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ING GENARO MORALES RIVAS ING. CIVIL ESTUDIOS DE SUELOS, EVALUACION DE CANTERAS CIP 44466 ------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------- ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS CON FINES DE CIMENTACION “INSTALACIÓN DE PARQUES RECREATIVOS EL OVERAL Y EL PARQUE 3 EN LA URBANIZACIÓN ISABEL BARRETO II ETAPA, CIUDAD DE PAITA, DISTRITO DE PAITA – PROVINCIA DE PAITA - PIURA” ------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------

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ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS

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ING GENARO MORALES RIVASING. CIVIL

ESTUDIOS DE SUELOS, EVALUACION DE CANTERAS CIP 44466

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ESTUDIO DE SUELOS Y CANTERAS CON FINES DE CIMENTACION

“INSTALACIÓN DE PARQUES RECREATIVOS EL OVERAL Y EL PARQUE 3 EN LA URBANIZACIÓN ISABEL

BARRETO II ETAPA, CIUDAD DE PAITA, DISTRITO DE PAITA – PROVINCIA DE

PAITA - PIURA”

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-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------INDICE

I.- ASPECTOS GENERALES.-

1.1.- Ubicación del área de estudio y situación actual.- 1.2.- Condiciones Climáticas.-

II.- GEOLOGIA Y GEOTENICA.-

2.1 ASPECTO GEOLOGICO2.1.1 Geología Local

2.2 Geología Estructural2.3 ASPECTO GEOMORFOLOGICO2.4 TOPOGRAFÍA

III.- METODOLOGIA DE TRABAJO.-

3.1.- FASE DE CAMPO.-

3.2.- ENSAYO DE LABORATORIO.-

3.2.1.- ENSAYOS DE MUESTRAS ALTERADAS.-

3.2.2.- ENSAYOS DE MUESTRAS INALTERDADA.-HINCHAMIENTO LIBRE DE LOS SUELOS.-LIMITES DE CONTRACCION DE LOS SUELOS.- FENÓMENO DE LICUEFACCIÓN.- AGRESION DEL SUELO AL CONCRETO.-

IV.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.-

CONCLUSIONESRECOMENDACIONESANEXOS

- Testimonio Fotográfico

- Ensayos de Laboratorio

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INTRODUCCIÓNEl presente estudio de mecánica de Suelos se realizó a solicitud del INGENIERO PROYECTISTA por encargo de la Municipalidad Provincial de Paita, para desarrollar el siguiente Proyecto denominado: “INSTALACIÓN DE PARQUES RECREATIVOS EL OVERAL Y EL PARQUE 3 EN LA URBANIZACIÓN ISABEL BARRETO II ETAPA, CIUDAD DE PAITA, DISTRITO DE PAITA – PROVINCIA DE PAITA - PIURA” CÓDIGO SNIP N° 270871

La zona de influencia de dicho estudio se ubicada en la Urbanizacion Isbel Barreto II Etapa de la ciudad de Paita, distrito de Paita, Provincia de Paita, departamento de Piura.

El propósito del presente estudio es determinar las propiedades Físico Mecánicas, las mismas que serán de utilidad para que el ingeniero proyectista plasme las recomendaciones dadas en este estudio. El presente estudio lo desarrollo el personal técnico capacitado, el mismo que se inicio con el reconocimiento del área, proyectándose 02 calicatas de -3.00m de profundidad una por cada lado.Habiéndose realizado las siguientes calicatas según detalleCalicata C1 la cual se osculto la siguiente estratigrafía entre los niveles de 0.00m a 0.20m una capa contaminada con arena limosas carbonatadas con plásticos y ladrillo, luego como terreno de fundación localizamos un material del tipo “SM”Arenas limosa con cohesión y grava entre los niveles de 0.20m a 3.00m.

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-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------Calicata C2 la cual se osculto la siguiente estratigrafía entre los niveles de 0.00m a 0.15m una capa contaminada con arena limosas carbonatadas con plásticos y ladrillo, luego como terreno de fundación localizamos un material del tipo “SM”Arenas limosa con cohesión y grava entre los niveles de 0.15m a 3.00m.

I.- ASPECTOS GENERALES.-

1.1.- Ubicación del área de estudio y situación actual.-

La zona de influencia de dicho estudio se ubicada en la Urbanización Isabel Barreto II Etapa de la ciudad de Paita, distrito de Paita, Provincia de Paita, departamento de Piura.Teniendo su accesibilidad por una vía asfaltada desde Piura – Paita y llegando en la parte alta de Paita se localiza en la Urbanización Isabel Barreto II Etapa, no teniendo problemas para el acarreo de materiales para la construcción de este proyecto.

1.2.- Condiciones Climáticas.-

El clima del área del estudio es semi lluvioso entre los meses de Enero a abril, además en la zona se presentan precipitaciones pluviales en estos meses.Geomorfológicamente, esta constituido por las denominadas Pampas Costaneras, donde predominan formaciones sedimentarías o de materiales de arrastre, como arenas de grano fino, arcillas, formaciones carbonatas y aisladamente bancos de materiales de construcción, el área se encuentra con cuya altitud promedio es de 30.00 y 70.00 m.s.n.m.Se caracteriza por presentar relieve suave, en áreas contiguas con presencia de sales etc.

II.- GEOLOGIA Y GEOTENICA.-

2.5 ASPECTO GEOLOGICO

2.1.1 Geología Local

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La geología de la ciudad de Paita es de naturaleza sedimentaria; en su conformación se encuentran depósitos del Cretáceo – Terciario, que descansan sobre rocas del basamento de la edad Paleozoica. Comprende las Formaciones Talara, Miramar, Tablazo Paita (Talara) y Depósitos cuaternarios Recientes.

- Formación Talara:Compuesta en su parte superior por areniscas intercaladas con lutitas micáceas, en la parte inferior por lutitas bentoníticas laminadas, de alta plasticidad con procesos de expansividad y contracción del suelo y en la parte intermedia por arenisca de grano grueso.

- Formación Miramar:La sección típica de esta formación se ubica por debajo del Tablazo y sus afloramientos están representados por conglomerados de arenisca arcósica; son poco compactadas y en algunos niveles sin cohesión, deleznables que son socavadas fácilmente por la erosión, formando cornisas con capas competentes y duras en el Tablazo de Paita.

- Tablazo Paita:

Son depósitos Marinos cuaternarios antiguos de edad Plestocénica, que indican las últimas transgresiones de los mares a lo largo de la costa del Pacífico, esta constituido por sedimentos clásticos de antiguas plataformas continentales, posteriormente estos depósitos emergieron, emigrando la línea de playa hacia el Oeste.

- Depósitos Cuaternarios Recientes:Son materiales inconsolidados constituidos por suelos deluviales, eluviales y eólicos, están ubicados en la parte superficial del área de estudio; se presentan en las quebradas, en los depósitos de playas y del litoral, así como en el área que constituye la parte superior del Tablazo.

2.6 Geología Estructural

La ciudad de Paita en el aspecto de geología estructural, presenta dos deformaciones: Andina y Neotectónica:

- Deformación Andina:Presenta dos fases la Fase Incaica y la Fase Quechua:

Fase Incaica : Etapa tectónica que se manifiesta en el Noroeste como una tectónica de bloques, reactivando las fallas antiguas. En el Noroeste Peruano, se tiene fallamientos longitudinales de rumbo NE- SO y transversales de rumbo NO – SE.

La intensidad de la Fase Incaica se debe a la subsidencia de las Placas de Cocos y Nazca por debajo de la Placa Sudamericana, y por

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-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------encontrarse dentro del radio de acción de la Deflexión de Huancabamba.

Fase Quechua : Se manifiesta con levantamientos verticales que dan lugar a erosiones y por consiguiente a discordancias paralelas. El mar se retira a consecuencia de los levantamientos de fines del Plioceno, formándose la zona de El Tablazo de Paita, la cual se encuentra sobre los 70 m.s.n.m.

2.7 ASPECTO GEOMORFOLOGICO

El reconocimiento de las características geomorfológicas, nos permite hacer un diagnóstico de los diferentes problemas de geodinámica externa que pueden afectar a la ciudad de Paita.

La ciudad de Paita está ubicada en un área geomorfológica denominada como Repisa Costanera constituida por los Tablazos, su arquitectura geológica es de naturaleza sedimentaria y descansa sobre rocas del basamento de la edad paleozoica.

Paita Baja: se emplaza sobre una estructura geológica conformada por depósitos cuaternarios marinos y constituidos por arenas con conchuelas, con un nivel freático a poca profundidad.

Paita Alta: forma parte del denominado “Tablazo Talara” del cuaternario reciente, esta constituido por una secuencia de depósitos sedimentarios de carácter marino, presenta zonas deprimidas topográficamente las cuales están sujetas a inundaciones en épocas de lluvia.

En esta ciudad se distinguen 3 unidades geomorfológicas:

a. Cordillera de la Costa

Constituida por un macizo de lineamiento arqueado, alineado por una serie de elevaciones las cuales conforman los cerros de Amotape.

b. Repisa Costanera

Comprende parte de la Cordillera entre los Cerros de Amotape y el Océano Pacífico; esta conformada por los tablazos o terrazas marinas, que son superficies escalonadas horizontales de origen marino, constituidas por conglomerados y areniscas semicompactas, que contienen restos de baquiobras.

c. Depresión Para Andina:

Constituida por una faja de depresión estructural entre la Cordillera Andina y la Cordillera de la Costa de la cual forma parte la cuenca del Sechura.

2.8 TOPOGRAFÍA

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-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------La ciudad presenta una topografía propia de una bahía; de acuerdo al relieve de su superficie podemos distinguir dos zonas las que están definidas por cerros de pendientes que varían entre los 4º a 75º. Estas dos zonas “Paita Baja” y “Paita Alta” están relacionadas por una zona intermedia conformada por taludes con presencia de cárcavas cuyas pendientes varían entre los 30 y 70 m.s.n.m.

- Paita Baja:

Posee un relieve accidentado con una altitud que varía entre los 03 y 30.00 m.s.n.m. se desarrolla desde el litoral hasta las laderas de los cerros que circundan la ciudad. El área presenta depresiones topográficas, napa freática superficial y está rodeada por quebradas que drenan al mar. En las cotas cercanas al mar se encuentra localizado el Casco Antiguo de la Ciudad, el Complejo Pesquero y la Empresa Nacional de Puertos ENAPU, además de AA.HH. que se han ubicado inmediatos al casco central.

- Paita Alta:Está ubicada sobre los 70 m.s.n.m. en la zona denominada El Tablazo; presenta un relieve casi plano, con algunas depresiones topográficas que son fácilmente inundables en épocas de lluvia, poniendo en peligro las edificaciones que se encuentran en ella. En está zona se ubica el área de expansión urbana, los AA.HH. Marko Jara Schenone, Juan Valer Sandoval, Primero de Junio, Cinco de Febrero, Trece de julio entre otros y la Urb. Isabel Barreto (ENACE).

III.- METODOLOGIA DE TRABAJO.-

La presente evaluación del indicado estudio se desarrollo de acuerdo a las consideraciones siguientes:

3.1.- FASE DE CAMPO.-

En esta fase se desarrollo previa evaluación del área problema, para lo cual fue necesario proyectar 02 labores verticales, para determinar su estratigrafía.

3.2.- ENSAYO DE LABORATORIO.-

La toma de muestra alterada y ensayos insitu, se realizaron en cada uno de los perfiles estratigráficos, encontrados en cada labor proyectada, con la finalidad de establecer los parámetros Físico Mecánicos, mínimos necesarios y aplicarlos a la obra de ingeniería civil a proyectarse.

3.2.1.- ENSAYOS DE MUESTRAS ALTERADAS.-

Dichos resultados se adjuntan al presente informe, como Análisis Granulométrico, Limites Consistencia, Proctor Modificado, Humedad Natural, Perfiles Estratigráficos y Diseños de Concreto, cuyos resultados se adjuntan al presente informe.

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PROCEMIENTO DE ENSAYOS SEGÚN SU Norma Técnica Peruana

a) Propiedades Físicas:En cuanto a los ensayos a ejecutar, se explican y definen los objetivos de cada uno de ellos. Cabe anotar que los ensayos físicos corresponden a aquellos que determinan las propiedades físicas de los suelos y que permiten su clasificación.

Análisis Granulométrico por tamizado (NTP 339.128) La granulometría es la distribución de las partículas de un suelo de acuerdo a su tamaño, que se determina mediante el tamizado o paso del agregado por mallas de distinto diámetro hasta el tamiz N°200 (diámetro 0.074 milímetros), considerándose el material que pasa dicha malla en forma global. Para conocer su distribución granulométrica por debajo de ese tamiz se hace el ensayo de sedimentación. El análisis granulométrico deriva en una curva granulométrica, donde se plotea el diámetro de tamiz versus porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo, de acuerdo al Huso que se quiera dar al agregado.

Limite Liquido y Limite Plástico (NTP 339.129)

Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Esta depende de la cantidad de arcilla que contiene el material que pasa la malla N°200, porque es este material el que actúa como ligante. Un material, de acuerdo al contenido de humedad que tenga, pasa por tres estados definidos: líquidos, plásticos y secos. Cuando el agregado tiene determinado contenido de humedad en la cual se encuentra húmedo de Modo que no puede ser moldeable, se dice que está en estado semilíquido. Conforme se le va quitando agua, Ilega un momento en el cual el suelo, sin dejar de estar húmedo, comienza a adquirir una consistencia que permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se dice que está en estado plástico. Al seguir quitando agua, Ilega un momento en el que el material pierde su trabajabilidad y se cuartea al tratar de moldearlo, entonces se dice que está en estado semi seco. El contenido de humedad en el cual el agregado pasa del estado semilíquido al plástico es el Limite Liquido, y el contenido de humedad que pasa del estado plástico al semi seco es el Limite Plástico.

Contenido de Humedad Natural (NTP 339.127)

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-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------El contenido de humedad de una muestra indica la cantidad de agua que esta contiene, expresándola como un porcentaje del peso de agua entre el peso del material seco. En cierto modo este valor es relativo, porque depende de las condiciones atmosféricas que pueden ser variables. Entonces lo conveniente es realizar este ensayo y trabajar casi inmediatamente con este resultado, para evitar distorsiones al momento de los cálculos.

Clasificación de Suelos por el Método SUCS y por el Método AASHTO Los diferentes tipos de suelos son definidos por el tamaño de las partículas. Son frecuentemente encontrados en combinación de dos o más tipos de suelos diferentes, como por ejemplo: arenas, gravas, limo, arcillas y limo arcilloso, etc. La determinación del rango de tamaño de las partículas (gradación) es según la estabilidad del tipo de ensayos para la determinación de los Límites de consistencia. Uno de los más usuales sistemas de clasificación de suelos es el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), el cual clasifica al suelo en 15 grupos identificados por nombre y por términos simbólicos.

b) Propiedades Mecánicas:

Los ensayos para definir las propiedades mecánicas, permiten determinar la resistencia de los suelos o comportamiento frente a las solicitaciones de cargas.Ensayo de Proctor Modificado

El ensayo de proctor se efectúa para determinar un óptimo contenido de humedad, para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno, para así saber qué cantidad de agua se debe agregar para obtener la mejor compactación. Con este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el proceso el contenido inicial de agua del suelo, encontrando que tal valor es de fundamental importancia en la compactación lograda. En efecto, se observa que a contenidos de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen más altos pesos específicos secos y por lo tanto mejores compactaciones del suelo, pero que esta tendencia no se mantiene indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones en la muestra. Es decir, para

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-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------un suelo dado y empleando el procedimiento descrito, existe una humedad inicial, Llamada la "optima", que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación. Lo anterior puede explicarse, en términos generales, teniendo en cuenta que, a bajos contenidos de agua, en los suelos finos, del tipo de los suelos arcillosos, el agua está en forma capilar produciendo compresiones entre las partículas constituyentes del suelo lo cual tiende a formar grumos difícilmente desintégrales que dificultan la compactación. El aumento en contenido de agua disminuye esa tensión capilar en el agua haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores resultados. Empero, si el contenido de agua es tal que haya exceso de agua libre, al grado de Ilenar casi los vacíos del suelo, esta impide una buena compactación, puesto que no puede desplazarse instantáneamente bajo los impactos del pisón.

Cuadro N° 01: Relación de calicatas y estratos Según clasificación

CALICATA

DATOS ClasificaciónContenid

o de Humeda

d %

Limite Liquido

%Limite

Plástico %

Índice de Plasticidad

%MUESTR

APROFUNDIDA

D (m)

SUCS AASHTO

           

C - 1 M - 1 0.20 – 3.00 SM A-2-4(0) 1.50 18.2 15.1 3.1C – 2 M - 1 0.15 – 3.00 SM A-1-b(0) 1.43 19.1 15.3 3.8

CANTERAS

CANTERA ROSAURA: De donde se extraerá grava, piedra chancada, afirmado

CANTERA: LA TORTUGA; De esta cantera se extraerá arena gruesa mediante zarandeo.

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3.2.2.- ENSAYOS DE MUESTRAS INALTERDADA.-

HINCHAMIENTO LIBRE DE LOS SUELOS.-

Con la finalidad de determinar la magnitud del hinchamiento o expansividad de los suelos donde se proyectara el futuro parque y graderías son del tipo “SM” arena limosa con y sin cohesión de textura firme a dura.

LIMITES DE CONTRACCION DE LOS SUELOS.-

Teniendo en consideración que la zona de estudio, se presentan periodos de lluvias intensas en cada fenómeno del Niño, que dan lugar a sobresaturación de los suelos y por la perdida gradual de agua al término de este los suelos tienen comportamiento físico que puedan afectar a la futura obra. Originándose las peculiares contracciones del suelo superficial o formaciones de grietas de desecación del terreno, este problema se ha contrarrestado por el tratamiento del material en el fondo de la cimentación de la rotonda o capa granular en los accesos peatonales.

ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN.

En el análisis de la cimentación se debe considerar los parámetros de un ángulo de rozamiento interno, compacidad del suelo, peso volumétrico, ancho de zapata, resistencia a la compresión uniaxial y la profundidad de la cimentación. Así en suelos arcillosos deberán presentarse problemas de expansividad y contracción de los suelos, los mismos que deben de evitarse empleando en el fondo de las estructuras materiales hormigonados, para evitar que las estructuras de concreto armado sufran un deterioro.

CAPACIDAD PORTANTE Y CAPACIDAD ADMISIBLE DEL TERRENO.-

Llamada también capacidad última de carga del suelo de cimentación. Es la carga que un suelo puede soportar sin que su estabilidad sea amenazada.Para la aplicación de la capacidad portante, se aplica la teoría de Terzghi para zapatas continuas de base rugosa en el caso de un medio medianamente denso.Es necesario mencionar, que se han identificado suelos del tipo arcilloso.

Teniendo este concepto preciso del tipo de suelos con valores de cohesión (0).

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PARA SUELOS COHESIVOS

PARA ZAPATAS CORRIDAS.-

Qc = 2.85 qu + * Df

PARA ZAPATAS AISLADAS.-

Qc = 3.70 qu + * Df

DONDE.- = Peso Volumétrico gr /cm3Df. = Profundidad de cimentación Qu = Resistencia a la compresión uniaxial in confinada.B = Ancho de zapata

N’g y N’q = Factores de carga.

CAPACIDAD DE CARGA.-

Es la capacidad admisible del terreno que se deberá usar como parámetro de diseño de la estructura, también se le conoce como "Carga de Trabajo"o "Presión de Trabajo", ver Cuadro de Capacidad Portante o Presión de Trabajo.

LUEGO:Qc

Pt = _______ Fs

Pt = Presión de trabajo (Kg/cm2).Qc = Capacidad de Carga.Fs = Factor de seguridad.

PARÁMETROS PARA DISEÑO SISMO - RESISTENTE

Las limitaciones impuestas por la escasez de información sísmica en un período estadísticamente representativo, restringe el uso del método probabilístico y la escasez de datos tectónicos restringe el uso del método determinístico, no obstante un cálculo basado en la aplicación de tales métodos, pero sin perder de vista las limitaciones citadas, aporta criterios suficientes para llegar a una evaluación previa de riesgo sísmico de la Región Nor Oeste Peruano.

F. Moreano (Investigador 1994), establece mediante la aplicación de métodos de los mínimos.Cuadrados y la Ley de recurrencia:Log n = 0 2.08472 - 0.51704 + 0.15432 M.

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-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------Una aproximación de la probabilidad de ocurrencia y el período medio de retorno para sismos de magnitudes de 7.0 y 7.5 se puede observar en el siguiente cuadro:

Magnitud Probabilidad deOcurrencia

Período medio de retorno

Mb 20 (años)

30 (años)

40 (años)

(años)

7.0 38.7 52.1 62.5 40.87.5 23.9 33.3 41.8 73.9

Lo que nos indica que cada 40.80 años se producirá un sismo de mb = 7.0 y cada 73.90 años se producirá un sismo mb = 7.5.

Además el factor de reducción por ductilidad y amortiguamiento depende de las características de la edificación según los materiales usados y el sistema de estructuras para resistir la fuerza sísmica.

FENÓMENO DE LICUEFACCIÓN.-

Debido a la no presencia de nivel freático no se dará este fenómeno por enconarse terreno cohesivo y denso y en zona alta de Paita. AGRESION DEL SUELO AL CONCRETO.-

El contenido de sales solubles. Carbonatos, sulfatos y cloruros determinados mediante ensayos químicos estos son de baja a regular agresividad pero como dicho concreto va a estar expuesto a la brisa marina se recomienda utilizar cemento Pórtland tipo “V”

IV.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.-

CONCLUSIONES.-

4.1.- Se concluye que en la zona de estudio los materiales que predominan son del tipo “SM” arenas limosas con y grava de textura firme a dura

4.2.- Y con respecto a su capacidad admisible es de 2.07Kg/cm2 para una profundidad de 1.50m para cimientos corridos y 2.69Kg/cm2 para una profundidad de 2.00m para zapatas aisladas. 4.3.- Con respecto a l porcentaje de sales Solubles mediante ensayos químicos es de 0.093% de agresividad baja.

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RECOMENDACIONES.-

4.4.- En la zona del puente peatonal se recomienda cimentar no menor a 1.50m para cimientos corridos y no menor a 2.00m para zapatas aisladas y/o según diseño del Ingeniero Calculista previo a esto se colocara una capa de material de hormigón de 0.40m seguido de un solado de concreto de 0.10m.

4.5.- Con respecto al tipo de cemento se recomienda utilizar cemento portland tipo “MS” por qué dicho concreto va a estar expuesto a la brisa marina y para darle una mejor vida util.

4.6.- Con relación a las diferentes dosificaciones de concreto se recomienda los materiales procedentes de la cantera “Rosaura”, del cual se extraerá agregado grueso (grava, piedra chancada, Over y granular), con relación al agregado fino este será de la cantera “la Tortuga, de la cual se extraerá arena para concreto mediante un proceso de zarandeo.

RESULTADOS

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DE LABORATORIO

DISEÑOS DE

CONCRETO

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ENSAYOS DE

CANTERA

CAPACIDAD ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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ADMISIBLE

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