estudio de mecanica de suelos

MARCO HERNÁNDEZ AGUILAR CONSULTOR GEOTECNICO INGENIERO CIVIL DOCENTE UNIVERSIDAD URP MASTER EN INGENIERIA GEOTECNICA Tel. 01-2573967 - 96281683

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS ALAHUAYQUE – CCOÑE Calle Doña Consuelo Nº 138 Surco – Lima

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE LARAMARCA

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PARA EL PROYECTO DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE

REGADIO ALAHUAYQUE - CCOÑE

HUANCAVELICA – HUAYTARA - LARAMARCA

CONSULTOR: ING. MARCO ANTONIO HERNANDEZ AGUILAR. MSc.

ABRIL DEL 2006



ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PARA EL PROYECTO DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE REGADIO

ALAHUAYQUE - CCOÑE

MEDIANTE CALICATAS DE INSPECCIÓN CON RECUPERACIÓN

DE MUESTRAS

SOLICITA : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE LARAMARCA

DEPARTAMENTO DE OBRAS CIVILES

REALIZADO: GEO MASTER INGENIEROS CONSULTORES S.A.C.

FECHA: ABRIL DEL 2006



I N D I C E

1. INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES.................................................................5

1.1. OBJETIVO DEL ESTUDIO.................................................................................6 1.2. UBICACIÓN Y DESCRIPCION DEL AREA EN ESTUDIO...........................7 1.3. ALTITUD DE LA ZONA EN ESTUDIO Y CONDICIONES CLIMATICAS9 1.4. SISMICIDAD..............................................................................................9

2. INVESTIGACIONES DE CAMPO.............................................................................

2.1 CALICATAS DE EXPLORACION...........................................................................

3. ENSAYOS DE LABORATORIO ...............................................................................

3.1 ANALISIS GRANULOMETRICO ............................................................................ 3.2 LIMITES DE CONSISTENCIA ................................................................................. 3.3 HUMEDAD NATURAL .............................................................................................. 3.4 AGRESION AL SUELO DE CIMENTACION. ....................................................... 3.5 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE LA GRAVA ............................. 3.6 PESO UNITARIO O VOLUMETRICO DEL SUELO NATURAL ........................

4. PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL SUBSUELO........................................................

5. CONDICIONES DEL SUELO DE CIMENTACIÓN ...................................................

6. ANÁLISIS DE DEFORMACIONES POR SISMOS ...................................................

7. FACTOR DE SEGURIDAD.......................................................................................

8. NIVEL FREÁTICO ....................................................................................................

9. CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE....................................................................

9.1 PRESIÓN ADMISIBLE DEL SUELO......................................................................

10. ESTIMACION DE ASENTAMIENTOS

11.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES



ANEXOS

ANEXO A : REGISTRO DE LAS CALICATAS Y PERFILES ESTRATIGRÁFICOS

ANEXO B : ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO

ANEXO C : PANEL FOTOGRÁFICO



ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PARA EL PROYECTO DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE REGADIO

ALAHUAYQUE - CCOÑE

1. INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES

Por encargo de la municipalidad distrital de LARAMARCA – AREA DE

INFRAESTRUCTURA, se han llevado a cabo los trabajos necesarios para desarrollar el

Estudio de mecánica de suelos para establecer las condiciones de cimentación de la

obra correspondiente a la CONSTRUCCIÓN DE UNA TOMA DE CAPATACIÓN,

DESARENADOR Y CANAL DE RIEGO, ubicada en la parte baja, cuyo inicio se da en

la intercepción los ríos Chachachá y Huaolleho del Distrito de Laramarca, a partir del

cual se determinarán las características Físico - Mecánicas e Hidráulicas del suelo

dentro de la profundidad activa de la cimentación, y a partir de ellos, los parámetros

necesarios paral a elaboración del estudio definitivo.

El Estudio expuesto en este Informe considera los trabajos de exploración compuesta

por las calicatas ejecutadas, extracción de muestras y análisis de laboratorio

efectuados, así como la aplicación de teorías y aplicaciones de la Geotecnia las cuales

han sido desarrolladas con la finalidad de establecer las condiciones actuales de

estratigrafía del suelo y adecuados criterios de diseño para la estabilidad de la obra a

ejecutar, tomando en cuenta que en todos los casos deben satisfacerse las dos

condiciones indispensables de sustentación de cargas externas, esto es, que la

resistencia al esfuerzo cortante en el suelo tenga un valor mínimo de tres que es el

coeficiente de seguridad comúnmente exigido en los proyectos de superestructuras.

En segundo lugar, que las deformaciones provocadas en las obras por efecto de

asentamientos diferenciales no sean demasiado grandes a fin de no producir daños en

las estructuras a proyectar.



1.1. OBJETIVO DEL ESTUDIO

El presente estudio tiene por objetivo principal desarrollar el Estudio de Mecánica de

Suelos con fines de Cimentación del terreno sobre el cual se cimentaran la toma de

captación, desarenador y canal de Regadío; con la finalidad de irrigar los terrenos de

cultivo para sembríos de papa, maíz, cebada, además del pastos que permitirán la

crianza de ganados vacunos, cuyes, carneros de la comunidad campesina de

Laramarca.

En cuanto a la determinación de las características Físico-Mecánicas de los materiales

subyacentes dentro de la profundidad activa de cimentación, estos nos permitirán

conocer los parámetros necesarios para la elaboración del Estudio Geotécnico Final,

así también se evaluará los probables riesgos ante eventos de vibración ocasionado

por la transmisión de las ondas originadas por sismos.

El estudio ha considerado la determinación de las características de resistencia del

suelo, posibles asentamientos, agresión química del suelo a la cimentación, así como

la ocurrencia de problemas potenciales geotécnicos – Inestabilidad - en los suelos

tipificados.

También se evaluará la capacidad de soporte última y admisible del suelo de

cimentación para un factor de seguridad de 3, del mismo modo se verificará los

probables asentamientos ocasionados por las deformaciones que podrían producirse

en el suelo de apoyo por la carga de agua a almacenar y el análisis de estabilidad de

los taludes de corte en condiciones estáticas y dinámicas.



1.2. UBICACIÓN Y DESCRIPCION DEL AREA EN ESTUDIO

Geográficamente la zona destinada para la ejecución del presente proyecto se

encuentra ubicada en la intersección de los cauces del río HUAOCCEHO y

CHACACHA, Distrito de Laramarca, Provincia de Huaytara, Departamento de

Huancavelica, con coordenadas UTM comprendidas aproximadamente entre los

cuadrángulos:

Latitud Sur 13º 50´00” - 14º 00´00”

Longitud Este 75º 00´00” - 75º 15´00”

El área estudiada para la construcción del desarenador es de 15m * 10m, para la

captación 6m * 5m., el reservorio de Almacenamiento es de aproximadamente 650m2 y

el canal de riego de 6+220 Km según el plano topográfico proporcionado, debiéndose

determinar su área efectiva de la poza según el volumen de agua a almacenar para la

demanda de terrenos a irrigar.

De acuerdo a la información proporcionada por los comuneros y sus autoridades,

además de las observaciones de exploración de campo efectuado, está zona se

presenta como la más adecuada para captar las aguas proveniente de los dos

afluentes, el cual se debe a las diferencias de cotas desde la toma de agua (captación)

haciendo que la gradiente hidráulica sea adecuada y por estar en un sector de mejor

distribución hacia los sectores a irrigar, cuya extensión se obtendrá del diseño

hidráulico en función de la cantidad de agua a captar.



Plano de Ubicación del Distrito de Laramarca en la Provincia de Huaytara en Huancavelica

LARAMARCA



1.3. ALTITUD DE LA ZONA EN ESTUDIO Y CONDICIONES CLIMATICAS.

Hidrológicamente la zona en estudio está ubicada en la parte alta y baja de la localidad

de Laramarca en la intersección de los cauces del Río HUAOCCEHO y CHACACHA.

Con una Altitud del orden de los 3,383 msnm.

La zona en estudio posee un clima seco (Abril a Noviembre) y lluvioso (Diciembre a

Marzo). En los meses de Junio y Julio son frecuentes las neblinas y las precipitaciones.

Durante el invierno, la temperatura promedio oscila entre 0ºC y 5ºC llegando inclusive a

valores por debajo de cero grados. En el verano la temperatura promedio oscila entre

los 15ºC y 25ºC; es en esta época en que se presentan precipitaciones moderadas.

1.4. SISMICIDAD

De acuerdo al nuevo mapa de zonificación sísmica del Perú según la nueva Norma

Sismo Resistente (NTE E-030) y del Mapa de Distribución de Máximas Intensidades

Sísmicas observadas en el Perú (J. Alva Hurtado, 1984) el cual está basado en

isosístas de sismos ocurridos en el Perú y datos de intensidades puntuales de sismos

históricos y sismos recientes; se concluye que el área en estudio se encuentra dentro

de la zona de sismicidad media ( Zona 2 ), existiendo la posibilidad de que ocurran

sismos de intensidades como VII en la escala Mercalli Modificada. “Zonificación

Sísmica del Perú” y “Mapa de distribución de Máximas Intensidades Sísmicas” .

De acuerdo a la nueva Norma Técnica NTE E-30 y el predominio del suelo bajo la

cimentación, se recomienda utilizar en los diseños Sismo - Resistentes los siguientes

parámetros:

Factor de Zona : Z = 0.30

Factor de amplificación del suelo : S = 1.20

Período que define la plataforma del espectro : Tp = 0.60



Zona de Estudio

Mapa Nº 01: Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas



Mapa Nº 02: Mapa de Curvas de Intensidades Máximas



2. INVESTIGACIONES DE CAMPO

Con la finalidad de definir el perfil estratigráfico del área en estudio se realizaron un

total de 09 calicatas a cielo abierto para el estudio de evaluación del subsuelo de

cimentación y análisis de la capacidad portante cuyas profundidades máximas

alcanzaron los 2,00 m, realizándose nueve calicatas (C-01, C-02 hasta C-09) en la

zona donde se va a cimentar el reservorio, toma de captación, desarenador y canal de

regadío, las cuales fueron realizadas de manera manual, siguiendo además con las

normas de seguridad establecidas.

Las calicatas han sido denominadas C-01 a C-09; cuya distribución en el terreno ha

permitido obtener un registro de la estratigrafía general de toda la zona en estudio.

Cabe mencionar que existen diferencias de niveles entre las calicatas C-01 y C-09 de

acuerdo a la gradiente hidráulica del canal proyectado. La ubicación de las calicatas se

indica en el croquis adjunto a este informe.

De las calicatas, se extrajeron muestras disturbadas de los estratos ó capas más

representativas, las cuales fueron debidamente identificadas para luego enviarlas a

nuestro laboratorio de Mecánica de Suelos para realizar los ensayos correspondientes

según las normas standard de mecánica de suelos los que se detallan más adelante.

Del mismo modo, de las muestras representativas de cada calicata, se les ha realizado

el ensayo de análisis químico que permitirá determinar el grado de concentración de

sales solubles totales.

Estos trabajos nos han permitido evaluar las condiciones y características de los

materiales comprendidos dentro de la influencia de la transmisión de cargas (bulbo de

esfuerzos), la variación del contenido de humedad con la profundidad, tipos de suelos,

conociéndose así, la resistencia de los estratos subyacentes.



Todos los trabajos de campo fueron practicados por personal técnico especializado y

bajo la inspección y control de nuestro Ingeniero de Exploración y del Consultor

Geotécnico Principal en el lugar de la obra.

Las muestras extraídas de las calicatas fueron analizadas en el laboratorio bajo

especificaciones y Normas especialmente preparadas para este caso, obteniéndose las

propiedades Físicas y Mecánicas de identificación de las muestras alteradas e

inalteradas, y los factores de comportamiento mecánico, hidráulico y elástico de los

suelos correspondientes para ser correlacionados convenientemente con los ensayos

efectuados en el campo.

En resumen podemos indicar que el programa de campo para el estudio fue el

siguiente:

• Ejecución de nueve (09) Calicatas a cielo abierto con una profundidad máxima

de 2.00 m.

• Clasificación Manual Visual de Suelos Norma ASTM D 2487.

• Extracción de Muestras disturbadas e inalteradas representativas de la

Estratigrafía identificada.

• Ejecución de ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos en muestras

alteradas e inalteradas.

• Determinación del perfil estratigráfico.

En el anexo 2 se presentan los resultados de Ensayos de Campo y Laboratorio

realizados.



2.1 CALICATAS DE EXPLORACION

Con el objeto de determinar las características físicas del subsuelo hasta la profundidad

activa de la cimentación, se realizaron 09 Calicatas para determinar las condiciones del

suelo de cimentación y la capacidad portante del terreno, las cuales fueron excavadas

manualmente de dimensiones variables, llegándose hasta una profundidad máxima de

excavación igual a 2.00 m., según las especificaciones técnicas, además de las

condiciones del subsuelo existente que se presentaba de forma uniforme a esa

profundidad.

Durante los trabajos de exploración se detectó presencia del nivel freático en la calicata

03 a los 0.40m, de profundidad de excavación, en las demás calicatas se observo

zonas donde el suelo presenta un alto contenido de humedad pero sin evidencias de

niveles freáticos.

En el anexo 1 se presenta los registros de las calicatas realizadas, además de las

fotografías donde se puede observar los materiales predominantes de cada estrato

encontrado de las calicatas ejecutadas.

Por otro lado, las muestras representativas extraídas en estado disturbado de los

estratos encontrados en las excavaciones han sido ensayadas en el laboratorio con

fines de clasificación y de evaluación de los parámetros de resistencia de los suelos

representativos.

De los trabajos de exploración a cielo abierto se concluye que la estratigrafía de la zona

es heterogénea presentado la zona de la toma de captación y donde se ha efectuado la

calicata Nº03 un suelo del tipo gravoso mal graduado con presencia del nivel freático a

una profundidad de 0.40m.



En la zona de donde se tiene proyectado el desarenador, donde se efectuaron las

calicatas 01 y 02 se encontró un suelo del tipo arena limosa hasta 1.15m. y 0.70m.

respectivamente, para luego dar paso a un suelo del tipo gravoso mal gradado con

presencia de bloques de piedras de grandes tamaños hasta 12” .

Así mismo se encontró en la zona de la calicata Nº04 correspondiente a la zona del

canal un suelo del tipo rocoso, en estado alterado por los ataques de agentes físicos y

químicos, presentando una composición oxidada y fracturada.

En la zona donde se tiene proyectado la construcción del canal de regadío y que

corresponde a las zonas donde se han efectuado las calicatas Nº 04, 06, 07, 08 y 09,

encontramos perfiles estratigráficos heterogéneos, presentando la calicata Nº6 un

suelo del tipo gravoso arcilloso, seguidamente en la calicata Nº07 encontramos un

suelo del tipo fino compuesto básicamente por arcillas mezcladas con limos,

seguidamente en la calicata Nº08 obtuvimos un suelo del tipo arena de granos medios

a gruesos con poco finos. Finalmente en la calicata Nº09 encontramos un suelo

variables con la profundidad, encontrándose hasta la profundidad de 0.40m. un estrato

gravo limoso, para luego dar paso a una arena limosa con gravas mal gradadas.

En la zona donde se encuentra ubicado el reservorio natural se efectuó la calicata

Nº05, obteniéndose un suelo fino arcilloso contaminado con restos orgánicos hasta una

profundidad de 1.13m., seguidamente se encontró un suelo del tipo limo inorgánico con

menor plasticidad.

De los estratos encontrados que servirán de apoyo a la cimentación de la estructura

proyectada, se ha calculado los parámetros de resistencia mediante ensayos de

laboratorio y usando correlaciones apropiadas de acuerdo al material predominante del

suelo encontrado como suelo de cimentación.



En vista de los resultados obtenidos se calculará la resistencia del terreno para los

diferentes tipos de suelos encontrados en función a la profundidades típica adoptadas

para estos casos los cuales serán desarrollados mediante los métodos de la teoría de

Terzaghi (Método teórico mediante los parámetros de resistencia del suelo obtenido

con correlaciones de acuerdo al tipo de material según la teoría de Burmister, 1962;

Lambe & Whitman, 1969. Referenciados en Geotechnical Engineering de R. Hunt,

1984; y Michael Carter and Stephen P. Bertley en Correlatión of soil properties, 1991).

3. ENSAYOS DE LABORATORIO

En la campaña de exploración del suelo se tomaron muestras de los diferentes estratos

de cada calicata ejecutada, para su posterior clasificación en el Laboratorio de

Mecánica de Suelos.

Las calicatas fueron distribuidas de tal manera de poder obtener un registro de la

estratigrafía general de la zona de estudio.

La distribución de las calicatas ejecutadas se muestra en el anexo B, además del panel

fotográfico en el anexo 3 se pueden observar las calicatas ejecutadas y sus perfiles

estratigráficos.

Con las muestras obtenidas se realizaron los siguientes ensayos de acuerdo a las

Normas Standards de la American Society for Testing and Materials.

• Análisis Granulométrico Norma ASTM D 422

• Clasificación de Suelos Norma ASTM D 2487

• Límite Líquido Norma ASTM D 423

• Límite Plástico Norma ASTM D 424

• Contenido de Humedad Natural en Laboratorio Norma ASTM D 2216



• Contenido de Sales Solubles Totales Norma ASTM D 1889

• Ensayo de Gravedad Específica y Absorción Norma ASTM C127

• Peso Unitario ó Volumétrico método de la parafina Norma ASTM D 2937

Los resultados de los ensayos de Laboratorio se muestran en el Anexo 2.

Se obtuvieron 13 muestras representativas de los diferentes estratos obtenidos de la

clasificación por inspección manual visual a lo largo de todo el perfil estratigráfico,

obtenidas de las 09 Calicatas ejecutadas, distribuidas de la siguiente manera:

Calicata C - 01 (02 Muestras)



Calicata C - 04 (01 Muestras) (Roca)


Calicata C - 06 (01 Muestra)


Calicata C - 08 (01 Muestra)


3.1 ANALISIS GRANULOMETRICO

Se realizaron los análisis granulométricos en el Laboratorio de cada muestra obtenida

según la norma ASTM D - 422, obteniéndose los siguientes resultados:

CALICATA 01 PROFUNDIDAD CLASIF. SUCS CLASIF. AASHTO % FINO

MUESTRA 01 0.00 m. – 1.15 m. SM A-2-4 34.18

MUESTRA 02 1.15 m. – 2.00 m. GP A1-a 1.15




MUESTRA 01 0.00 m. – 0.70 m. SC A-2-4 25.30

MUESTRA 02 0.75 m. – 1.20 m. GW-GC A-2-4 9.33


MUESTRA 01 0.00 m. – 1.00 m. GP A1-a 2.61


MUESTRA 01 0.18 m. – 1.13 m. OL A-7-6 87.83

MUESTRA 02 1.13 m. – 1.53 m. ML A-4 91.20


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.95 m. GC A-2-4 20.41


MUESTRA 01 0.38 m. – 1.10 m. CL A-4 54.73


MUESTRA 01 0.00 m. – 1.00 m. SW A1-b 3.95


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.40 m. GM A1-b 21.83

MUESTRA 02 0.40 m. – 0.90 m. SP A1-b 18.76



3.2 LIMITES DE CONSISTENCIA

De igual forma se calcularon los Límites de Consistencia, para las muestras obtenidas

en las 09 calicatas ejecutadas, siendo estos el Límite Líquido y el Límite Plástico.

Las siguientes tablas muestran los resultados obtenidos para los límites de

consistencia de las muestras ensayadas.

CALICATA 01 PROFUNDIDAD L.L. ( % ) L.P. ( % ) I.P ( % )

MUESTRA 01 0.00 m. – 1.15 m. 26.70 N.P. 0.00

MUESTRA 02 1.15 m. – 2.00 m. N.P. N.P. N.P.


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.70 m. 37.9 24.02 13.88

MUESTRA 02 0.75 m. – 1.20 m. 33.30 23.14 10.16




MUESTRA 01 0.18 m. – 1.13 m. 41.70 28.12 13.58

MUESTRA 02 1.13 m. – 1.53 m. 37.40 28.36 9.04


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.95 m. 34.55 24.97 9.59


MUESTRA 01 0.38 m. – 1.10 m. 32.60 22.46 10.14






MUESTRA 01 0.00 m. – 0.40 m. 29.70 N.P. 0.00

MUESTRA 02 0.40 m. – 0.90 m. 26.05 N.P. 0.00

3.3 HUMEDAD NATURAL

Realizadas las calicatas e identificado el perfil estratigráfico, se tomaron las muestras

representativas de los estratos para obtener su contenido de humedad natural con la

que podemos definir el estado de humedad en que se encuentra el suelo; (húmedo o

saturado) y así evaluar los parámetros en su condición más desfavorable.

La tabla siguiente muestran los resúmenes de los valores de las humedades naturales

obtenidas de cada estrato muestreado.

CALICATA 01 PROFUNDIDAD HUMEDAD NATURAL ( % )

MUESTRA 01 0.00 m. – 1.15 m. 29.83

MUESTRA 02 1.15 m. – 2.00 m. 11.31


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.70 m. 23.76

MUESTRA 02 0.75 m. – 1.20 m. 17.68




MUESTRA 01 0.00 m. – 1.00 m. 14.67


MUESTRA 01 0.18 m. – 1.13 m. 34.70

MUESTRA 02 1.13 m. – 1.53 m. 35.91


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.95 m. 24.14


MUESTRA 01 0.38 m. – 1.10 m. 27.85


MUESTRA 01 0.00 m. – 1.00 m. 5.06


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.40 m. 19.83

MUESTRA 02 0.40 m. – 0.90 m. 18.43

3.4 AGRESION AL SUELO DE CIMENTACION.

El suelo que conforma el área en estudio no debe tener un efecto agresivo al concreto

reforzado que se coloque como base ni en las paredes de la excavación, éste estará en

función de los elementos químicos que actúan sobre el concreto y el acero de refuerzo,

causando efectos nocivos y hasta destructivos sobre la estructura (sulfatos y cloruros

principalmente).



Sin embargo, la acción química del suelo sobre el concreto sólo ocurre a través del

agua subterránea que reacciona con el concreto; de este modo el deterioro del

concreto ocurre bajo el nivel freático, zona de ascensión capilar ó presencia de agua

infiltrada por otra razón (lluvias extraordinarias, inundaciones, etc.).

Los principales elementos químicos a evaluar son los sulfatos y cloruros por su acción

química sobre el concreto y acero respectivamente y las sales solubles totales por su

acción mecánica sobre el cimiento, al ocasionarle pérdida de resistencia cortante de

manera brusca debido al lavado de las sales.

De los resultados de los análisis químicos combinados obtenidos a partir de dos a tres

muestras representativas de cada calicata se tiene el siguiente resumen:

CALICATA Nº 01 PROFUNDIDAD SALES SOLUBLES TOTALES

MUESTRA 01 0.00 m. – 1.15 m. 0.02 %

MUESTRA 02 1.15 m. – 2.00 m. 0.02 %


MUESTRA 02 0.75 m. – 1.20 m. 0.025 %


MUESTRA 01 0.00 m. – 1.00 m. 0.025 %




MUESTRA 01 0.18 m. – 1.13 m. 0.025 %

MUESTRA 02 1.13 m. – 1.53 m. 0.02 %


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.95 m. 0.04 %


MUESTRA 01 0.38 m. – 1.10 m. 0.02 %


MUESTRA 01 0.00 m. – 1.00 m. 0.02 %


MUESTRA 01 0.00 m. – 0.40 m. 0.04 %

MUESTRA 02 0.40 m. – 0.90 m. 0.015 %

Lo cual indica que no existe una alta concentración de sales que puedan producir la

pérdida de resistencia por problemas de ataques de sales.



Se concluye que el área de contacto del los estratos de suelo de las caras de la

excavación de la captación, desarenado y canal de regadío no presenta alto contenido

de sales solubles totales, alcanzando valores mínimos de agresividad que no afectaría

al concreto y la armadura de la cimentación.

Por tal motivo se usara cemento tipo I, así mismo el recubrimiento de las varillas de

acero será el comúnmente utilizado y concreto de buena calidad en la dosificación,

vaciado y vibrado conveniente.

3.5 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE LA GRAVA

De los materiales extraídos de las calicatas se determinó la gravedad específica de las

gravas en condición saturada y su absorción, para conocer la dureza de las piedras

que conforman el agregado grueso, pudiendo saber si la piedra es porosa ó cerrada,

además de conocer su dureza. Los resultados obtenidos de las muestras extraídas

fueron las siguientes:

CALICATA Nº 01 PROFUNDIDAD GRAVEDAD ESPECÍFICA ( gr/cm3 )

ABSORCIÓN ( % )

MUESTRA 01 0.00 m. – 1.15 m. 2.34 7.20

MUESTRA 02 1.15 m. – 2.00 m. 2.51 3.97


ABSORCIÓN ( % )

MUESTRA 02 0.70 m. – 1.20 m. 2.58 2.65


ABSORCIÓN ( % )

MUESTRA 01 0.00 m. – 1.00 m 2.67 2.48




ABSORCIÓN ( % )

MUESTRA 01 0.00 m. – 0.95 m. 2.51 5.73


ABSORCIÓN ( % )

MUESTRA 01 0.38 m. – 1.10 m. 2.48 7.71


ABSORCIÓN ( % )

MUESTRA 01 0.00 m. – 0.40 m. 2.35 5.32

MUESTRA 02 0.40 m. – 0.90 m. 2.40 5.02

3.6 PESO UNITARIO O VOLUMETRICO DEL SUELO NATURAL

Se obtuvo una muestra en condición inalterada del suelo natural para determinar su

estado de densidad con el método de la parafina con lo que se puede determinar el

estado del suelo si está suelto, mediadamente compacto o denso.

CALICATA Nº 05 PROFUNDIDAD Peso unitario ( gr/cm3 )

HUMEDAD ( % )

MUESTRA 01 0.18 m. – 1.13 m. 1.880 34.70

MUESTRA 02 1.13 m. – 1.53 m. 1.850 35.91

CALICATA Nº 07 PROFUNDIDAD Peso unitario ( gr/cm3 )

HUMEDAD ( % )

MUESTRA 01 0.38 m. – 1.10 m. 2.000 27.85



4. PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL SUBSUELO

Con los resultados de los ensayos de campo y laboratorio se ha determinado el perfil

estratigráfico del suelo subyacente al área en estudio.

En general la estratigrafía es heterogénea ya que de las 09 calicatas ejecutadas se han

encontrado materiales de diferentes composiciones granulométricas, desde suelos

finos formados por arcillas limosas, gravas arcillosas mezcladas con piedras de

tamaños hasta 12”, conglomerados aluviales formados por gravas arenosas, rocas

fracturadas intemperizadas y rocas graníticas en proceso de desintegración formando

bancos de arenas gruesas, esto hace que para cada estructura a diseñar y construir se

adopte un suelo representativos para poder modelar el análisis de capacidad portante.

En forma general podemos describir la estratigrafía para cada calicata ejecutada según

los resultados de los ensayos de laboratorio obtenidos y la clasificación e identificación

visual en el momento de las excavaciones.

CALICATA 01

En la calicata C-01, corresponde al área donde se va a construir el desarenador, tubo

una profundidad de excavación abierta de 2.00 m, se obtuvo dos muestras de los

estrato más representativos, de acuerdo a la inspección de clasificación manual visual,

la cual que fue remitida a nuestro laboratorio para su análisis a fin de encontrar de esta

manera sus características geotécnicas, las cuales describimos a continuación.

En la parte superficial se encontró un material formado por arena limosa con raíces

orgánicas de color oscuro, se encuentra en estado semisuelto, su humedad natural es

de 29.8%, presenta límites líquido de 26.7% y no presenta límite plástico, las sales

totales es de 200 ppm y está clasificado como un SM.



Continuando hasta la profundidad de excavación entre 0.70m a 2.00m. se encuentra un

material formado por gravas mal graduadas con mezclas de arenas limosas y

bolonerias de hasta 18”·, no presenta límites de consistencia y su humedad natural es

de 11.3% contiene 200 ppm. de sales solubles totales, está clasificado como un suelo

del tipo GP.

PERFIL ESTRATIGRÁFICO CALICATA N° 01

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN

SUCS AASHTODESCRIPCIÓN DEL MATERIAL

3.0

Arena Limosa de color marrón oscuro. Su estado es semisuelto, se encuentra contaminadacon material orgánico. Su humedad natural 29.83%.Presenta límites de consistencia, siendo sulímite líquido igual a 26.70% y no presenta límite plastico. Su contenido de sales totales es de 200 ppmEl peso especifico de la grava es de 2.34 gr/cc, siendo su absorción igual a 7.20%.

SM A - 2 - 4

GP A1-a

Grava mal graduada con mezcla de finos arcilloso, siendo su color marrón. Su estado es semicompacto.Presenta boloneria de 2" a 18". Su humedad natural es 11.31%. No presenta limites de consistencia.El peso especifico de las gravas de 2.51 gr/cm3. y su absorción es de 3.97%. El contenido de sales totales es de 200 ppm.




0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN


Arena arcillosa de color marrón oscuro. Su estado es suelto, se observa la presenciade raíces. Su humedad natural 23.76%.Presenta límites de consistencia, siendo sulímite líquido igual a 37.9% y límite plastico igual a 24.02%

SC A - 2 - 4

GW - GC A1-b

Grava mal graduada donde se observa finos arcillosos,siendo su color beige oscuro. Su estado es semidenso.Presenta cantos rodado de 8" a 10". Su humedad natural es 17.68%. Su L.L= 33.30% y L.P.= 23.14%.El peso especifico de las gravas de 2.58 gr/cm3. y su absorción es de 2.65%. Sales Totales 250 ppm

CALICATA 02

Esta calicata tambien corresponde a alzona del desarenador, tuvo una profundidad de

excavación abierta de 1.60m, el perfil estratigráfico muestra dos tipos de suelos bien

definidos, hasta los 0.70m, de profundidad se encuentra un suelo del tipo arena

arcillosa de color marrón oscuro en estado suelto, clasificado como un SC, se aprecia

restos de raíces vegetales, el contenido de humedad natural es de 23.7%, su límite

líquido de 37.9% y límite plástico de 24%.

Seguidamente entre las profundidades de 0.60m a 1.70m se tiene un material grueso

formado por gravas arcillosas bien graduadas con presencia de piedras de hasta 10”,

clasificado como un GW-GC, su humedad natural es de 17.7% y límite líquido de

33.3% con límite plástico de 23.1%, su contenido de sales totales es de 250 ppm.




0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN


GP A1-a

Grava mal graduada donde se observa arena gruesa,siendo su color beige oscuro. Su estado es semidenso.Presenta cantos rodado de 8" a 10". Su humedad natural es 14.67%. No presenta límites de consistencia.El peso especifico de las gravas de 2.67 gr/cm3. y su absorción es de 2.48%. Se observa el nivel freatico a partir de la profundidad de 0.40 m. El contenido desales totales es de 400 ppm.

CALICATA 03

En esta calicata ubicada en el sector de la captación, correspondiente al leche del río

Chachachá, se llegó hasta una profundidad de excavación abierta igual a 1.00m,

debido a que a los 0.40m se encontró el nivel freático correspondie a las lineas de flujo

del río, formado por material aluvial del tipo cantos rodados con mezclas de arenas de

granos medios a gruesas limpios, clasificado como un GP, no presenta límites de

consistencia, su humedad natural es de 14.7% y su contenido de sales totales es de

400 ppm.




0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN


3.0

LIMA, ABRIL DEL 2006

3.2

3.4

3.6

3.8

Suelo rocoso, en estado fracturado yen proceso de descomposición (oxidado).

CALICATA 04

Esta calicata ubicada en la zona del canal actual en la progresiva Km. 1+850 en la que

se pudo apreciar que el suelo está formado por afloramiento rocoso que forma parte del

cerro, la roca está fracturada y con ataques de intemperismo físico y químico, se

aprecia oxidada, todo este sector se puede apreciar que el canal esta construido sobre

esta roca intemperizada y fracturada.



CALICATA 05

Esta excavación se ha efectuado hasta la profundidad de 1.70m, en el sector donde se

encuentra el reservorio de almacenamiento de agua, de acuerdo al perfil estratigráfico

encontrado se han tomado dos muestras representativas, las mismas que se han

llevado al laboratorio de mecánica de suelos para sus análisis respectivos.

En la parte superficial hasta los 0.18m de profundidad se tiene un suelo fino arcilloso

contaminado con raices vegetales, clasificado como un OL continuando hasta la

profundidad de 1.15m se tiene un suelo fino formado por limos y arcillas con presencia

de raices vegetales, de color beige claro a marrón, presenta alta plasticidad y baja

permeabilidad, su contenido de humedad natural es de 34.7%, presenta buena

cohesión y es estable a los cortes verticales, su densidad natural es de 1.88 gr/cm3, su

límite líquido de 41.7% y límite plástico de 28.1%. sus sales totales de 250ppm.

Continuando hasta 1.70m se aprecia un suelo fino mas oscuro de color marrón, de

elavada plasticidad y en estado compacto, su humedad natural de 35.9% y densidad de

1.85 gr/cm3, su límite líquido de 37.4% y límite plástico de 28.4% con sales totales de

200 ppm. Clasificado según las normas SUCS como un ML.




0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN


3.0


3.2

3.4

3.6

3.8

OL A-7-6

Arcilla limosas orgánicas con coloraciones que van desde el beige marrón claro y plomizo. Presenta alta plasticidad, se encuentra en estado semihumedo y con alta densidad se aprecia buena cohesión al corte con las herramientas utilizadas (lampa y pico).Su humedad natural es 34.70%. El peso especifico del material es de 1.88 gr/cc. Presenta límites de consistencia, siendo su L.L.=41.70% y L.P.=28.12%. Elcontenido de sales totales es de 250 ppm.

ML A-4

Material Limoso de color marrón oscuro. Presenta buena p lasticidad, se encuentra en estado humedo y compacto, asi mismo se aprecia buena cohesión al corte, el pesoespecifico del materia l es de 1.85 gr/cc. Su humedad natural es 35.91%. Presenta límites de consistencia, siendo su L .L.=37.40% y L.P.=28.36%. Presenta sales igual a 200 ppm

Mater ia l delesnable, con presencia de ra íces.




0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2 0

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN


GC A-2-4

Grava Arcillosa con presencia de raíces, siendo su color marrón. Presenta buena plasticidad, se encuentra en estado semihumedo y en estado semicompacro, se aprecia buena cohesión al corte.Su humedad natural es 24.14%. Presenta límites de consistencia, siendo su L.L.=34.55% y L.P.=24.97%. Así mismo se aprecian fragmentos de gravas de hasta 3"en forma exporadica. El peso especifico de la gravaes de 2.51 gr/cc, siendo su absorción igual a 5.73%.El contenido de sales totales es de 400 ppm.

CALICATA 06

Esta calicata está ubicada en la zona del canal a la altura de la progresiva Km. 4+670,

tuvo una profundidad de excavación de 1.10m y el suelo se presentó de forma

homogénea en toda la profundidad de excavación, por lo que se tomó una muestra

representativa para su análisis de laboratorio.

En forma general el suelo está formado de una grava arcillosa de color marrón con

presencia de raíces vegetales, se encuentra en estado semi compacto y presenta una

marcada cohesión, su humedad natural es de 24.1%, con límite líquido de 34.6% y

límite plástico de 25%, su gravas tienen tamaño máximo de 3”, está clasificado como

un suelo tipo GC.




0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN


Arena media gruesa en estado semisuelto de color beige claro.

CL A-4

Arcilla con finos limosos de color marrón oscuro. Presenta buena plasticidad y raíces, se encuentra en estado humedo y semisuelto. Su humedad natural es 27.85%. Presenta límites de consistencia, siendo su L.L.=32.60% y L.P.=22.46%. El pesoespecifico del material fino es de 2.00 gr/cc, así mismo el perso especifico del agregado grueso esde 2.48 gr/cc, teniendo una absorción de 7.71%.El contenido de sales totales es de 200 ppm.

M aterial arcillo limoso, c on presencia de raíces, en estado sm isuelto.CL A-4

CALICATA 07

Está calicata tambien se encuentra en el canal a la altura de la progresiva Km. 5+200,

de acuerdo al registro de excavación su profundidad de excavación fue de 1.10m, y se

apreciaron 02 estratos y un lente de arena.

Inicialmente en los primeros 0.30m, se encontró un suelo fino formado por arcilla limosa

de color marrón contaminada con raices y clasificado como un CL, continuando con un

lente de arena de granos medios a gruesos de color beige de 8cm de espesor.

Continuando hasta 1.10m de profundidad se aprecia una arcilla limosa de color marrón

oscuro, contaminada con raices y se aprecia que tiene buena plasticidad, su humedad

natural de 27.9%, con límite líquido de 32.6% y límite plástico de 22.5%, su densidad

natural de 2.0 gr/cm3, presenta gravas en poco porcentaje de tamaño hasta 1”, las

sales totales de 200 ppm.




0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN


SW A1-b

Arena granitica debido a la descomposiciónde roca, la arena se presenta en estado poco densaasi mismo se observa que la arena esta mezcladacon finos limo arcillosos. Su humedad natural es 5.06%No presenta límites de consistencia.El contenido de sales totales es de 200 ppm.

M ater ia l arcil lo l imoso, con presencia de raíc es.

CALICATA 08

Calicata en la zona del canal ubicada en la progresiva Km. 5+880, la profundidad de

excavación de 1.0m inicialmente se aprecia una capa superficial de suelo contaminado

con raíces vegetales, continuando en toda su profundidad de excavación un suelo

formado por arenas producto de la desintegración de la roca granítica.

La arena de granos medios a grueso sen estado poco denso, no presenta límites de

consistencia y se aprecian lentes finos intercalados de limos y arcillas de color naranja,

su humedad natural es de 5%, y contenido de sales totales de 200 ppm. Está

clasificado como un suelo del tipo SW.



CALICATA 09

Está calicata presentó una estratigrafía heterogenea, hasta la profundidad excavada de

0.95m se apreciaron tres tipos de suelos, de los cuales se tomaron las muestras

representativas para su análisis en el laboratorio de suelos.

Inicialmente se aprecia una capa fina de 0.4cm, de arena media a fina, que correspone

al suelo lavado por efecto del paso de agua por el canal, continuando hasta los 0.40m

una grava limosa con mezcla de arena, clasificada como un GM, de color marrón

oscuro donde se aprecia presencia de raices a lo largo de todo este estrato, la

humedad natural de 19.8% y límite líquido de 27.7% y no presenta límite plástico, las

sales totales de 400 ppm.

Continuando hasta el fondo de la excavación con un suelo formado de arena limosa

como mezclas de gravas de caras angulosas, clasificado como un SM, ademas se

aprecian bloques de piedras de tamaños variables de hasta 20”, la humedad natural es

de 18.4%, su límite líquido de 26.05% y no presenta plasticidad.

La piedras son producto de deslizamientos ya que esta calicata está ubicada en una

zona de quebrada donde escurre el agua de las lluvias.




0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

PROF.

( m )

CLASIFICACIÓN


3.0


3.2

3.4

3.6

3.8

SM A1-b

Arena mal gradada, donde la grava presenta caras angulosas.Así mnismo se observa piedras de gran tamaño debidoa los deslizamiento de los cerros, su huemdad es igual a 18.43%. Presenta límites líquido igua l 26.05%, no presentando l ímite plasticos. El peso especifico de la grava es 2.40gr/cc, siendo su absorción igual a 5.02%.

Grava Limosa mezclado con arena, se observa la presenciade raíces, su co lor es marrón oscuro, presenta una alta humedad, siendo esta igual a 19.83 %, presenta límitesde consistencia, siendo su L.L.=27.70% y L.P. no presentaPresenta contenido de sales igual a 400 ppm

GM A1-b

PROYECTO : ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PARA EL MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO ALAHUAYQUE - CCOÑE SOLICITA : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE LARAMARCACONSULTOR : ING. MARCO HERNANDEZ AGUILAR M.Sc



5. CONDICIONES DEL SUELO DE CIMENTACIÓN

Como resultado de los trabajos de campo se determinó que el área investigada donde

se ha proyectado la construcción del desarenador, la captación y canal de regadío,

corresponden a suelos de granulometría diferentes por lo que se deberá considerar

para cada estructura un suelo de cimentación de diferentes características geotécnicas,

considerando que para la captación el suelo de cimentación corresponden a materiales

aluviales competentes de buenas características de resistencia, para el desarenador se

observa suelos del tipo grava limosa con arenas y para la zona del canal hasta el

reservorio en donde se aprecia que ya existe en canal de concreto existen rocas

fracturadas intemperizadas, en la zona del reservorio de almacenamiento el suelo es

fino arcilloso compacto y de alta plasticidad, el suelo del sector del canal en suelo

natural sin revestimiento de concreto hasta la progresiva final Km. 6+220 presenta

suelos heterogéneos, formados por arenas, gravas limosas y empedrados pero en

ningún caso sobre rocas.

Por lo que el suelo de apoyo del las obras a construir deberán ser analizadas

considerando que presenta baja resistencia al esfuerzo cortante por tratarse del suelo

más desfavorable como un suelo limo Arcilloso en estado de mediana a baja

compacidad, además de presentar un elevado contenido de humedad que hace que

ante la saturación por filtraciones o lluvias tiendan a perder resistencia al esfuerzo

cortante.

En vista de lo mencionado se analizará los parámetros de resistencia de estos suelos

de apoyo en su condición más crítica (saturado), obteniéndose la resistencia del suelo

última y admisible por los métodos conocidos de capacidad de carga.



Los parámetros geotécnicos ingenieriles de los suelos representativos de la

estratigrafía del subsuelo de cimentación ( arena arcillosa ) fueron obtenidos mediante

correlaciones propuestas por Burmister, 1962; lambe & Whitman, 1969. Referenciados

en Geotechnical Engineering de R. Hunt, 1984; y Michael Carter and Stephen P.

Bertley en Correlatión of soil properties, 1991. obteniéndose los siguientes valores,

además del ensayo de corte directo en muestra remoldeada sin presencia de gravas.

CAPTACIÓN DE AGUA PARA CANAL

SUELO GRAVA ARENOSA (semidenso, saturada) GP

φ = 38º

c = 0.12 Kg/cm2

γ1 = 1,70 ton/m3

γ2 = 1,90 ton/m3

Es = 600 a 700 Kg/cm2

µ = 0,25

DESARENADOR

SUELO GRAVA ARCILLOSA BIEN GRADUADA (semidenso) GW - GC

φ = 35º

c = 0.15 Kg/cm2

γ1 = 1,80 ton/m3

γ2 = 1,95 ton/m3

Es = 400 a 500 Kg/cm2

µ = 0,25



CANAL DE REGADIO ( ZONA SIN CONCRETO ) SUELOS VARIABLES SM

SUELO ARENA LIMOSA (semidenso)

φ = 30º

c = 0.10 Kg/cm2

γ1 = 1,75 ton/m3

γ2 = 1,85 ton/m3

Es = 150 a 200 Kg/cm2

µ = 0,30

RESERVORIO DE ALMACENAMIENTO ML

SUELO LIMO DE BAJA COMPRESIBILIDAD (semidenso)

φ = 10º

c = 0.30Kg/cm2

γ1 = 1,88 ton/m3

γ2 = 1,85 ton/m3

Es = 50 a 100 Kg/cm2

µ = 0,30

6. ANÁLISIS DE DEFORMACIONES POR SISMOS

El análisis de la influencia de las condiciones In-Situ del suelo con respecto a las

consecuencias debido principalmente al efecto de vibraciones, requieren un

conocimiento de complejas interrelaciones entre las características Físicas y Mecánicas

propias de cada tipo de suelo, profundidad de los estratos, amplitud de los

movimientos, características de los factores de frecuencia en los movimientos y los

detalles estructurales de las edificaciones.



La grava se puede catalogar como suelo denso, mientras que la arcilla como suelo

blando, con respecto a deformaciones del suelo por efecto de sismo para el presente

caso donde se recomienda la profundidad de excavación para la cimentación del

DESARENADOR y CAPTACIÓN, se trata de un suelos Gruesos gravas arenosas a

arcillosas que se encuentra en condición semicompacto y con un moderado contenido

de humedad donde es posible tener problemas de asentamientos cuando el suelo se

encuentra cargado o recibe transmisión de esfuerzos por el agua que va a almacenar.

En el caso del canal debido a su geometría de 0.30m por 0.40m. no existen riesgos de

cimentación cualquiera que sea el suelo de cimentación, solo basta una compactación

previa antes del vaciado del concreto, ya que los esfuerzos transmitidos son muy bajos

y solo existe riesgo de falla por asentamientos a causa de suelos de apoyo no

compactados.

De acuerdo a la historia sísmica estudiada por el Dr. Silgado (1973) la zona en estudio

se presenta con una sismicidad de media a baja. El subsuelo donde se apoyará la

cimentación del desarenador y captación tendrá un comportamiento sísmico poco

desfavorable y según el reglamento nacional de construcciones estos suelos se

clasifican como tipo II, con período predominante Ts igual a 0.6 segundos con un factor

de amplificación sísmica de 1.2 y amax = 0.10g a 0.15 g. Para un sismo de Magnitud

Máxima = 6.5º escala de Richter para un período de retorno de 50 años.

7. FACTOR DE SEGURIDAD

En todos los casos se llegará a un coeficiente de seguridad de 3, para determinar la

capacidad de apoyo admisible en los estratos granulares con el objetivo principal de:



- Prevenir las variaciones naturales de la resistencia al corte del suelo.

- Prevenir contra la probable disminución local en la Capacidad de carga del suelo

durante el proceso constructivo.

- Prevenir asentamientos perjudiciales de la cimentación.

- Por las incertidumbres implicadas en los métodos o formulas para la

determinación de la carga última de Falla.

- Tener en cuenta las variaciones en la Capacidad de apoyo con los cambios en

las dimensiones de la cimentación, de acuerdo con las cargas a transmitir.

8. NIVEL FREÁTICO

El Nivel Freático fue alcanzado en la zona de la captación a los 0.40m de profundidad,

correspondiente a la C-03, en las demás calicatas tanto para el Desarenador, Canal y

Poza de Almacenamiento los suelos presentan marcado contenido de humedad pero

sin evidencias de saturación por filtraciones o niveles freáticos.

Teniendo en consideración estos factores realizaremos los cálculos de capacidad

portante teniendo en consideración el caso más crítico, que es la condición saturada.

9. CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE

Es necesario juzgar el probable funcionamiento de la cimentación con respecto a dos

tipos de problemas. Por una parte toda la cimentación ó cualquiera de sus elementos

puede fallar porque el suelo es incapaz de soportar la carga. Por otra parte el suelo de

apoyo puede no fallar, pero el asentamiento de la estructura puede ser tan grande ó tan

disparejo, que la estructura puede agrietarse y dañarse. El primero conocido como falla

por capacidad de carga y el segundo falla por asentamiento diferencial.



Por ello de acuerdo a la columna estratigráfica encontrada y a los resultados de los

ensayos de campo y laboratorio obtenidos y la profundidad de cimentación de la

estructura de Captación y Desarenador estarán sobre suelos del tipo gravas arcillosas

y arenosas, las cuales se encuentran saturas ó con un moderado contenido de

humedad y densidad media a baja que afectan su resistencia.

Par ambos casos se recomienda cimentar las estructuras a profundidades mínimas de

1.50m de profundidad.

9.1 PRESIÓN ADMISIBLE DEL SUELO

Según la ecuación general de la capacidad de carga aplicable para una cimentación

superficial de cualquier tipo basado en la teoría de Terzaghí y Peck ( 1967 ), con los

parámetros de Vesic ( 1971 ), considerando que la falla que podría producirse sería del

tipo localizada ó punzonamiento debido a la condición del suelo que se presenta en

estado semidenso y saturado, para la Captación y Desarenador se tendrá que trabajar

con parámetros de resistencia reducidos, por tratarse el suelo de cimentación del tipo

friccionante y cohesivo donde la cohesión no es nula debido a la presencia de arcillas y

bolonerias que dan trabazón al elemento suelo.

UTILIZANDO LA FORMULA GENERAL SIGUIENTE:

qult = 0.5 γ2 * B * Nγ *Sγ + γ1 * Df * Nq*Sq + C * Nc* Sc ( a )

qadm = qult / F.S. ( b )

Considerando la falla localizada y de punzonamiento se reducen los parámetros de

resistencia, pues los suelos de apoyo se encuentran en estado semicomapcto y suelto.

C’ = 2/3 C ( c )

φ’ = arc tang ( 2/3 tang φ ) ( d )



Según los resultados obtenidos en el laboratorio de las muestras ensayadas del suelo

de cimentación, encontramos que para este tipo de suelo sus parámetros de

resistencia son:

ESTRUCTURA DE CAPTACIÓN PARA CANAL

SUELO GRAVA ARENOSA (semidenso, saturada) GP

φ = 38º

c = 0.12 Kg/cm2

γ1 = 1,70 ton/m3

γ2 = 1,90 ton/m3

Es = 600 a 700 Kg/cm2

µ = 0,25

Df = 1.50 m.

B = variable

Sc, Sγ ,Sq = Factores de forma

Reemplazando:

En ( b ) C’ = 0.80 ton / m2

En ( c ) φ’ = 27.51o

Obteniéndose:

N´c = 24.87

N´q = 13.96

N´γ = 15.58

Considerando para diferentes anchos de cimentación la tabla siguiente muestra los

valores de capacidad portante obtenidos:



*Para anchos de cimentación variable: CAPIDAD PORTANTE ULTIMA

B (m) qult (Kg/cm2)

0.500 5.730

0.600 5.705

0.700 5.680

0.800 5.655

0.900 5.630

El factor de seguridad contra falla por capacidad de carga debe ser del orden de 3,

encontrándose el valor de la capacidad portante Admisible ó de diseño siguiente:

Qadm = 1/3 Qd

*Capacidad portante última neta:

CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE

B (m) Qpermitido (Kg/cm2)

0.500 1.910

0.600 1.902

0.700 1.893

0.800 1.885

0.900 1.877

Qpermitido = 1.89 Kg/cm2

Obteniéndose para el suelo de cimentación de la Estructura de Captación un

valor de capacidad portante promedio de 1.90 kg/cm2.



RELACIÓN DE CAPACIDAD PORTANTE VERSUS ANCHO DE LA BASE

1.87

1.88

1.88

1.89

1.89

1.90

1.90

1.91

1.91

1.92

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

ANCHO DE LA CIMENTACIÓN (m)

CA

PAC

IDA

D P

OR

TAN

TE (K

g/cm

2)

PARA EL DESARENADOR

SUELO GRAVA ARCILLOSA BIEN GRADUADA (semidenso) GW - GC

φ = 35º

c = 0.15 Kg/cm2

γ1 = 1,80 ton/m3

γ2 = 1,95 ton/m3

Es = 400 a 500 Kg/cm2

µ = 0,25

Df = 1.50 m.

B = variable


Reemplazando:

En ( b ) C’ = 1.00 ton / m2

En ( c ) φ’ = 25.02o



Obteniéndose:

N´c = 25.75

N´q = 10.69

N´γ = 10.91



*Para anchos de cimentación variable : CAPIDAD PORTANTE ULTIMA

B (m) qult (Kg/cm2)

0.500 5.493

0.625 5.626

0.750 5.759

0.875 5.892

1.000 6.025



Qadm = 1/3 Qd




0.500 1.831

0.625 1.875

0.750 1.920

0.875 1.964

1.000 2.008




Obteniéndose para el suelo de cimentación de la Estructura del Desarenador un

valor de capacidad portante promedio de 1.92 kg/cm2.

PARA EL CANAL

SUELO ARENA LIMOSA (semidenso) SM

φ = 30º

c = 0.10 Kg/cm2

γ1 = 1,75 ton/m3

γ2 = 1,85 ton/m3

Es = 150 a 200 Kg/cm2

µ = 0,30

Df = 0.20 m.

B = variable


Reemplazando:

En ( b ) C’ = 0.67 ton / m2

En ( c ) φ’ = 21.05o

Obteniéndose:

N´c = 15.87

N´q = 7.11

N´γ = 6.24






B (m) qult (Kg/cm2)

0.300 2.475

0.350 2.504

0.400 2.533

0.450 2.561

0.500 2.590



Qadm = 1/3 Qd




0.300 0.825

0.350 0.835

0.400 0.844

0.450 0.854

0.500 0.863


Obteniéndose para el suelo de cimentación de la Estructura del Canal un valor de

capacidad portante promedio de 0.85 kg/cm2.




0.82

0.83

0.83

0.84

0.84

0.85

0.85

0.86

0.86

0.87

0.87

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60


CA

PAC

IDA

D P

OR

TAN

TE (K

g/cm

2)

PARA EL RESERVORIO DE CAPTACION

SUELO LIMO DE BAJA COMPRESIBILIDAD (semidenso) ML

φ = 10º

c = 0.30 Kg/cm2

γ1 = 1,88 ton/m3

γ2 = 1,85 ton/m3

Es = 50 a 100 Kg/cm2

µ = 0,30

Df = 1.20 m.

B = variable


Reemplazando:

En ( b ) C’ = 2.00 ton / m2

En ( c ) φ’ = 6.70o



Obteniéndose:

N´c = 7.05 N´q = 1.83 N´γ = 0.67




B (m) qult (Kg/cm2)

0.500 1.855

0.600 1.861

0.700 1.867

0.800 1.873

0.900 1.880



Qadm = 1/3 Qd




0.500 0.618

0.600 0.620

0.700 0.622

0.800 0.624

0.900 0.627





0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.63

0.63

0.63

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00


CA

PAC

IDA

D P

OR

TAN

TE (K

g/cm

2)

Obteniéndose para el suelo de cimentación del Reservorio de Almacenamiento

un valor de capacidad portante promedio de 0.62 kg/cm2.

De acuerdo a los resultados obtenidos podemos mencionar que las estructuras de

cimentación del desarenador y captación se han encontrado valores de capacidad

portante medios, y en el caso del canal y reservorio por tratarse de suelos finos la

capacidad portante es baja.

CUADRO DE RESUMEN

TIPO DE CIMENTACIÓN

PROFUNDIDAD DECIMENTACIÓN

(mt.)

TIPO DESUELO

ANCHO DE CIMENTACIÓN

mínima

CAPACIDAD ADMISIBLE Qadm

(Kg/cm2)

DESARENADOR 1.50 GP 0.80 1.90

CAPTACIÓN 1.50 GW-GC 0.80 1.92

CANAL 0.20 SM 0.40 0.85

RESERVORIO 1.20 ML 0.80 0.62



Debiéndose comparar estos resultados de capacidad portante admisible con el valor

del esfuerzo trasmitido de la cimentación al suelo y verificar lo siguiente:

Q transmitido > Q admisible El suelo falla por corte

Q transmitido < Q admisible El suelo NO falla por corte

10.0 ESTIMACIÓN DEL ASENTAMIENTO

Los asentamientos que podrían presentarse en los suelos granulares son considerados

del tipo a corto plazo o “instantáneos” y que se desarrollan durante la construcción de

la Obra, por lo que no se espera que se produzcan asentamientos a largo plazo por

consolidación.

Las deformaciones verticales iniciales e instantáneas se ha calculado utilizando la

Teoría elástica para el asentamiento bajo carga uniforme.

ρi = ∆qs * B * ( 1 - µ2 )

Es

Donde:

ρi = Asentamiento instantáneo ( cm )

µ = Relación de Poisson

Es = Modulo de Elasticidad (Kg / cm2)

∆qs = Esfuerzo neto transmitido (Kg / cm2)

B = Ancho de la Cimentación (cm)



DESARENADOR

La carga que actúa a nivel de la cimentación considera un esfuerzo vertical transmitido

al suelo máximo de 1.92 Kg/cm2, considerando un Modulo de Elasticidad del material

de cimentación promedio Es = 400 Kg/cm2 y una relación de Poisson de 0,25 utilizando

la correlación de las propiedades de los suelos según Michael Carter and Stephen P.

Benthey para un suelo del tipo Grava bien graduada con finos arcillosos (GW-GC).

El asentamiento será en el caso en que se evalúe los asentamientos diferenciales

considerando que los esfuerzos transmitidos son iguales a la capacidad admisible de

carga, podemos encontrar, el siguiente resultado:

CIMENTACION CORRIDA : Df = 1.50 m B = 0.80 m

ρi = 1,92 * 80 * ( 1 - 0,252 ) = 0.36 cm

400

S = 0.36 cm ó 3.6 mm para cimentación corrida

CAPTACION





Benthey para un suelo del tipo Grava mal graduada con mezclas de arenas (GP).







ρi = 1,90 * 80 * ( 1 - 0,252 ) = 0.24 cm

600


CANAL DE RIEGO





Benthey para un suelo del tipo Arena Limosa con finos arcillosos (SM).





ρi = 0,85 * 40 * ( 1 - 0,302 ) = 0.21 cm

150




POZA DE ALMACENAMIENTO ( RESERVORIO )





Benthey para un suelo del tipo limo arcilloso de baja compresibilidad (ML).





ρi = 0,62 * 80 * ( 1 - 0,302 ) = 0.90 cm.

50


Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron correlacionadas a partir de

informaciones publicadas con valores de los parámetros geotécnicos para el tipo de

suelo existente donde se desplantará la cimentación.

Obteniéndose en todos los casos un valor de asentamiento inferior a 2,5 cm que es lo

máximo permisible para el tipo de estructura que se está estudiando.



11. CONCLUSIONES

Las principales conclusiones y recomendaciones alcanzadas en el estudio de Mecánica

de Suelos para la construcción del Desarenador, Captación y canal de riego de

Alahuayque- Ccoñe en el distrito de Laramarca, en base a los resultados de las

exploraciones realizadas, mediante calicatas o pozos de inspección, ensayos de

laboratorio estándar para determinar sus propiedades y características físicas y

mecánicas, además de los parámetros de resistencia de los suelos, se puede

mencionar lo siguiente:

En general la estratigrafía predominante es heterogénea en la zona de estudio, en

la zona de la captación se aprecian suelo del tipo aluvial, formado de

conglomerados del tipo GP con bolonerias de tamaños hasta 12”, donde se ha

encontrado la presencia de niveles freáticos a la profundidad de 0.40m. para la

zona del desarenador se tienen suelo gruesos del tipo grava mal graduadas con

finos arcillosos clasificados como un GP-GC.

En la zona del canal hasta la zona donde se tiene el reservorio de

almacenamiento se encuentra el canal de concreto construido sobre la roca

fracturada con elevado intemperismo físico y químico, pasando esta poza se

tienen suelos de granulometrías variadas encontrándose arenas, limos y gravas

arcillosas de acuerdo al sector de la exploración, en la zona de la poza de

almacenamiento el suelo es fino formado de limos arcillosos compactas y de

buena plasticidad, clasificado como un ML.

Los parámetros de resistencia del suelo de cimentación, de los materiales

encontrados que están formados por los suelos descritos en el punto anterior, han

sido obtenidas mediante ensayos de laboratorio normales y especiales, además

de correlaciones en función de la densidad natural, granulometría y propiedades



del suelo siendo los parámetros obtenidos para cada tipo de suelo fricción φ y la

cohesión c.



(mt.)

TIPO DESUELO

FRICCION

φ

COHESION C ( Kg/cm2)

DESARENADOR 1.50 GP 35 0.15

CAPTACIÓN 1.50 GW-GC 38 0.12

CANAL 0.20 SM 30 0.10

RESERVORIO 1.20 ML 10 0.30

De acuerdo al perfil estratigráfico encontrado se recomienda como profundidad

mínima de cimentación para las obras proyectadas las siguientes, debido a que el

suelo a mayores profundidades se presenta estable y con mayor porcentaje de

gravas haciendo más segura la estabilidad de las estructuras a cimentar.


PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN (mt.)

TIPO DE SUELO

DESARENADOR 1.50 GP

CAPTACIÓN 1.50 GW-GC

CANAL 0.20 SM

RESERVORIO 1.20 ML

La Capacidad de carga encontrada para el terreno en la zona de estudio, después

de realizar los ensayos de Campo y Laboratorio, utilizándose la teoría de Terzaghi

y Peck ( 1967 ), la teoría de Peck, Hanson y Thornburn, fue de:





(mt.)

TIPO DESUELO

ANCHO DE CIMENTACIÓN

mínima

CAPACIDAD ADMISIBLE Qadm

(Kg/cm2)



CANAL 0.20 SM 0.40 0.85


El asentamiento esperado para una condición estática y dinámica utilizando la

teoría de elasticidad lineal por elementos finitos para las cimentaciones de las

estructuras a proyectar, considerando los esfuerzos transmitidos constantes

dentro de la zona de influencia máximos es de:



(mt.)

TIPO DESUELO

qadm Asentamiento cm



CANAL 0.20 SM 0.85 0.21


Obteniéndose en todos los casos unos valores de asentamientos inferiores a

2,5cm que es lo máximo permisible para el tipo de estructura que se está

estudiando.

Para el esfuerzo máximo actuante a nivel de la cimentación debido a la

transmisión de la carga de diseño del agua a almacenar, deben considerarse una

superficie de cimentación que genere un esfuerzo transmitido menor al esfuerzo

admisible del terreno de apoyo.



No existen problemas de ataques de las sales en el suelo de cimentación que

pueda atacar al concreto como al acero, para las profundidades estudiadas,

donde se encontraron valores debajo de 400 ppm de sales totales del suelo.

Según las condiciones geotécnicas que presenta el terreno y las Normas ACI -

201.2R.77 (Norma Americana) se tiene un grado de ataque despreciable, sin

embargo debido al tipo de obra hidráulica se puede utilizar el cemento especial

del tipo V.

De acuerdo a las investigaciones efectuadas, hasta la profundidad máxima

explorada solo se ha detectado el nivel de agua en la zona de la captación a

0.40m, en las demás exploraciones no se detecto el nivel freático, sin embargo el

suelo fino compuesto por arcillas y limos se encuentra en estado húmedo, para lo

cual se ha tomado las medidas necesarias en el diseño de la capacidad admisible

del suelo, obteniéndose valores para su condición más crítica.

Todas las conclusiones y recomendaciones, así como los criterios de diseño y

soluciones indicadas en el presente Informe para la Construcción del

Desarenador, La Captación, poza de almacenamiento y canal de riego, de

Alahuayque – Ccoñe, en el sector que comprende la parte baja y alta del Distrito

de Laramarca, Provincia de Huaytara en el Departamento de Huancavelica, no

podrán ser aplicadas indiscriminadamente para soluciones a otros sectores con

problemas geotécnicos por más cercanos o similares que estuvieran, dado a que

su comportamiento será diferente al considerado en presente Estudio.

Lima, 18 de Abril del 2006



ANEXO A

REGISTRO DE LAS CALICATAS Y PERFILES ESTRATIGRAFICOS



ANEXO B

ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO



ANEXO C

PANEL FOTOGRAFICO



PESO UNITARIO O VOLUMETRICO

NORMA ASTM D 2937



CALICATAS DE EXPLORACIÓN

PERFIL ESTRATIGRAFICO



ANÁLISIS GRANULOMETRICO

NORMA ASTM D - 422



LIMITES DE CONSISTENCIA

LIMITE LIQUIDO NORMA ASTM D – 423

LIMITE PLASTICO NORMA ASTM D - 424



HUMEDAD NATURAL

NORMA ASTM D - 2216



SALES TOTALES

NORMA ASTM D - 1889



GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCION DEL AGREGADO GRUESO

NORMA ASTM C - 127

estudio de mecanica de suelos

Documents