Subido por Alex Hessler Pineda Pariamachi

6.- Mecanica de suelos - CAP IV

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GOBIERNO REGIONAL DE ANCASH
“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
EN LA LOCALIDAD DE CORIS, DISTRITO DE CORIS – AIJA - ANCASH”
CAPITULO IV
MECANICA DE SUELOS
1
OBJETIVOS Y ALCANCES.
El objetivo del presente estudio es con la finalidad de determinar las características y condiciones
físico-mecánicas del terreno y los materiales que se usaran para la construcción, reservorio y pozo
séptico, mediante la observación de campo, mapeo de calicatas y pruebas de laboratorio, en base a
ellas proponer las recomendaciones técnicas pertinentes para la buena ejecución del Proyecto.
El estudio contempla, la apertura de calicatas de exploración con una profundidad promedio de 1.50m.
Toma de muestras representativas de suelos, roca y material de cantera que sean importante para el
diseño del proyecto, el tamaño y el tipo de muestra requerida es según el ensayó a realizar.
Las calicatas se realizaron, con el objeto de determinar las características del subsuelo que nos
permita evaluar y establecer las características físicas _ mecánicas del terreno natural, su y extraer
muestras representativa alterada y/o inalterada de la calicata para realizar ensayos en el laboratorio y
determinar la capacidad portante, el asentamiento de la cimentación, el factor sísmico y otros.
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ING. CAROL INES TREJO MAGUIÑA
CONSULTORIA C4949
Calle las Gardenias S/N Mz 160 Lte 14 – Villón Alto – Huaraz, Telefax 043 – 424255, cel. 043-943043745, RPM #687910
carolintrejo@hotmail.com
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2
METODOLOGIA DE TRABAJO.
2.1
TRABAJO DE CAMPO

Reconocimiento del terreno.
Foto Nº 01: Ubicación Terreno – reservorio 50 m3



Foto Nº 02: Ubicación Terreno – Tanque Imhoff
Ejecución de calicatas donde se proyecta construir reservorio y tanque imhoff.
Toma de muestras en calicatas.
Toma de datos estratigráficos y estructurales de las calicatas.
Foto Nº 03: Calicata Nº 01 – reservorio 50 m3
Foto Nº 04: Calicata Nº 02 – Tanque Imhoff
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ING. CAROL INES TREJO MAGUIÑA
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2.2
TRABAJO DE GABINETE

Ensayos en laboratorio de muestras tomadas en las calicatas.

Interpretación de resultados de ensayos de laboratorio y cálculo de parámetros técnicos.
3
INVESTIGACIONES DE CAMPO
3.1
UBICACIÓN DE CALICATAS.
Un trabajo fundamental en la investigación de suelos es la apertura de calicatas, ya que permiten la
observación directa además conocer los parámetros y propiedades que definan las condiciones del
terreno donde se realizara el proyecto de construcción de reservorio y Tanque Imhoff.
Las calicatas permiten la realización de ensayos en situ y la toma de muestra para ensayos de
laboratorio del suelo identificado.
El criterio para la identificación de calicatas se realizó teniendo en cuenta la ubicación de la
cimentación del reservorio y Tanque Imhoff, encontrándose adecuada para tal fin.
3.2
MUESTREO DE CALICATAS.
Deben obtenerse muestras representativas de suelo, roca y material de cantera o de cada material
que sea importante para el diseño y la construcción. El tamaño y el tipo de muestra requerida varía
dependiendo el tipo de ensayo que se vayan a efectuar.
Identificación de cada muestra etiquetados
humedad natural y profundidad en metros.
por código
y registrando su densidad de campo,
En cada calicata excavada se consideraron 2 estratos representativos, el primero de suelo orgánico
del cual no fue muestreado, el segundo estrato es considerado como suelo representativo el mismo
que fue debidamente muestreado para sus respectivos análisis. Tanto para reservorio como tanque
imhoff.
4
ENSAYOS DE LABORATORIO
Las muestras en laboratorio fueron seleccionados designados a los laboratorios de los cuales se
llevaron muestras representativas al laboratorio por el consultor, los resultados se muestras en los
gráficos correspondientes. También se llevaron a cabo ensayos Standard a fin de obtener las
características físicas y mecánicas suelos de cimentación en la zona de reservorio y pozo séptico, las
muestras de suelos ya en laboratorio, fueron clasificadas y seleccionadas siguiendo procedimientos y
normas descritas en la ASTM D – 2487.
4.1
ENSAYOS STANDARD



Análisis Granulométrico por tamices
Límites Líquido
Límite Plástico
ASTM – D422
ASTM – D4318
ASTM – D4318
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ING. CAROL INES TREJO MAGUIÑA
CONSULTORIA C4949
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


4.2
Clasificación de Suelos SUCS
Contenido de Humedad
Peso Específico de Sólidos
ASTM – D2487
ASTM – D2216
ASTM – D854
ENSAYOS PARA ANÁLISIS DE AGUA.

No existe presencia de nivel freático en el suelo de las calicatas C1 y C2
5
DETERMINACIÓN DE LA CANTERA DE AGREGADOS
5.1
OBJETIVOS.
El objetivo de la identificación de cantera es determinar el lugar óptimo de fácil acceso preferentemente
y extracción fácil de material seleccionado como arena, grava, roca y material para relleno, que
contenga las proporciones calidad y volumen optimas y que cumplan con las normas técnicas para la
construcción de las diferentes estructuras como: captación, reservorios, obras de arte y estructuras de
la planta de tratamiento.
5.2
UBICACIÓN Y ACCESO:
La cantera de agregados se encuentra ubicada en la Ciudad de Huaraz - Tacllán a 95 Km de la
localidad de Coris.
5.3
CANTERA DE AGREGADOS
El material que se utiliza como agregados para la construcción de reservorio y tanque imhoff debe ser
debidamente analizado con ensayos de análisis granulométrico, peso especifico y con ensayos
especiales como abrasión y durabilidad los cuales determinan la calidad del agregado.
6
ENSAYO DE LABORATORIO - CANTERA DE AGREGADOS









6.1
Durabilidad
Análisis granulométricos por tamizado.
Peso específico y absorción agregado grueso.
Peso especifico y absorción agregado fino.
Peso unitario (varillado y suelto)
Abrasión maquina de los Ángeles
Diseño de mezcla f´c = 210 Kg/cm2
Diseño de mezcla f´c = 175 Kg/cm2
ENSAYOS PARA ANÁLISIS DE AGUA.
Análisis fisicoquímico.
ASTM- C- 88
ASTM- C- 136
ASTM- C- 127
ASTM- C- 128
ASTM- C- 29
ASTM- C- 131
DURABILIDAD
Mediante este método podemos determinar la calidad del material de cantera que va a estar
sometida a la acción de los agentes atmosféricos, el material de cantera es sumergido en la
solución de sulfato de sodio durante 18 horas en un recipiente totalmente cerrado, si el porcentaje
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de desgaste es admisible por la norma el material de cantera pude ser utilizado como agregado
grueso o fino.
6.2
ABRASION
Este método es para determinar el desgaste por abrasión, del agregado grueso por medio de la
máquina de los Ángeles donde se utilizo la gradación ¨A¨ de 12 esferas, el cual nos permite conocer
el porcentaje de desgaste del material, si este es admisible por la norma el material de cantera
puede ser utilizada como agregados.
6.3
ANALISIS GRANULOMETRICO PARA AGREGADOS
La granulometría y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados
así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía,
porosidad, contracción y durabilidad del concreto.
6.4
GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS (ARENA GRUESA).
La granulometría de los finos es considerado de las tamices 3/8” a la malla Nº 200 también se toma
encuentra el modulo de fineza.
El modulo de fineza de agregado fino se ha obtiene sumando los porcentajes acumulados en peso de
los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma entre 100 esto es útil
para estimar las proporciones de los agregados finos y gruesos en las mezclas de concreto.
Arena media
Arena fina
Limos
Modulo de fineza
6.5
37.47%
58.21%
4.32 %
2.73%
GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS GRUESOS (PIEDRA ZARANDEADA)
El tamaño máximo del agregado grueso que se utiliza en el concreto tiene su fundamento en la
economía. Comúnmente se necesita más agua y cemento para agregados de tamaño pequeño que
para tamaños mayores, para revenimiento de aproximadamente 7.5 cm para un amplio rango de
tamaños de agregado grueso.
El tamaño máximo nominal de un agregado, es el menor tamaño de la malla por el cual debe pasar la
mayor parte del agregado la malla de tamaño máximo nominal, puede retener de 5% a 15% del
agregado dependiendo del número de tamaño.
Grava
Arena gruesa a media
98.70%
1.30%
Tamaño máximo nominal 1 “
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6.6
PESO ESPECÍFICO Y ABSORCION DE LA CANTERA
PESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS.
El peso específico de los agregados es un indicador de calidad, en cuanto que los valores elevados
corresponden a materiales de buen comportamiento, mientras que para bajos valores generalmente
corresponde a agregados absorbentes y débiles.
ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS.
La absorción como la cantidad de agua absorbida por el agregado sumergido en el agua durante
24horas. Se expresa como un porcentaje del peso del material seco, que es capaz de absorber, de
modo que se encuentre el material saturado superficialmente seco.
PESO ESPECÍFICO Y ABSORCION PARA PIEDRA ZARANDEADA.
Peso específico
2.62 Tn/m3
Contenido de humedad
3.11 %
Porcentaje de absorción
0.78 %
PESO ESPECÍFICO Y ABSORCION PARA ARENA GRUESA
Peso específico
6.7
2.73 Tn/m3
Contenido de humedad
5.57 %
Porcentaje de absorción
1.89 %
PESO UNITARIO PARA LOS AGREGADOS.
Es el cociente de dividir el peso de las partículas entre el volumen total incluyendo los vacíos. Al incluir
los espacios entre las partículas, está influenciando por la manera en que se acomodan estas, lo que lo
convierte en un parámetro hasta cierto punto relativo.
La norma ASTM C-29 define el método estándar para evaluarlo, en la condición de acomodo de las
partículas luego a compactarlas en un molde metálico apisonándolas con 25 golpes con una varilla de
5/8” en 3 capas. El valor obtenido, es el que se emplea en algunos métodos de diseño de mezclas para
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estimar las proporciones y también para hacer conversiones de dosificaciones en peso a dosificaciones
en volumen.
7
Peso unitario varillado para arena gruesa
1599 kgf/m3
Peso unitario suelto para arena gruesa
1554 kgf/m3
Peso unitario varillado para piedra zarandeada
1673 kgf/m3
Peso unitario suelto para piedra zarandeada
1607 kgf/m3
CUADRO RESUMEN Nº 06 CANTERAS DE AGREGADOS.
ENSAYOS
UNIDADES
Clasificación
CANTERA CAG-01
ARENA GRUESA
PIEDRA CHANCADA
SUCS
SW
GP
Profundidad
m
0.00 - 1.20
0.00 - 1.20
% Grava
%
0.0
98.70
% Arena
%
95.68
1.30
% Finos
%
4.32
NP
P.e Partículas Gruesas
gr/cm3
NP
2.62
P.e Partículas Finas
gr/cm3
2.62
NP
% Retenido malla # 4
%
0
98.70
% Pasante malla # 30
%
23.26
0
% retenido malla #200
%
95.68
0
Peso Unitario Suelto
Kgf/m3
1554
1607
Peso Unitario Varillado
Kgf/m3
1599
1673
Absorción
%
1.89
0.78
Cont. De Humedad
%
5.57
3.11
Modulo de Fineza
2.73
NP
Tamaño Max. Nominal
NP
1"
Perdida Corregido
%
6.32
Desgaste
%
20.25
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8
FUENTES DE AGUA.
DESCRIPCION
UNIDAD
pH
Cloruros ( ión Cl- )
Sulfatos ( ión SO4 )
ppm
ppm
Sales solubles totales
uS/cm3
LIMITE PERMISIBLE MAXIMO
5a8
1000
600
<250 uS/cm3 clase 1 buena
calidad
RESULTADOS OBTENIDOS DEL ANALISIS
9
DESCRIPCION
UNIDAD
LAGUNA AYACOCHA
pH
Cloruros ( ión Cl- )
Sulfatos ( ión SO4 )
ppm
ppm
6.24
97
21
Sales solubles totales
uS/cm3
119
DISEÑO DE MEZCLA
Diseño de mezcla consiste en determinar las cantidades relativas de materiales que hay que emplear
en la mezcla para obtener un concreto adecuado, mejorar calificativamente la resistencia, la calidad y la
durabilidad del concreto que se usa para la construcción de obras de arte. con este ensayo podemos
controlar la relación agua-cemento y tomando en cuenta los factores que afectan al concreto resultante
(cemento, graduación y propiedades del agregado, etc.). Las propiedades del concreto se comprueban
prácticamente y pueden hacerse después de los ajustes necesarios para obtener las mezclas de
proporciones adecuadas que de la calidad y resistencia deseada.
Se realizarán dos diseños de resistencia f´c= 210 Kgf/cm2 y de f´c= 175 Kgf/cm2
9.1
RESISTENCIA DE DISEÑO F´C =210 kgf/cm2.
CANTIDAD DE MATERIALES POR M3 DE CONCRETO Y PROPORCIONES
DOSIFICACION EN PESO RESULTANTE
Cemento
Agregado Fino
Agregado Grueso
Agua
Cemento
Agregado Fino
Agregado Grueso
Agua
Cemento
Agregado Fino
Agregado Grueso
404,1 Kg=9.5 Bolsas
9316.6 Kg.
917.8 Kg.
143.2 Kg.
DOSIFICACIONES EN VOLUMEN RESULTANTE
404,1 Kg=9.5 Bolsas
0.56 m3
0.56 m3
0.143 m3
PROPORCION FINAL
1
2.1
2.1
_________________________________________________________________________________________________________
ING. CAROL INES TREJO MAGUIÑA
CONSULTORIA C4949
Calle las Gardenias S/N Mz 160 Lte 14 – Villón Alto – Huaraz, Telefax 043 – 424255, cel. 043-943043745, RPM #687910
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9.2
RESISTENCIA DE DISEÑO F´C =175 kgf/cm2.
CANTIDAD DE MATERIALES POR M3 DE CONCRETO Y PROPORCIONES
DOSIFICACION EN PESO RESULTANTE
Cemento
Agregado Fino
Agregado Grueso
Agua
Cemento
Agregado Fino
Agregado Grueso
Agua
Cemento
Agregado Fino
Agregado Grueso
10
349.1 Kg=8.2 Bolsas
966.1 Kg.
939.5 Kg.
142.6 Kg.
DOSIFICACIONES EN VOLUMEN RESULTANTE
349.1 Kg=8.2 Bolsas
0.58 m3
0.57 m3
0.143 m3
PROPORCION FINAL
1
2.5
2.5
CONCLUSIONES:


La cantera de agregados se encuentra ubicado en la ciudad de Huaraz
El reservorio y el tanque imhoff se encuentra cimentada en terreno que contiene propiedades
geo mecánicas favorables en compresión e indica que tiene buena resistencia y es excelente
para cimentación (según análisis de suelo en laboratorio).
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ING. CAROL INES TREJO MAGUIÑA
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