,760
Ubicación
Calicata
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
2,000
Nombre
SOILTEST
45
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
ANALISIS GRANULOMETRICO Y CLASIFICACION DE SUELO
(ASTM D 422, D 4318, D 2487, D 2216, D 4254, D 854, D 1557)
DATOS DEL PROYECTO
Nombre
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
Ubicación
Calicata
16 - 2013
Trabajo Nº
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA Fecha muestreo
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
Estrato
C-1, RESERVORIO
LIMITE LIQUIDO
Prueba Nº
Recipiente Nº
E-3
Fecha entrega
LIMITE PLÁSTICO
11
7
10
8
17
35
37.99
28.31
30.97
34.60
27.67
30.08
3.39
27.29
0.64
25.58
0.89
27.13
Número de Golpes
Peso de Recipiente + Suelo Húmedo
(gr.)
35.12
Peso de Recipiente + Suelo Seco
(gr)
Peso del Agua
Peso del Recipiente
(gr)
(gr.)
32.05
3.07
26.39
Peso del Suelo Seco
(gr.)
5.66
7.31
2.09
2.95
Contenido de Humedad
(%)
54.24
46.37
30.62
30.17
Limite Líquido (%)
50.03
Limite Plástico (%)
30.40
Índice Plástico (%)
19.64
DIAGRAMA DE FLUIDEZ
65.0
Contenido de agua %
60.0
55.0
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
10
15
20
25
30
35
Nº De golpes
100
04 - 2013
04 - 2013
04 - 2013
46
SOILTEST
47
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
ANALISIS GRANULOMETRICO Y CLASIFICACION DE SUELO
(ASTM D 422, D 4318, D 2487, D 2216, D 4254, D 854, D 1557)
DATOS DEL PROYECTO
16 - 2013
Trabajo Nº
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA Fecha muestreo
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
04 - 2013
C-2, LETRINA CON ARRASTRE HIDRAULICO
04 - 2013
Retenido
acumulado (%)
Retenido
parcial (%)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
99.73
99.73
99.55
99.38
99.17
98.85
98.28
96.83
95.45
90.01
86.23
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
99.73
99.73
99.55
99.38
99.17
98.85
98.28
96.83
95.45
90.01
86.23
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.27
0.27
0.45
0.62
0.83
1.15
1.72
3.17
4.55
9.99
13.77
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.27
0.00
0.19
0.17
0.21
0.32
0.57
1.45
1.38
5.44
3.78
49.09 %
30.23 %
18.86 %
Grava
Arena
Finos
0.27 %
13.50 %
86.23 %
CLASIFICASION AAHSTO
A-7-5 ( 19 )
Suelo arcilloso
Material limoso-arenoso
Pobre a malo como subgrado
99.73 %
86.23 %
mm
mm
mm
CLASIFICASION SUCS
ML
Limo baja plasticidad
2"
2 1/2"
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40
Nº 60
Nº 50
C U R V A G R A N U L O M É T R I CA
1 1/2"
Arcilla limosa
Nº 100
Nº 200
Pasa tamiz Nº 4 (5mm):
Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm):
D60:
D30:
D10 (diámetro efectivo):
Coeficiente de uniformidad (Cu):
Grado de curvatura (Cc):
Límite L. LL
Límite P. LP
Índice P. IP
1"
63.500
50.800
38.100
25.400
19.050
12.700
9.525
4.760
2.000
1.190
0.840
0.590
0.426
0.297
0.250
0.149
0.074
Pasante
(%)
04 - 2013
Fecha entrega
3/4"
2 1/2"
2"
1 1/2"
1"
3/4"
1/2"
3/8"
Nº 4
Nº 10
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40
Nº 50
Nº 60
Nº 100
Nº 200
Pasa
(%)
1/2"
Abertura
mm
E-2
3/8"
Tamiz
ASTM
Estrato
Nº 4
100
95
90
LIMO Y ARCILLA
FINA
ARENA
MEDIA
GRUESA
FINA
A B E R T U R A M A L L A (mm)
GRAVA
85
GRUESA
CANTO
RODADO
P O R C E N T A J E Q U E P A S A (%)
Ubicación
Calicata
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
Nº 10
Nombre
SOILTEST
48
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
ANALISIS GRANULOMETRICO Y CLASIFICACION DE SUELO
(ASTM D 422, D 4318, D 2487, D 2216, D 4254, D 854, D 1557)
DATOS DEL PROYECTO
Nombre
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
Ubicación
Calicata
16 - 2013
Trabajo Nº
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA Fecha muestreo
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
Estrato
C-2, LETRINA CON ARRASTRE HIDRAULICO
LIMITE LIQUIDO
Prueba Nº
Recipiente Nº
E-2
Fecha entrega
LIMITE PLÁSTICO
9
10
5
2
(gr.)
15
34.43
45
32.46
30.76
30.50
(gr)
31.92
30.45
30.00
29.70
Peso del Agua
Peso del Recipiente
(gr)
(gr.)
2.51
27.54
2.01
25.58
0.76
27.49
0.80
27.05
Peso del Suelo Seco
(gr.)
4.38
4.87
2.51
2.65
Contenido de Humedad
(%)
57.31
41.27
30.28
30.19
Número de Golpes
Peso de Recipiente + Suelo Húmedo
Peso de Recipiente + Suelo Seco
Limite Líquido (%)
49.09
Limite Plástico (%)
30.23
Índice Plástico (%)
18.86
DIAGRAMA DE FLUIDEZ
65.0
Contenido de agua %
60.0
55.0
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
10
15
20
25
30
35
Nº De golpes
100
04 - 2013
04 - 2013
04 - 2013
49
50
SOILTEST
51
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
PESO UNITARIO
(ASTM D-2937)
DATOS DEL PROYECTO
Nombre
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
16 - 2013
Trabajo Nº
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA Fecha muestreo
04 - 2013
Estructura
RESERVORIO
Fecha ensayos
04 - 2013
Calicata
C-1
Fecha entrega
04 - 2013
DATOS DE LA EXTRACCIÓN
Muestra
ENSAYO DE PESO UNITARIO
Calicata/Perforación
C‐1 RESERVORIO
Estrato
E‐2
E‐3
Muestra Nº
M1
M2
52.36
PESO DE LA MUESTRA
gr
55.24
PESO DE LA MUESTRA CON CERA
gr
56.13
52.97
VOL. INICIAL DE LA PROBETA
ml
100.00
100.00
129.50
VOL. FINAL DE LA PROBETA
ml
131.70
VOL. DE LA CERA
cm³
1.06
0.73
VOL. DE LA MUESTRA
cm³
30.64
28.77
DENSIDAD HÚMEDA
gr/cm³
1.80
1.82
CONTENIDO DE HUMEDAD
%
31.30%
31.83%
1.37
1.38
DENSIDAD SECA
CONTENIDO DE HUMEDAD
C‐1 RESERVORIO
Calicata/Perforación
Estrato
E‐2
E‐3
Muestra Nº
M1
M2
9
5
PESO SUELO HÚMEDO + TARA
gr
48.04
53.66
PESO SUELO SECO + TARA
gr
43.15
47.34
PESO DE AGUA
gr
4.89
6.32
PESO DE TARA
gr
27.54
27.49
PESO SECO
HUMEDAD
gr
%
15.61
19.85
31.30%
31.83%
TARA
Prof.
Tipo muestra
M1
1.90 m
Inalterada
M2
2.10 m
Inalterada
SOILTEST
52
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
PESO UNITARIO
(ASTM D-2937)
DATOS DEL PROYECTO
Nombre
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION
DATOS DE LA ENTREGA
16 - 2013
Trabajo Nº
SANITARIA DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA Fecha muestreo
04 - 2013
Estructura
LETRINA CON ARRASTRE HIFRAULICO
Fecha ensayos
04 - 2013
Calicata
C-2
Fecha entrega
04 - 2013
DATOS DE LA EXTRACCIÓN
Muestra
M1
ENSAYO DE PESO UNITARIO
Calicata/Perforación
C‐2 LETRINA CON ARRASTRE HIFRAUL
Estrato
E‐2
Muestra Nº
M1
PESO DE LA MUESTRA
gr
53.74
PESO DE LA MUESTRA CON CERA
gr
54.38
VOL. INICIAL DE LA PROBETA
ml
90.00
VOL. FINAL DE LA PROBETA
ml
120.70
VOL. DE LA CERA
cm³
0.76
VOL. DE LA MUESTRA
cm³
29.94
DENSIDAD HÚMEDA
gr/cm³ 1.80
CONTENIDO DE HUMEDAD
%
DENSIDAD SECA
30.05%
1.38
CONTENIDO DE HUMEDAD
C‐2 LETRINA CON ARRASTRE HIFRAUL
Calicata/Perforación
Estrato
E‐2
Muestra Nº
M1
3
TARA
PESO SUELO HÚMEDO + TARA
gr
44.73
PESO SUELO SECO + TARA
gr
40.74
PESO DE AGUA
gr
3.99
PESO DE TARA
gr
27.46
PESO SECO
HUMEDAD
gr
%
13.28
30.05%
Prof.
2.50 m
Tipo muestra
Inalterada
SOILTEST
53
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
RECORD DE EXCAVACIÓN Y ESTRATIGRAFÍA
(ASTM D 2487)
DATOS DEL PROYECTO
Nombre
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA
Trabajo Nº
16 - 2013
DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA CONVENCIÓN - CUSCO
Fecha muestreo 04 - 2013
Ubicación
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
04 - 2013
Calicata
C-1, RESERVORIO
Fecha entrega
04 - 2013
2.40 m
HUMEDAD
(%)
DENSIDAD
HÚMEDA
(gr/cc)
ESTRATO
PROFUNDIDAD
METROS
GRAFICO
SÍMBOLO
CLASIFICACIÓN SUCS
Profundidad
DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL
Estrato: "E-1"
0.00m.
E-1
Profundidad de 0.00m a 0.30m
- Material orgánico de color oscuro, compacidad baja.
31.30%
1.80
E-2
ML
0.30m
1.90m
Estrato: "E-3"
Profundidad de 1.90m a >> 2.40m
31.83%
1.82
E-3
MH
- Compuesto por material de compacidad baja, de textura limosa MH,
color rojizo amarillento. Presenta plasticidad en Ip=19.64%, su humedad
natural es w=31.83%, se encuentra en estado de compacidad baja a partir
de las auscultaciones realizadas con herramientas manuales.
- Tiene en su composición un 0.43% de grava en peso,23.23% de
partículas de arena y 76.34% de finos que corresponden a limos y arcilla.
- El material de textura limosa tiene características de suelo residual.
- A la profundidad explorada, no se ha encontrado el nivel freático, el
estrato se muestra homogéneo.
>> 2.40m
SOILTEST ®
54
SOLUCIONES EN INGENIERÍA GEOTÉCNICA
RECORD DE EXCAVACIÓN Y ESTRATIGRAFÍA
(ASTM D 2487)
DATOS DEL PROYECTO
Nombre
DATOS DE LA ENTREGA
MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA
Trabajo Nº
DE EXCRETA EN SIBAYLLOHUATO ALTA DEL DISTRITO DE KIMBIRI – LA CONVENCIÓN - CUSCO
Fecha muestreo 04 - 2013
Ubicación
SIBAYLLOHUATO ALTA
Fecha ensayos
04 - 2013
Calicata
C-2, LETRINA CON ARRASTRE HIDRAULICO
Fecha entrega
04 - 2013
2.50 m
HUMEDAD
(%)
DENSIDAD
HÚMEDA
(gr/cc)
DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL
Estrato: "E-1"
Profundidad de 0.00m a 0.20m
E-1
0.00m.
ESTRATO
PROFUNDIDAD
METROS
GRAFICO
SÍMBOLO
CLASIFICACIÓN SUCS
Profundidad
16 - 2013
- Material orgánico de color oscuro, compacidad baja.
0.20m
Estrato: "E-2"
Profundidad de 0.20m a >> 2.50m
- Compuesto por material de compacidad baja, de matriz arena fina
arcillosa ML, color rojizo amarillento. Presenta plasticidad en Ip=18.86%,
su humedad natural es w=30.05%, se encuentra en estado de compacidad
baja a partir de las auscultaciones realizadas con herramientas manuales.
- Tiene en su composición un 0.27% de grava en peso, 13.50% de
partículas de arena y 86.23% de finos que corresponden a limos y arcilla.
- El material de matriz arena fina arcillosa tiene características de suelo
residual.
2.50m
30.05%
1.80
E-2
ML
- A la profundidad explorada, no se ha encontrado el nivel freático, el
estrato se muestra homogéneo.
55
DISEÑO DE MEZCLA
SOILTEST®
SOLUCIIONES EN INGENIERIA GEOTECNICA
ÍNDICE
1.-
OBJETIVO
2.-
ESTUDIO DE CANTERA
• ALCANCES
• EL AGREGADO
ƒ CLASIFICACIÓN
ƒ FUNCIONES DEL AGREGADO EN EL CONCRETO
ƒ INTERRELACIÓN AGREGADO-CONCRETO
• EL CONCRETO
ƒ PROPIEDADES FUNDAMENTALES
ƒ IMPORTANCIA DE LA SELECCIÓN DE LOS MATERIALES
ƒ IMPORTANCIA DE LA DOSIFICACIÓN DE MEZCLA
ƒ IMPORTANCIA DE LA PREPARACIÓN
ƒ IMPORTANCIA DEL CONTROL
ƒ IMPORTANCIA DE LA PREPARACIÓN TÉCNICA
ƒ FACTORES EN LA VARIACIÓN DE CALIDAD
3.-
PARÁMETROS DE SITIO
4.-
ESTUDIO DE CAMPO
5.-
ESTUDIO DE LABORATORIO
6.-
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
7.-
CONCLUSIONES
8.-
RECOMENDACIONES
9.-
ANEXO
SOILTEST®, SOLUCIONES EN INGENIERIA GEOTÉCNICA, JR. AYACUCHO Nº 122, KIMBIRI–LA CONVENCION–CUSCO
TELF. MOV. 966686112, CLARO 083983730335, RPM #066112
56
SOILTEST®
57
SOLUCIIONES EN INGENIERIA GEOTECNICA
1.
OBJETIVO
El presente trabajo tiene como fin, el diseño de mezcla para dosificación de f’c=140kg/cm2,
f’c=175kg/cm2 y f’c=210kg/cm2 a partir del agregado fino y agregado grueso zarandeado; procedente
de la cantera “IRAPITARI”, los trabajos de análisis y estudio de los materiales (agregados), que se va a
utilizar, tiene la finalidad de poder determinar la calidad del material a emplearse con cuyos parámetros
podremos elaborar un diseño de mezcla adecuado.
El estudio de la calidad de los agregados también determina sus propiedades físico-mecánicas de los
mismos.
Así mismo el control de calidad de las pruebas realizadas a los agregados, tiene como estándar de
calidad a las Normas ASTM-C, NTP, Ensayos de Tecnología de Concreto-ICG-2000 (Agregados) y los
parámetros de diseño se han modelado de acuerdo al Método ACI.
2.
ESTUDIO DE CANTERA
La cantera seleccionada denominada “IRAPITARI” ubicado en la ribera del Río Apurímac margen
derecha, cumple con las Especificaciones Técnicas parcialmente, para materiales empleados en la
construcción según Norma ASTM-C y NTP, presenta impureza en menos del (2.0%), granulometría del
agregado fino y grueso fuera del rango permisible.
•
•
CANTERA IRAPITARI
CONDICIÓN
MATERIALES
UBICACIÓN
ACCESO
POTENCIA
RENDIMIENTO
ORIGEN
TIPO
USO Y TRATAMIENTO
: Administración particular.
: Agregado fino y grueso zarandeado.
: En margen izquierdo del Río Apurímac.
: A 1.50 Km del Cercado de Kimbiri.
: 90,000 M3.
: 70%.
: Aluvial
: Agregado fino y grueso
: Agregado fino y grueso, hormigón zarandeado, empleado para
estructuras de concreto de mediana resistencia, el material
debe ser zarandeado antes de su empleo, considerando como
tamaño máximo nominal 1”.
ALCANCES:
o EL AGREGADO.
Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas, de origen natural o artificial,
cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la Norma ITINTEC
400.011.
Los agregados empleados en la preparación del concreto normal deberán cumplir con los
requisitos de la Norma ITINTEC 400.037 y los de las especificaciones técnicas especiales
del proyecto.
Si se emplea agregados livianos en la preparación de concreto estructural, estos deberán
cumplir con los requisitos de la Norma ASTM C 330
Los agregados que no cumplan con alguno de los requisitos indicados, podrán ser
utilizados siempre que el responsable de obra, demuestre a la inspección, mediante
resultados de pruebas de laboratorio o certificaciones de experiencia en obra, que bajo
condiciones similares a la que se espera pueden producir concreto de las propiedades
requeridas. Los agregados seleccionados deberán ser aprobados por la inspección.
Los agregados que no cuenten con un registro de servicios demostrables, o aquellos
provenientes de canteras explotadas directamente por el responsable, podrán ser
aprobadas por la inspección siempre que cumpla con aquellos ensayos normalizados que
esta considere conveniente. Este procedimiento no invalida los ensayos de control de lotes
en obra.
El responsable y la inspección deben recordar que un comportamiento satisfactorio en el
pasado no garantiza un buen comportamiento bajo otras condiciones de obra u otras
ubicaciones; por lo que siempre es recomendable emplear agregados que cumplan con los
requisitos de las normas o de las especificaciones de obras.
Los agregados son la fase discontinua del concreto. Ellos son materiales que están
embebidos en la pasta y ocupan entre 62% y el 78% de la unidad cúbica de concreto.
SOILTEST®, SOLUCIONES EN INGENIERIA GEOTÉCNICA, JR. AYACUCHO Nº 122, KIMBIRI–LA CONVENCION–CUSCO
TELF. MOV. 966686112, CLARO 083983730335, RPM #066112
SOILTEST®
58
SOLUCIIONES EN INGENIERIA GEOTECNICA
Un adecuado conocimiento de la naturaleza física y química del concreto, así como del
comportamiento de éste, implica necesariamente el de los materiales que conforman la
corteza terrestre, estudiados a la luz de la geología y, específicamente, de la petrología.
ƒ
Clasificación
a. El agregado empleado en la preparación del concreto se clasifica en agregado fino,
agregado grueso y hormigón, conocido éste último como agregado integral.
b. Se define como agregado fino a aquel, proveniente de la desintegración natural o
artificial de las rocas, que pasa el tamiz de 3/8”y queda retenido en el tamiz Nº 200.
El más usual de los agregados finos es la arena, definida como el resultante de la
desintegración natural de las rocas.
Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular, duro, compactas y
resistentes.
El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones,
partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia orgánica,
sales u otras sustancias dañinas.
El agregado fino debe estar graduado dentro de los límites indicados en la Norma
ITINTEC 400.037. Es recomendable tener en cuenta lo siguiente:
- La granulometría seleccionada deberá ser preferentemente continua, con valores
retenidos en las mallas Nº 4 a Nº 100 de la serie de Tyler.
- El agregado no deberá retener más del 45% en dos tamices consecutivos
cualesquiera.
- En general es recomendable que la granulometría se encuentre dentro de los
siguientes límites:
Tamiz
Porcentaje que pasa
3/8" (9.5 mm)
100
Nro. 4 (4.75 mm)
95 a 100
Nro. 8 (2.36 mm)
80 a 100
Nro. 16 (1.18 mm)
Nro. 30 (600 μm)
50 a 85
25 a 60
Nro. 50 (300 μm)
10 a 30
Nro. 100 (150 μm)
2 a 10
El módulo de fineza del agregado se mantendrá dentro del límite de más o menos
0.2 del valor asumido para la selección de las proporciones del concreto; siendo
recomendable que el valor asumido esté entre 2.35 a 3.15.
Si se excede el límite indicado de 0.2, el agregado podrá ser rechazado por la
inspección o, alternativamente, esta podrá autorizar ajustes en las proporciones de
la mezcla para compensar las variaciones en la granulometría. Estos ajustes no
deberán significar reducciones en el contenido de cemento.
Clasificación de la arena por su módulo de finura
Tipo de arena
Módulo de finura
Gruesa
2.9 - 3.2 gramos
Media
Fina
2.2 - 2.9 gramos
1.5 - 2.2 gramos
Muy fina
1.5 gramos
Si el agregado fino no cumple con los requisitos de los antes mencionado, podrás
ser empleado previa autorización escrita de la inspección si el constructor
demuestra que los concretos preparados con dicho agregado tiene propiedades
por lo menos a las de concretos de características similares preparados con un
agregado fino que cumple con los requisitos de los acápites indicados.
El agregado fino no deberá indicar presencia de materia orgánica cuando ella es
determinada de acuerdo a los requisitos de la Norma ITINTEC 400.013.
El porcentaje de partículas inconvenientes en el agregado fino no deberá exceder
de los siguientes límites:
SOILTEST®, SOLUCIONES EN INGENIERIA GEOTÉCNICA, JR. AYACUCHO Nº 122, KIMBIRI–LA CONVENCION–CUSCO
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59
SOLUCIIONES EN INGENIERIA GEOTECNICA
Límites de sustancias deletéreas en agregados finos
Sustancia
Arcilla y partículas deleznables
Porcentaje máximo en
peso del total de la
muestra
3.0%
Material más fino que el tamiz 200 (75 μm):
concreto sujeto a abrasión
cualquier otro concreto
3.0%
5.0%
Carbón y lignito:
cuando la apariencia del concreto es de importancia
cualquier otro concreto
0.5%
1.0%
c. Se define como agregado grueso a aquel que queda retenido en el tamiz Nº 4 y
es proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas y que cumple
con los límites establecidos en la Norma ITINTEC 400.037.
El agregado grueso suele clasificarse en grava o piedra triturada o chancada. La
grava es el agregado grueso que proviene de la desintegración y abrasión natural
de los materiales pétreos. Se le encuentra generalmente en canteras y lechos de
ríos depositada de forma natural. La piedra chancada, o piedra triturada, es el
agregado grueso obtenido por trituración artificial de rocas y gravas. Las partículas
deberán ser químicamente estables y deberán estar libres de escamas, tierra,
polvo, lino, humus, incrustaciones superficiales, materia orgánica, sales u otras
sustancias dañinas.
El agregado grueso deberá estar graduado dentro de los límites especificados en
la Norma ITINTEC 400.037. Es recomendable tener en cuenta lo siguiente:
- La granulometría seleccionada será preferentemente continua.
- La granulometría seleccionada deberá permitir la máxima densidad del concreto,
con una adecuada trabajabilidad en función de las condiciones de colocación de
la mezcla.
- La granulometría seleccionada no deberá más del 5% del agregado retenido en
la malla de 1 ½”y no más del 6% del agregado que pasa la malla de ¼.
El tamaño máximo nominal del agregado grueso no deberá ser mayor que:
- Un quinto de la menor dimensión entre caras de encofrado; o
- Uno tercio del peralte de las losas; o
- Tres cuartos del espacio libre mínimo entre barras o alambres individuales de
refuerzo, paquetes de barras, torones, o ductos de refuerzo.
El porcentaje de partículas inconvenientes en el agregado grueso no deberá
exceder de los siguientes valores:
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60
SOLUCIIONES EN INGENIERIA GEOTECNICA
Límites de sustancias deletéreas en agregados gruesos
Sustancia
Porcentaje máximo en
peso del total de la
muestra
Arcilla
0.25%
Partículas deleznables
5.0%
Material más fino que el tamiz 200 (75 μm):
1.0%
Carbón y lignito:
cuando la apariencia del concreto es de importancia
cualquier otro concreto
0.5%
1.0%
d. Se define como hormigón, o agregado integral, al material conformado por una
mezcla, dosificada en proporciones arbitrarias, de grava y arena. Este material se
da en forma natural en la corteza terrestre y se le emplea tal como se le extrae de
la cantera.
En lo que sea posible se seguirán para el hormigón las recomendaciones
correspondientes para el agregado grueso y fino. Deberá estar libre de cantidades
perjudiciales de polvo, terrones, partículas blandas o escamosas, sales, álcalis,
materia orgánica u otras sustancias dañinas para el concreto. Su granulometría
deberá estar comprendida entre la malla de 2” como máximo y la malla Nº 100
como mínimo.
ƒ
Funciones del agregado en el concreto
Las tres principales funciones del agregado en el concreto son:
a. Proporcionar un relleno adecuado a la pasta, reduciendo el contenido de esta
(cemento-agua-poros-cristales de hidróxido de calcio), reduciendo el contenido de
este por unidad de volumen y, por lo tanto, reduciendo el costo de la unidad cúbica
de concreto.
b. Proporcionar un amasa de partículas capaz de resistir las acciones mecánicas, de
desgaste, o de intemperismo, que pueden actuar sobre el concreto.
c. Reducir los cambios de volumen resultantes de los procesos de fraguado y
endurecimiento; de humedecimiento y secado; o de calentamiento de la pasta.
ƒ
Interrelación agregado - concreto
Las propiedades del concreto resultante del empleo de un agregado determinado
depende de:
a. La composición mineral de las partículas, la cual influye fundamentalmente sobre
la resistencia, durabilidad y elasticidad del concreto.
b. Las características superficiales de las partículas, las cuales influyen,
especialmente sobre la trabajabilidad, fluidez y consistencia del concreto; así como
sobre la adherencia entre la pasta y el agregado.
c. La granulometría de los agregados fino y grueso, definida por sí misma, así como
por la superficie específica, módulo de fineza y tamaño máximo del agregado
grueso. Estas propiedades influyen fundamentalmente sobre las propiedades del
concreto al estado no endurecido, sobre su densidad y sobre la economía de la
mezcla.
SOILTEST®, SOLUCIONES EN INGENIERIA GEOTÉCNICA, JR. AYACUCHO Nº 122, KIMBIRI–LA CONVENCION–CUSCO
TELF. MOV. 966686112, CLARO 083983730335, RPM #066112
SOILTEST®
61
SOLUCIIONES EN INGENIERIA GEOTECNICA
d. El volumen de agregado por unidad de volumen de concreto, el cual influye
especialmente en los cambio de volumen debido a los procesos de
humedecimiento y secado; a los procesos de calentamiento y enfriamiento; así
como en el costo de la unidad cúbica de concreto.
e. La porosidad y absorción del agregado, las cuales influyen sobre la relación aguacemento efectiva, así como sobre las propiedades del concreto al estado no
endurecido.
o CONCRETO.
Para cada caso particular de empleo se requiere en el concreto determinadas propiedades.
Es por ello que el conocimiento de todas y cada una de las propiedades del concreto, así
como de la interrelación entre ellas, es de importancia para el ingeniero el cual debe decidir,
para cada caso particular de empleo del concreto, la mayor o menor importancia de cada
una de ellas.
Al finalizar las propiedades del concreto, el ingeniero debe recordar las limitaciones de las
mismas en función de las múltiples variables que pueden actuar sobre el concreto
modificándolo. En este análisis es importante que el ingeniero recuerde que el concreto,
como cualquier material, puede experimentar adicionalmente modificaciones en el tiempo y
que pueden claudicar por fallas atribuibles a problemas de durabilidad, aún cuando su
resistencia haya sido la adecuada.
En el análisis de las propiedades del concreto es importante recordar que ellas están
íntimamente asociadas con las características y proporciones relativas de los materiales
integrantes; que la calidad, cantidad y densidad de la pasta es determinante en las
propiedades del concreto; y que la relación agua-cemento lo es sobre las características de
la pasta.
ƒ
Propiedades fundamentales
a. Las propiedades más importantes del concreto al estado no endurecido incluyen la
trabajabilidad, consistencia, fluidez, cohesividad, contenido de aire, segregación,
exudación, peso unitario, así como tiempo de fraguado.
b. Las propiedades más importantes del concreto al estado endurecido incluyen las
resistencias mecánicas, durabilidad, propiedades elásticas, cambios de volumen,
impermeabilidad, resistencia al desgaste y cavitación, propiedades térmicas y
acústicas, apariencia.
ƒ
Importancia de la selección de los materiales
a. En la selección del cemento debe considerarse, para los Portland normales, la
composición química y el tipo de cemento empleado, así como la influencia que
estas características pueden tener sobre las propiedades del concreto.
Si se trata de cementos combinados, debe tenerse en consideración las
características de la puzolana, ceniza o escoria empleada, igualmente la fineza y el
tiempo de fraguado del cemento y la influencia de estas sobre las propiedades del
concreto.
b. De acuerdo a las propiedades que se desea alcanzar, se debería tener en
consideración para el agregado su perfil, textura superficial, granulometría, tamaño
máximo, módulo de fineza, superficie específica, dureza, resistencia, composición
mineralógica, limpieza y presencia de materia orgánica o materias extrañas.
c. El agua deberá ser potable. En caso de no serlo se deberá tener en consideración
la influencia de las sales sobre las propiedades del concreto.
d. El empleo de aditivo modifica significativamente las propiedades del concreto. Su
uso debe ser cuidadosamente estudiado a fin de alcanzar las propiedades
deseadas sin modificar otras.
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ƒ
Importancia de la dosificación de mezclas
a. En la dosificación de las mezclas de concreto deberá tenerse cuidado de que haya
la cantidad de pasta necesaria no solo para recubrir el agregado y facilitar su
movilidad, sino también para ocupar los vacios existentes entre partículas.
Igualmente, la trabajabilidad y consistencia del concreto deberán ser las
adecuadas para que la mezcla ocupe totalmente los encofrados y recubra el acero
de refuerzo y elementos embebidos.
b. En el concreto endurecido las proporciones seleccionadas deberán permitir
obtener las propiedades deseadas al menor costo.
ƒ
Importancia de la preparación
a. La preparación del concreto, es fundamentalmente, un proceso de fabricación de
un nuevo producto. Es por ello que los procesos derivados de la obtención de
materiales adecuados; de selección de las proporciones más convenientes de los
mismos; de fabricación y puesta en obra de la mezcla; de control de su calidad; y
de economía de producción son en cierta forma, similares a aquellos que pueden
presentarse en cualquier otro problema de fabricación.
b. Adicionalmente debe tenerse en consideración que, debido a que el proceso de
fabricar y obtener un concreto de calidad determinada no termina hasta que la
estructura es puesta en servicio, cada obra representa problemas particulares,
especialmente aquellos referidos a la selección de las proporciones, proceso de
colocación y curado del concreto.
c. Durante el proceso constructivo el profesional responsable de la obra deberá
siempre recordar que, independientemente de la calidad de la mezcla a nivel
de los cálculos de oficina e inclusive de las mezclas de prueba en el
laboratorio, las cualidades asumidas para la estructura no podrán ser
obtenidas a menos que ellas sean alcanzadas en cada unidad cúbica del concreto
en la obra.
ƒ
Importancia del control
La preparación de un buen concreto exige de un adecuado control. Ello implica, con
diferente grado de control de acuerdo a las características e importancia de la obra:
a. Una cuidadosa supervisión en la selección de los materiales y la selección de la
proporciones de la unidad cúbica de concreto.
b. Una cuidadosa supervisión de los procesos de colocación y acabado del concreto.
c. La realización de ensayos en todas las etapas del proceso de selección de los
materiales, dosificación de las mezclas, y colocación del concreto, a fin de
garantizar la calidad de los materiales y del producto final.
ƒ
Importancia de la preparación técnica
a. En la preparación del concreto, el problema fundamental es obtener un producto
satisfactorio a un costo razonable. El alcanzar ambas condiciones exige que la
fase técnica del proceso de fabricación del concreto, esté bajo la responsabilidad
de un profesional que esté plenamente familiarizado con los diversos aspectos del
concreto como material y de su tecnología.
b. Conocimientos adecuados en el campo de la tecnología del concreto; un adecuado
criterio; buena preparación del concreto e inspección de su calidad, son todos ellos
factores necesarios para lograr un balance adecuado entre todos los aspectos que
intervienen en la preparación del concreto. Personal calificado y mano de obra
especializada son indispensables si se desea que el producto final, la estructura,
sea de calidad requerida.
c. Es imposible preparar un concreto de buena calidad, el cual cumpla con todos los
requisitos exigidos por el proyectista, si no se posee una adecuada preparación en
la tecnología del concreto.
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d. Un concreto “malo”, es un producto de inferior calidad, es preparado con cemento,
agua y agregado. Son exactamente estos mismos materiales los ingredientes de
un buen concreto. La diferencia únicamente radica en el ¿Cómo hacerlo?, en la
adecuada preparación profesional del ingeniero y el personal a sus órdenes, así
como en la atención que haya sido dada a todos los aspectos de la preparación de
un buen concreto.
ƒ
3.
Factores en la variación de calidad
Algunos de los principales factores que pueden intervenir en la variación de la calidad
del concreto se pueden agrupar en los siguientes rubros:
a. Variables de los materiales, cuya responsabilidad es atribuible al constructor
responsable.
b. Variables en el proceso de producción, cuya responsabilidad es atribuible al
constructor.
c. Variables en el control de la calidad del concreto, cuya responsabilidad es
atribuible a la inspección o al laboratorio encargado del control.
d. Variables debidas a la preparación técnica del personal profesional y técnico que
interviene en los diversos aspectos de la obra.
PARÁMETROS DE SITIO
La Norma Técnica NTE-030 divide el territorio nacional en tres zonas sísmicas (ver fig. adjunta), a cada
una de las cuales le asigna un factor “Z”, que representa la aceleración máxima del terreno con una
probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. El presente estudio está considerado en la micro
zonificación sísmica como zona 2 y factor de zona Z=0.30 g.
Los resultados de los ensayos en mención se adjuntan al presente informe
MAPA DE ZONIFICACIÓN SÍSMICA DEL PERÚ
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4.
ESTUDIO DE CAMPO
El estudio de campo se llevó a cabo mediante las pruebas in situ, como son:
- Selección de materiales …………………………………………….ASTM D 75
5.
ESTUDIO DE LABORATORIO
Los ensayos de laboratorio de Mecánica de suelos y de materiales que se han realizado a las muestras
de agregado fino y grueso son:
- Ensayo granulométrico por tamizado ……………………………..ASTM C-136
- Ensayo peso unitario de agregados suelto y compacto ………...ASTM C-29
- Ensayo peso específico de agregados ……………………………ASTM C-127
- Ensayo absorción de agregados …………………………………..ASTM C-128
- Ensayo de asentamiento SLUMP ………………………………….ASTM C-143
- Ensayo de preparación de muestras cilíndricas …………………ASTM C-172
- Ensayo de resistencia a la compresión …………………………...ASTM C-39
6.
DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO
Se ha realizado la determinación de las propiedades Físico-Mecánicas de los agregados, para realizar
el diseño de mezcla de concreto empleando el método ACI, según las proporciones y calidades del
concreto.
Cabe señalar que el material disponible es agregado fino y agregado grueso zarandeado, por lo que
para el diseño se recurrió a la experiencia, estadística y parámetros de acuerdo a Normas, cuyo
producto final fue ensayado en laboratorio con la prensa ELE INTERNATIONAL SOILTEST ADR2000,
obteniéndose resultados satisfactorios.
El diseño de mezcla arroja las siguientes dosificaciones:
•
f’c = 140 kg/cm² :
PROPORCIÓN EN VOLUMEN
CEMENTO
1 Bolsa
•
CEMENTO
1 Bolsa
AGUA
3.16 P³
27.99 Lt
ARENA
2.43 P³
PIEDRA
AGUA
2.84 P³
25.23 Lt
PIEDRA
AGUA
2.58 P³
22.67 Lt
f’c = 210 kg/cm² :
PROPORCIÓN EN VOLUMEN
CEMENTO
1 Bolsa
7.
2.78 P³
PIEDRA
f’c = 175 kg/cm² :
PROPORCIÓN EN VOLUMEN
•
ARENA
ARENA
2.13 P³
CONCLUSIONES
¾
De acuerdo a los ensayos realizados al agregado procedente de la cantera “IRAPITARI”; se obtuvo
resultados favorables, sin embargo presenta impurezas (material orgánico), el porcentaje de finos
es 5.67% en peso, mayor al 5%, así también la granulometría del agregado grueso está fuera del
rango permisible, el módulo de fineza es 2.49 (media), por lo demás cumple con las exigencias
técnicas para su empleo en construcciones de estructuras de mediana y alta resistencia.
¾
Para el presente diseño se ha considerado el empleo del Cemento Portland Tipo I ANDINO, con un
peso específico de 3.11, además la condición de exposición se ha considerado un clima
moderado.
¾
El agregado grueso, presenta un valor elevado, resistente a la abrasión y aceptable de acuerdo a
la Norma ASTM C-131.
¾
Mediante el METODO DEL COMITÉ 211 DEL ACI, se ha determinado las proporciones en peso y
en volumen según el diseño para una calidad del concreto de: f’c=140kg/cm2, f’c=175kg/cm2 y
f’c=210kg/cm2 (ver diseño de mezcla).
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¾
¾
¾
8.
El agregado no presenta en su interior terrones de arcilla y partículas deleznables. De existir hay
que proceder a limpiarlas con procedimientos manuales o mecánicos, que no alteren las
propiedades físico mecánicas de este.
Cabe señalar que la proporción de agua, puede variar, estará sujeto a las condiciones climáticas a
que esté expuesto el agregada a emplear, para lo que se debe controlar el SLUMP para
determinar la cantidad conveniente.
El presente diseño de mezcla es exclusivamente para el agregado de condiciones físicomecánicas similares al del material empleado en el ensayo correspondiente (material procedente
de la cantera “IRAPITARI”); para agregados que varíen notablemente en estas propiedades, no
necesariamente ha de cumplir los requerimientos exigidos.
RECOMENDACIONES
¾
Se recomienda emplear agregado grueso zarandeado, tamaño máximo nominal 1”.
¾
Estricto control en los trabajos de preparación y colocación del concreto.
¾
Control de SLUMP.
¾
Mucho control en el curado del concreto, en elementos verticales, cubrir con yute la estructura y
mantenerlo húmedo; en estructuras horizontales curar con el sistema convencional “arroceras”.
¾
Se recomienda el vaciado del concreto por las tardes, para que el fraguado sea lento en momentos
de menor temperatura ambiente y no violenta.
¾
Las normas especifican la preparación de testigos cilíndricos de concreto de 15cm x 30cm, la cual
estará a cargo de un personal técnico, quien preparará en briquetas (moldes) cada tres capas, 25
chuzadas por capa, pasado las 24 horas la muestra será saturado; para luego someter a ensayos
de compresión a las edades de 7, 14 y 28 días, obteniéndose un control promedio a los 7 días del
80% de su resistencia (curado en laboratorio) y 100% del diseño pasado los 21 días. (curado en
laboratorio).
¾
Cuando el curado se elabora en obra, el nivel de resistencia para cada clase de concreto se
considera satisfactorio si cumple satisfactoriamente los siguientes requisitos:
o Que los promedios aritméticos de todos los conjuntos de tres en tres resultados
consecutivos de ensayo de resistencia (un ensayo es el promedio de resistencia de
dos cilindros), igualen o excedan el valor nominal especificado para f'c
o Que ningún resultado individual de los ensayos de resistencia (un ensayo es el
promedio de resistencia de dos cilindros) tenga una resistencia inferior en 35 Mpa de
fc.
o La evolución de la resistencia del concreto de acuerdo a su edad es:
RESISTENCIA DEL
CONCRETO
%
EDAD
0
0%
7
70%
14
85%
21
92%
28
100%
45
107%
Observación: El cemento empleado es CEMENTO PORTLAD TIPO I
Kimbiri, abril de 2013
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ANEXO
67
68
69
70
71
72
73
74