Informe Estudio Suelos Final Spc

7/22/2019 Informe Estudio Suelos Final Spc

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ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS INGENIERIADE CIMENTACIONES - TOPOGRAFIA DIGITAL -

LEVANTAMIENTOS TOPOGRAFICOS PROYECTOS

JORGE HERNAN OCHOA FERNNDEZCONSULTOR DE INGENIERIA

INGENIERO CIVILCIP 42446

Pasaje Senda Dorada 119, Of.201Pueblo Libre ,Telefax: 461-2337 , Celular: 9881-3223 , e-mail: [email protected]

INDICE

1.0 GENERALIDADES1.1. ANTECEDENTES

1.2. OBJETIVO DEL ESTUDIO

1.3. UBICACIN DE LA ZONA DE ESTUDIO

1.4. ACCESO A LA ZONA DE ESTUDIO

1.5. CARACTERISTICAS DEL PROYECTO

1.6. GEOLOGIA GENERAL

1.7. GEOMORFOLOGIA

1.8. SISMICIDAD

2.0 INVESTIGACIONES DE CAMPO

2.1. TRABAJOS DE CAMPO

2.2. MUESTREO Y REGISTROS DE EXPLORACIN

3.0 ENSAYOS DE LABORATORIO

4.0 CONFORMACION DEL SUB SUELO

5.0 TRABAJOS DE GABINETE

6.0 ANALISIS DE CIMENTACION

6.1. TIPO DE CIMENTACION Y PROFUNDIDAD DE CIMENTACION

6.2. EVALUACION DEL MACIZO ROCOSO

6.3. DETERMINACION DE PARAMETROS DE RESISTENCIA

6.4. CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE

7.0 AGRESION DEL SUELO A LA CIMENTACIN

8.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

9.0 ANEXOS

9.1 FIGURAS Y TABLAS

FIGURA N 1 MAPA DE ZONIFICACION SISMICA DEL PERU

FIGURA N 2 MAPA DE DISTRIBUCION DE INTENSIDADES SISMICAS

9.2 REGISTROS DE EXPLORACION

9.3 REGISTROS DE ENSAYOS DE LABORATORIO

9.4 FOTOGRAFIAS

9.5 PLANOS

EG-01: PLANO DE UBICACION DE CALICATAS Y REGISTROS ESTRATIGRAFICOS y MAPEO

GEOLOGICO


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INFORME TCNICO

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS

ELABORACIN DEL ANTEPROYECTO DE OBRAS GENERALES Y SECUNDARIAS DEL

PROYECTO DE AMPLIACIN Y MEJORAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y

ALCANTARILLADO PARA EL ESQUEMA SAN PEDRO DISTRITO DE CARABAYLLO

1.0 GENERALIDADES

1.1 Antecedentes

Por encargo de la Empresa CONSORCIO CRV, se realiz el Estudio de Mecnica de

Suelos, para la elaboracin del anteproyecto de obras generales y secundarias del

proyecto de ampliacin y mejoramiento de los sistemas de agua potable y

alcantarillado para el esquema San Pedro distrito de Carabayllo.

1.2 Objetivo

El presente trabajo tiene por objetivo realizar la verificacin de las condiciones

geolgicas y geotcnicas del suelo de fundacin, para las estructuras

proyectadas siguientes: reservorios apoyados, redes matrices y secundarias de agua

potable y alcantarillado, y conexiones domiciliarias.

Esta evaluacin se realizo por medio de trabajos de laboratorio, campo y gabinete,

que incluyen la excavacin de 40 calicatas pozos a cielo abierto, ensayos de

laboratorio, a fin de obtener las principales caractersticas fsicas y propiedades

ndice del suelo, sus propiedades de agresividad qumica y realizar las labores de

gabinete en base a los cuales se define los perfiles estratigrficos y las

recomendaciones generales para la cimentacin de las estructuras proyectadas.

Para el caso de las obras lineales, estos resultados permitirn definir las actividades

del proceso constructivo dependiendo del tipo de suelo encontrado, (suelo normal,semirocoso rocoso), para estimar los costos unitarios asociados al presupuesto de la

obra en la partida de excavaciones.

Para el caso de las obras no lineales, como reservorios apoyados se determinaran

los parmetros de resistencia del suelo para el clculo de la capacidad admisible del

terreno para absorber las diferentes solicitaciones de carga.


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1.3 Ubicacin de la Zona de Estudio

El rea donde se desarrollar el estudio, se encuentra ubicado al norte de la ciudad de

Lima, en el distrito de Carabayllo, Provincia y Departamento de Lima.

Geogrficamente la zona en estudio se encuentra ubicada entre las coordenadas

UTM norte 8693,000 8686,000 y 282,000 276,000 de coordenadas Este,

referidas al Sistema Geodsico Mundial WSG 84. El rea en estudio se desarrolla

entre las cotas absolutas 200m y 400m.

LAMINA N1FOTOGRAFIA SATELITAL SAN PEDRO DE CARABAYLLO

FUENTE GOOGLE EARTH.


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1.4 Acceso al rea de Estudio

Se accede al rea de estudio por la panamericana norte a la altura de la antiguacarretera a Huarangal ubicada en el distrito de Carabayllo en Lima.

1.5 Caractersticas del Proyecto

El proyecto contempla la ampliacin y mejoramiento de los sistemas de agua potable yalcantarillado delicias para el esquema San Pedro.

1.6 GEOLOGIA GENERAL Y LOCALLa zona de estudio se encuentra ubicado al norte de la ciudad de Lima, en la margen

derecha del valle del rio Chillon, en la localidad de Carabaillo. Segn la carta

geolgica nacional del cuadrngulo 25-j Lurin a escala 1/100,000 del boletn 43 de

Ingemet, la zona de estudio donde se ubican los reservorios apoyados principales,

pertenece a la Formacin Volcnico Quilman del Grupo Casma ( kms-q) cuya edad

geolgica pertenece al Cretceo medio superior.

GRUPO CASMA

Este grupo marca regionalmente el inicio de otro ciclo sedimentario- volcnico el cual

se encuentra muy desarrollado en el Norte de Lima, en la costa del departamento deAncash y en la cordillera negra.

En el norte de Lima, el grupo Casma tambin ha sido dividido en unidades

litoestratigrficas definidas por una secuencia volcnico- sedimentaria en la parte

inferior y otra netamente volcnica en la parte superior. As al Noreste del valle del

Chilln, sector del borde occidental andino sobre la Formacin Atocongo se ha

diferenciado una unidad volcnico - clstica denominada Formacin Huarangal;

Mientras que al Sur ( sector costanero del cuadrngulo de Lurn ) se reconoce como

su equivalente a la formacin Chilca, sobreyaciendo condordante una serie volcnicamasiva que se conoce como Volcnico Quilman prolongndose estas unidades a la

hoja de Chosica.

VOLCANICO QUILMANA

En el sector Sur, se tiene sobre la formacin Chilca una serie ntegramente

volcnica, la misma que pasa la continuidad de la hoja de Lurn a las de Chosica y

Chancay, extendindose al Noreste hasta el borde occidental andino, pasando fuera

del rea de estudio por las partes altas de los cuadrngulos de Mala y Lunahuana.


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Al Este de Lurn estos volcnicos descansan directamente sobre la Formacin

Atocongo y en el Valle del Rmac se les encuentra como techos colgantes afectados

por el batolito, pasando por la quebrada de Jicamarca al valle del Chilln donde

descansan sobre los volcnicos Huarangal en aparente discordancia deposicional.

Litolgicamente est constituido por derrames andesticos masivos poco

estratificados, de textura porfirtica, destacando los fenos de plagioclasas en una

pasta fina microcristalina de coloracin gris a gris verdosa y en menor proporcin

doleritas y diabasas.

Casi toda la extensin estudiada esta constituida por depsitos aluviales cuya edad

geolgica pertenece al cuaternario pleistoceno (Qp-al) y tambin por depsitos aluviales

recientes (Qr-al).

La estratigrafa de la zona esta conformado por suelos aluviales de granulometra fina y

gruesas conformado arcilla arenosa de consistencia firme y por arenas con gravas,

gravas con arenas con presencia de cantos, de estado de compacidad firme.


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LAMINA N2GEOLOGIA DE SAN PEDRO DE CARABAYLLO

FUENTE: MAPA GEOLOGICO DEL CUADARANGULOS DE CHANCAY Y

LIMA, ZONA DE ESTUDIO SAN PEDRO DE CARABAYLLO.


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1.7 Geomorfologa

La geomorfologa del rea de estudio corresponde al valle del chilln el cual presenta

colinas, valles y cerros de regular pendiente, la zona baja, est formado por depsitosaluviales en su mayora suelos de granulometra fina y gruesas conformado por arenas

gravosas gravas arenosas, y arcillas arenosas, mientras que los cerros son producto

de procesos tectnicos y plutnicos, dando lugar a la formacin de mantos rocosos,

sobre impuestos por los procesos de geodinmica interna y externa que han modelado

la geologa en esta zona.

LAMINA N3FOTOGRAFIA SATELITAL DE SAN PEDRO DE CARABAYLLO

VISTA SATELITAL


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1.8 Sismicidad.

De acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificacin Ssmica del Per, segn la nueva NormaSismo Resistente ( NTE E-030) y del Mapa de Distribucin de Mximas Intensidades

Ssmicas observadas en el Per, presentado por Alva Hurtado (1984), el cual se bas

en isosistas de sismos peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos

histricos y sismos recientes; se concluye que el rea en estudio se encuentra dentro

de la Zona de alta sismicidad (Zona 3), existiendo la posibilidad de que ocurran

sismos de intensidades tan considerables como VIII y IX en la escala Mercalli

Modificada. (Ver anexo 10.1 figura N1 "Zonificacin Ssmica del Per" y Figura N2

"Mapa de Distribucin de Mximas Intensidades Ssmicas").

De acuerdo con la nueva Norma Tcnica NTE E-30 y el predominio del suelo bajo la

cimentacin, se recomienda adoptar en los Diseos Sismo-Resistentes para las

obras no lineales como son reservorios, y obras menores, los siguientes parmetros,

segn la siguiente;

CUADRO N 01

TIPO DE SUELO Z S T p(S)

ARENAS CONGRAVAS o GRAVAS

ARENOSAS0.4 1.4 0.9

ROCA SEDIMENTARIA 0.4 1.00 0.40

(Z) Factor de zona

(S) Factor de amplificacin del suelo

(Tp) Periodo que define la Plataforma del espectro

2.0 INVESTIGACIONES DE CAMPO

2.1 Trabajos de CampoCon la finalidad de definir el perfil estratigrfico del rea de estudio, se ejecutaron 42

calicatas a cielo abierto, asignndole desde C-1 a C-38 los cuales fueron ubicados

convenientemente en todas las zonas que conforman las habilitaciones en

ampliacin que se encuentran en Carabayllo, tal como se muestra en el plano EG-

01.


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CUADRO N 02 Cuadro de Calicatas

CALICATAPROF.

( m )

COORDENADA

ESTE

COORDENADA

NORTENIVEL FREATICO

C-1 2.00 279030 8688974 NO PRESENTA

C-2 2.00 277477 8688386 NO PRESENTA

C-3 2.00 276031 8687874 NO PRESENTA

C-4 2.00 275686 8687736 NO PRESENTA

C-5 2.00 279323 8689678 NO PRESENTA

C-6 2.00 279528 8689478 NO PRESENTA

C-7 2.00 279906 8689588 NO PRESENTA

C-8 2.50 279517 8689086 NO PRESENTA

C-9 2.00 279393 8688490 NO PRESENTA

C-10 2.00 278973 8690010 NO PRESENTA

C-11 2.00 278542 8689670 NO PRESENTA

C-12 2.00 278591 8688194 NO PRESENTA

C-13 2.00 278706 8687718 NO PRESENTA

C-14 2.00 278341 8689958 NO PRESENTA

C-15 2.00 277997 8690152 NO PRESENTA

C-16 2.00 277302 8689506 NO PRESENTA

C-17 2.00 277353 8688600 NO PRESENTA

C-18 2.00 276479 8689100 NO PRESENTA

C-19 2.00 277943 8689642 NO PRESENTA

C-20 2.00 278153 8689152 NO PRESENTA

C-21 2.00 278763 8689194 NO PRESENTA

C-22 2.00 278069 8688718 NO PRESENTA

C-23 2.00 277883 8688260 NO PRESENTA

C-24 2.00 277520 8686746 NO PRESENTA

C-25 2.00 277103 8687306 NO PRESENTA

C-26 2.00 277611 8687658 NO PRESENTA

C-27 2.00 278210 8687854 NO PRESENTA

C-28 2.00 277107 8687852 NO PRESENTA

C-29 2.00 277721 8686354 NO PRESENTA

C-30 2.00 278243 8687056 NO PRESENTA


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C-31 2.00 279778 8690266 NO PRESENTA

C-32 2.00 279860 8691106 NO PRESENTA

C-33 2.00 279970 8691624 NO PRESENTA

C-34 2.00 280602 8690576 NO PRESENTA

C-35 2.00 281111 8691712 NO PRESENTA

C-36 0.50 280828 8692022 NO PRESENTA

C-37 2.00 280771 8691640 NO PRESENTA

C-38 0.40 280323 8689914 NO PRESENTA

C-39 0.20 279903 8690646 NO PRESENTA

C-40 0.30 280218 8690716 NO PRESENTA

2.2 Muestreo y Registros de exploracin

Se realiz una clasificacin de campo de forma manual y visual de cada uno de los

estratos registrados en cada calicata, en los que se indican las diferentes

caractersticas de los estratos subyacentes, tales como tipo de suelo, espesor del

estrato, color, humedad, compacidad, consistencia etc, tal como se puede observar

en los registros estratigrficos y fotos que se adjuntan en los anexos 9.2 y 9.4

respectivamente.

3.0 ENSAYOS DE LABORATORIO

Se seleccionaron muestras alteradas representativas del suelo que debidamente

identificadas se remitieron al laboratorio para los ensayos correspondientes para la

identificacin y clasificacin de suelos, cuyos resultados de laboratorio se presenta en

el Anexo 9.3.

Asimismo se realizaron ensayos de anlisis qumicos para determinar el contenido de

sulfatos y cloruros, en muestras de suelos alterados y representativos. Los reportes

se incluyen tambin en el Anexo 9.3.

El ensayo qumico de sales agresivas al concreto fue realizada en el Laboratorio de

Anlisis de Agua y Suelo de la Facultad de Ingeniera Agrcola de la Universidad

Agraria La Molina, bajo las normas de la American Society for Testing and Material

(ASTM).


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CUADRO N3 : CANTIDAD DE ENSAYOS DE LABORATORIO

CALICATA MUESTRA PROF. (M)W

%

L.

L

L.

P

I.

PSUCS

S.S.T.(ppm)

Cloruros(ppm)

Sulfatos(ppm) PH

C-2 M-1 0.50-2.00 1 1 1 1 1 - - - -C-5 M-2 1.10-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-7 M-3 1.30-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-8 M-1 0.10-1.80 - - - - - 1 1 1 1

C-9 M-1 0.00-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-13 M-2 0.90-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-15 M-1 0.00-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-18 M-1 0.00-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-20 M-1 0.10-1.40 - - - - - 1 1 1 1

C-25 M-1 0.70-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-26 M-1 0.90-2.00 - - - - - 1 1 1 1

C-29 M-2 0.50-1.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-31 M-2 0.30-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-33 M-2 0.60-2.00 1 1 1 1 1 - - - -

C-35 M-1 0.40-1.40 1 1 1 1 1 - - - -

C-36 M-2 0.60-0.70 - - - - - 1 1 1 1

Donde:

W% : contenido de humedadL.L.% : Limite lquidoL.P. % : Limite plsticoI.P. % : ndice plstico

CUADRO N4: RESULTADOS DE LABORATORIO

CALICAT

A

MUESTR

APROF. (M)

W% L.

L

L.

P

I.P SUCS DESCRIPCION

C-2 M-1 0.50-2.00 12.9 24 16 8 CLARCILLA DELGADA

CON ARENA

C-5 M-2 1.10-2.00 2.5 NP NPN

PGW-GM GRAVA BIEN GRADADACON LIMO Y ARENA

C-7 M-3 1.30-2.00 2.3 NP NPN

PGP-GM GRAVA MAL GRADADACON LIMO Y ARENA

C-9 M-1 0.00-2.00 2.0 NP NPN

PGP GRAVA MAL GRADADACON ARENA

C-13 M-2 0.90-2.00 0.6 NP NPN


C-15 M-1 0.00-2.00 17.5 25 17 8 CL ARCILLA DELGADAARENOSAC-18 M-1 0.00-2.00 7.6 27 17 10 CL ARCILLA DELGADACON ARENA


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C-25 M-1 0.70-2.00 1.6 NP NPN


C-29 M-2 0.50-1.00 3.6 NP NPN

PSM ARENA LIMOSA

C-31 M-2 0.30-2.00 12.6 24 16 8 CL ARCILLA DELGADAARENOSA

C-33 M-2 0.60-2.00 1.1 NP NPN

PSP-SM ARENA MAL GRADADACON LIMO

C-35 M-1 0.40-1.40 22.2 24 NPN

PML LIMO CON ARENA

Donde:

W% : contenido de humedadL.L.% : Limite lquidoL.P. % : Limite plsticoI.P. % : ndice plstico

CUADRO N5: Resultados de Anlisis Qumicos.

Calicata Muestra Prof. (m) S.S.T.(ppm)

Cloruros(ppm)

Sulfatos(ppm)

PH

C-08 M-1 0.10 1.80 140.00 18.20 55.20 7.61C-20 M-1 0.10-1.40 1180.00 140.00 312.00 7.70C-26 M-1 0.90-2.00 350.00 61.60 84.48 7.74C-36 M-2 0.60-0.70 2470.00 623.00 272.64 8.98

4.0 CONFORMACION DEL SUBSUELO DEL AREA DEL ESTUDIO

SUELO TIPO I: (Normal)

Este sector corresponde a las calicatas C-1 al C-35 y C-37. Estos tipos de suelos se

encuentran hasta una profundidad promedio de 2m a 2.5m.

Dichos suelo estn conformados por arcillas, gravas con limos, gravas mal gradadas,

arena limosa, arena con limo, ligeramente hmedo, de compacidad firme.

De acuerdo a la geologa de la zona y en base a las calicatas efectuadas subyacen

por debajo de los 2m de profundidad en promedio, depsitos aluviales reciente.

SUELO TIPO III: (Rocoso)

Este sector corresponde a las calicatas C-36, C-38, C-39 ( RP-1) y C-40 ( RP-2) .

Este tipo de material aflora desde una profundidad promedio de 0.40m.

Dichos material est conformado por una roca fracturada meteorizada

superficialmente, que genera una matriz de arenas, de compacidad muy firme, y apartir de una profundidad de 0.20 aflora el macizo rocoso de mejor calidad y

resistencia.


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CUADRO N 06 Cuadro de Clasificaciones

CALICATA PROF.

( m )

SUCS DESCRIPCION TIPO

C-1 2.00 SP, CLARENA MAL GRADADA,

ARCILLATIPO 1 NORMAL.

C-2 2.00 CL ARCILLA TIPO 1 NORMAL.


C-4 2.00 GP-GM, CL GRAVA LIMOSA CONARENA, ARCILLA TIPO 1 NORMAL.

C-5 2.00 GP-GM, CL,GW-GM

GRAVA LIMOSA CONARENA, ARCILLA TIPO 1 NORMAL.

C-6 2.00GP-GM, ML,

CL

GRAVA LIMOSA, LIMO,ARCILLA TIPO 1 NORMAL.

C-7 2.00CL, GP, SM,

GP-GM

ARCILLA, GRAVA,ARENA LIMOSA, GRAVA

LIMOSATIPO 1 NORMAL.

C-8 2.50 CL, GP ARCILLA, GRAVA TIPO 1 NORMAL.

C-9 2.00 GP GRAVA MAL GRADADA TIPO 1 NORMAL.


C-11 2.00 CL, SW, CL ARCILLA, ARENA TIPO 1 NORMAL

C-12 2.00CL, GP-GM,

GP

ARCILLA, GRAVALIMOSA CON ARENA,

GRAVATIPO 1 NORMAL.

C-13 2.00 ML, SM, GP LIMO, ARENA LIMOSA,GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-14 2.00 Re, CL RELLENO, ARCILLA TIPO 1 NORMAL.


C-16 2.00 CL, GP ARCILLA , GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-17 2.00 CL, GP ARCILLA, GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-18 2.00 CL ARCILLA TIPO 1 NORMAL


C-20 2.00GP-GM, CL,

GPGRAVA LIMOSA,

ARCILLA, GRAVA TIPO 1 NORMAL



C-23 2.00 CL, GP ARCILLA , GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-24 2.00 CL, GP ARCILLA GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-25 2.00 CL, GP ARCILLA, GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-26 2.00 GP GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-27 2.00 ML, GP LIMO, GRAVA TIPO 1 NORMAL.


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C-28 2.00 CL, GP ARCILLA GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-29 2.00 CL, ML, SM ARCILLA, LIMO, ARENALIMOSA TIPO 1 NORMAL

C-30 2.00 ML, SP-SM LIMO, ARENA LIMOSA TIPO 1 NORMAL.


C-32 2.00 SM, CL ARENA LIMOSA,ARCILLA TIPO 1 NORMAL.

C-33 2.00 SP-SM, SMARENA MAL GRADADA

CON LIMO, ARENALIMOSA

TIPO 1 NORMAL

C-34 2.00 SM, GP ARENA LIMOSA, CONGRAVA TIPO 1 NORMAL

C-35 2.00 SP, ML, GP ARENA, LIMO, GRAVA TIPO 1 NORMAL

C-36 0.50 ROCA ROCA TIPO 3 ROCOSO.

C-37 2.00 CL, SP-SM ARCILLA, ARENALIMOSA TIPO 1 NORMAL.

C-38 0.40 ROCA ROCA IGNEA VOLC. TIPO 3 ROCOSO.

C-39 0.20 ROCA ROCA IGNEA VOLC TIPO 3 ROCOSO.

C-40 0.30 ROCA ROCA IGNEA VOLC TIPO 3 ROCOSO.

5.0 TRABAJOS DE GABINETE

Con la informacin existente se ha podido realizar los trabajos de gabinete

necesarios como la elaboracin de los perfiles estratigrficos de cada calicata ( ver

Anexo 9.2 ) y la conformacin del plano Geotcnico EG-01 de ubicacin de calicatas

y registros estratigrficos, y mapeo geolgico, indicando el tipo de suelo encontrado,

normal semirocoso a rocoso, cuyo plano se anexa al final del informe.

6.0 ANALISIS DE LA CIMENTACION

6.1 Tipo y Profundidad de Cimentacin

Basado en los trabajos de campo y perfiles estratigrficos y caracterstica de la

estructura a construir, se recomienda cimentar:

Terreno Normal ( Tipo I )

Lneas de Agua Potable y Alcantarillado

Se recomienda cimentar sobre el suelo natural de arcillas, gravas subangulosas

arenosas, arenas limosas, (CL, GP, SM) a la profundidad de cimentacin mnima de

1.20m.


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Suelo Rocoso ( Tipo III )

Reservorios Proyectados RP-1, RP-2 :

Se recomienda cimentar sobre la roca gnea volcnica de tipo Andestico a la

profundidad de cimentacin mnima de: Df= 1.00m, con respecto a la menor cota

natural del terreno, con una cimentacin superficial del tipo losa armada de forma

circular.

Para las obras menores, tales como son caseta de vlvulas y cerco perimtrico, se

recomienda cimentar sobre la roca gnea a la profundidad de cimentacin mnima de:

Df= 0.80m, con respecto a la cota natural, utilizando una cimentacin superficial del

tipo zapata corrida.

6.2Evaluacin Geomecnica del Macizo Rocoso

En el sector de las calicatas C-39 ( RP-1), y C-40 ( RP-2), se encontr roca gnea

volcnica de tipo Andestico ; determinndose la capacidad portante, en funcin a la

valoracin RMR del macizo rocoso de la roca gnea intrusiva, por el sistema de

Bieniawski.

IntroduccinEs importante conocer el comportamiento geomecnico de una masa rocosa, el cual

depende de tres aspectos fundamentales e interrelacionados entre s. El primer aspecto

lo constituye la resistencia de la roca intacta; es decir, el comportamiento de un

espcimen de roca exenta de discontinuidades y fisuras, cuya resistencia responde a

las propiedades coligativas de las molculas de los minerales que lo conforman, as

como al material cementante que los une, si es el caso.

El segundo aspecto est referido al grado de fracturamiento al nmero y distribucin

de discontinuidades que afectan a la masa rocosa. Un macizo rocoso puede abarcar a

una masa slida, continua, o bien llegar hasta el extremo de tener tantas fisuras que en

conjunto se comportara como si estuviera compuesto de partculas ntimamente

embonadas, sin resistencia alguna en condiciones de no confinamiento. Los planos de

las discontinuidades ofrecern diferentes grados de resistencia segn estn cerradas,

segn la rugosidad que tengan, si estando abiertas poseen material de relleno no, y

del tipo de material de relleno; as tendrn fisuras cerradas, con propagaciones

irregulares y superficiales muy rugosas ofrecern significativa mayor resistencia a los

esfuerzos de corte que interesan a la estabilidad interbloques, que si se trataran de

fracturas planas, de superficies lisas y rellenas de arcillas sensitivas, por ejemplo.


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El tercer aspecto est referido a esfuerzos activos que actan en el macizo rocoso. Por

un lado estn los esfuerzos tensionales que trasmiten las presiones hidrosttica de las

aguas subterrneas en las discontinuidades, y por otro los esfuerzos debido a cargas

litostticas con las subsecuentes deformaciones y esfuerzos horizontales, y los

procesos de descompresin que pueden darse en las excavaciones y afloramientos.

De las consideraciones anteriores, fcilmente se deduce la imposibilidad de recoger la

totalidad de informacin necesaria para evaluar el comportamiento del macizo rocoso, y

ms aun integrarlos para llegar a una solucin nica. Sin embargo, las clasificaciones

geomecnicas de macizos rocosos son la alternativa que se nos brinda por ahora, para

simplificar las evaluaciones en el campo de la mecnica de rocas, ante la otra

alternativa; ensayos in - situ a gran escala, de difcil montaje y elevado costo.

CLASIFICACIN GEOMECNICA ,RMR DE MACIZOS ROCOSOS

Sistema RMR de Bieniawski (1989)

Este sistema de clasificacin fue desarrollado por el profesor Z.T. Bieniawski, en elConsejo Sudafricano para la Investigacin Cientfica e industrial (CSIR) en 1973 y fuemodificado en 1989. Esta clasificacin tiene las siguientes ventajas :

a) Proporciona las cualidades del sitio investigado, con un mnimo de parmetros declasificacin.

b) Proporciona informacin cuantitativa para propsitos de diseo.

c) Es simple y significativa en trminos pues esta basada en parmetros medibles quepueden ser determinados rpidamente y a bajo costo.

El sistema RMR, como puede apreciarse en la tabla N 1 ( Ver Anexo 9.1), cuenta concinco parmetros bsicos. Cada uno de estos parmetros estn subdivididos en rangosde aplicacin con sus puntuaciones respectivas.

Resistencia de Roca Intacta

Bieniawski basa sus valuaciones en rangos de Resistencia Compresiva Uniaxial de laroca intacta, o de acuerdo al ndice de la Carga Puntual (PLT).

Designacin de la Calidad de Roca (RQD)

El RQD, propuesto por DEERE (1967), es de uso frecuente como una medida de lacalidad de testigos de perforacin, en funcin del fracturamiento del macizo. El RQD es

definido como la relacin porcentual de la suma de las longitudes de testigos exentosde fracturas de 10 cm. a mas, respecto a la longitud total perforada.

PerforadaTotalLongitud

cmTestigosdeLongitudRQD

10>=


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Cuando no secuenta con testigos de perforaciones es posible estimar el RQD en unafloramiento rocoso haciendo uso de la siguiente relacin propuesta por Barton et. en(1974).

Jv = N de discontinuidades / m3 de roca.

Espaciamiento de Discontinuidades

Para esta caracterstica del macizo rocoso, Bieniawski en su clasificacin RMRmodificada de 1979, considera los rangos recomendados por la Sociedad Internacionalde Mecnica de Rocas.

Estado de las Discontinuidades

Para la evaluacin de este parmetro, toma en cuenta la separacin o abertura de ladiscontinuidad, extensin, rugosidad y grado de alteracin de las paredes, y el tipo dematerial de relleno.

Condiciones de Aguas Subterrneas

Toma en consideracin la influencia del flujo de agua subterrnea en rangos de flujoobservado, la relacin de la presin del agua en las discontinuidades con el esfuerzoprincipal mayor, o por alguna observacin cualitativa general de las condiciones delagua subterrnea. En nuestro caso, para los efectos de valuacin de este parmetro seha considerado que no existe presiones hidrosttica.

6.3 Determinacin del RMR y parmetros de resistenciaPara la determinacin de la valoracin del macizo rocoso basado en la clasificacin

geomecnica de Bieniawski se utiliz un programa de computo escrito en BASIC, los

valores de los parmetros utilizados se presentan en el Anexo y los resultados de la

evaluacin se indican en el cuadro siguiente.

Cuadro N5:

Descripcin Parmetros

Nombre de la roca Andesita

Clasificacin gentica Roca gnea VolcnicaExtrusiva

Valor de RMR bsico 58Valor de RMR ajustado 51

Valor de RMR (seca) 63

Resistencia Compresiva (Mpa) 150Cohesin (kPa) 290

Angulo de friccin () 34

El valor de la resistencia compresiva se ha obtenido mediante un procedimiento

prctico de campo, cuya referencia fue formulada en el libro Geotecnia Para Ingenieros

por Alberto J. Martinez Vargas ( Vol 1, Lima 1990, tabla N 2.23 , Pag.210 ).

JvRQD 3.3115=


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6.4 Capacidad Portante Admisible del Macizo Rocoso

Los parmetros de capacidad portante de la roca se han obtenido considerando el

estado de meteorizacin de la roca, fracturamiento, diaclasamiento, espesor de juntas,

relleno de juntas, RQD de la roca, resistencia a la compresin uniaxial, peso

volumtrico, etc. Segn la clasificacin de Biewnaski, la roca andesita tiene un RMR

igual a 58, correspondindole una clasificacin de roca de clase III (de I a V), que para

fines de cimentacin es una roca de regular resistencia.

Por lo tanto la capacidad portante admisible de la roca gnea intrusiva volcnica para los

dos reservorios es de : Qadm > 10.00 kg/cm2.

7.0 AGRESION AL SUELO DE CIMENTACION

El suelo bajo el cual se cimienta toda estructura tiene un efecto agresivo a la

cimentacin. Este efecto est en funcin de la presencia de elementos qumicos que

actan sobre el concreto y el acero de refuerzo, causndole efectos nocivos y hasta

destructivos sobre las estructuras (sulfatos y cloruros principalmente). Sin embargo, la

accin qumica del suelo sobre el concreto slo ocurre a travs del agua subterrnea

que reacciona con el concreto; de ese modo el deterioro del concreto ocurre bajo el

nivel fretico, zona de ascensin capilar presencia de agua infiltrado por otra razn

(rotura de tuberas, lluvias extraordinarias, inundaciones, etc.).

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

accin qumica sobre el concreto y acero del cimiento respectivamente.

CUADRO N 07 ELEMENTOS QUIMICOS NOCIVOS PARA LA CIMENTACION

Presencia en el Suelo de : p.p.m Grado de Alteracin OBSERVACIONES

* SULFATOS

0 1000 Leve

1000 - 2000 Moderado Ocasiona un ataque qumico al

2000 - 20,000 Severo concreto de la cimentacin

>20,000 Muy severo

** CLORUROS > 6,000 PERJUDICIAL

Ocasiona problemas de corrosin

de armaduras o elementos

Metlicos

** SALES SOLUBLES > 15,000 PERJUDICIAL

Ocasiona problemas de prdida de

resistencia mecnica por problema

de lixiviacin

* Comit 318-83 ACI

** Experiencia Existente

De los resultados de los anlisis qumicos obtenidos a partir de 4 muestras

representativas del suelo obtenidas de las calicatas C8, C20, C26, C36 se tiene:


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CUADRO N8: Resultados de Anlisis Qumicos.

Calicata Muestra Prof. (m) S.S.T.(ppm)

Cloruros(ppm)

Sulfatos(ppm)

PH

C-08 M-1 0.10 1.80 140.00 18.20 55.20 7.61C-20 M-1 0.10-1.40 1180.00 140.00 312.00 7.70C-26 M-1 0.90-2.00 350.00 61.60 84.48 7.74C-36 M-2 0.60-0.70 2470.00 623.00 272.64 8.98

Del Cuadro N9 (resultados de anlisis qumicos), observamos que la concentracin

de sales cloruros en todas las calicatas, se encuentra por debajo de los valores

permisibles, siendo el valor mas alto de 623ppm que corresponde a la calicata C-36,

menor que 6000ppm ( valor permisible para cloruros) , por lo que no ocasionar un

ataque por corrosin del acero del concreto de la cimentacin.De igual manera observamos concentraciones de sales sulfatos por debajo del valor

permisible, por lo que no va a ocasionar un ataque moderado al concreto de la

cimentacin.

Por todo lo expuesto se concluye usar el cemento tipo I para las obras menores y como

medida preventiva usar cemento tipo II de moderada resistencia a los sulfatos, para

todas estructuras hidraulicas proyectadas como reservorios apoyados.

8.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1.- El rea de estudio se encuentra ubicado al norte de la ciudad de Lima, en el

distrito de Carabayllo, Provincia y Departamento de Lima.

Geogrficamente la zona en estudio se encuentra ubicada entre las coordenadas

UTM norte 8693,000 8686,000 y 282,000 276,000 de coordenadas Este,

referidas al Sistema Geodsico Mundial WSG 84. El rea en estudio se desarrolla

entre las cotas absolutas 200m y 400m.

2.-. La zona de estudio se encuentra ubicado al norte de la ciudad de Lima, en la

margen derecha del valle del rio Chillon, en la localidad de Carabaillo. Segn la

carta geolgica nacional del cuadrngulo 25-j Lurin a escala 1/100,000 del boletn

43 de Ingemet, la zona de estudio donde se ubican los reservorios apoyados

principales, pertenece a la Formacin Volcnico Quilman del Grupo Casma ( kms-

q) cuya edad geolgica pertenece al Cretceo medio superior.

GRUPO CASMA

Este grupo marca regionalmente el inicio de otro ciclo sedimentario- volcnico el cualse encuentra muy desarrollado en el Norte de Lima, en la costa del departamento de

Ancash y en la cordillera negra.

En el norte de Lima, el grupo Casma tambin ha sido dividido en unidades


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litoestratigrficas definidas por una secuencia volcnico- sedimentaria en la parte

inferior y otra netamente volcnica en la parte superior. As al Noreste del valle del

Chilln, sector del borde occidental andino sobre la Formacin Atocongo se ha

diferenciado una unidad volcnico - clstica denominada Formacin Huarangal;

Mientras que al Sur ( sector costanero del cuadrngulo de Lurn ) se reconoce como

su equivalente a la formacin Chilca, sobreyaciendo condordante una serie volcnica

masiva que se conoce como Volcnico Quilman prolongndose estas unidades a la

hoja de Chosica.

VOLCANICO QUILMANA

En el sector Sur, se tiene sobre la formacin Chilca una serie ntegramente

volcnica, la misma que pasa la continuidad de la hoja de Lurn a las de Chosica y

Chancay, extendindose al Noreste hasta el borde occidental andino, pasando fuera

del rea de estudio por las partes altas de los cuadrngulos de Mala y Lunahuana.

Al Este de Lurn estos volcnicos descansan directamente sobre la Formacin

Atocongo y en el Valle del Rmac se les encuentra como techos colgantes afectados

por el batolito, pasando por la quebrada de Jicamarca al valle del Chilln donde

descansan sobre los volcnicos Huarangal en aparente discordancia deposicional.

Litolgicamente est constituido por derrames andesticos masivos pocoestratificados, de textura porfirtica, destacando los fenos de plagioclasas en una

pasta fina microcristalina de coloracin gris a gris verdosa y en menor proporcin

doleritas y diabasas.

Casi toda la extensin estudiada esta constituida por depsitos aluviales cuya edad

geolgica pertenece al cuaternario pleistoceno (Qp-al) y tambin por depsitos aluviales

recientes (Qr-al).

La estratigrafa de la zona esta conformado por suelos aluviales de granulometra fina ygruesas conformado arcilla arenosa de consistencia firme y por arenas con gravas,

gravas con arenas con presencia de cantos, de estado de compacidad firme.

3.-La conformacin del subsuelo en el rea de estudio es como sigue:

SUELO TIPO I: (Normal)

Este sector corresponde a las calicatas C-1 al C-35 y C-37. Estos tipos de suelos se

encuentran hasta una profundidad promedio de 2m a 2.5m.


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Dichos suelo estn conformados por arcillas, gravas con limos, gravas mal gradadas,

arena limosa, arena con limo, ligeramente hmedo, de compacidad firme.

De acuerdo a la geologa de la zona y en base a las calicatas efectuadas subyacenpor debajo de los 2m de profundidad en promedio, depsitos aluviales reciente.

SUELO TIPO III: (Rocoso)

Este sector corresponde a las calicatas C-36, C-38, C-39 ( RP-1) y C-40 ( RP-2).

Dichos material est conformado por una roca fracturada meteorizada

superficialmente, que genera una matriz de arenas, de compacidad muy firme, y a

partir de una profundidad de 0.20 aflora el macizo rocoso de mejor calidad y

resistencia.

4.- Basado en los trabajos de campo y perfiles estratigrficos y caracterstica de la

estructura a construir, se recomienda cimentar:

Terreno Normal ( Tipo I )

Lneas de Agua Potable y Alcantarillado

Se recomienda cimentar sobre el suelo natural de arcillas, gravas subangulosas

arenosas, arenas limosas, (CL, GP, SM) a la profundidad de cimentacin mnima de

1.20m.

Suelo Rocoso ( Tipo III )

Reservorios Proyectados RP-1, RP-2 :

Se recomienda cimentar sobre la roca gnea volcnica de tipo Andestico a la

profundidad de cimentacin mnima de: Df= 1.00m, con respecto a la menor cota

natural del terreno, con una cimentacin superficial del tipo losa armada de forma

circular.

Para las obras menores, tales como son caseta de vlvulas y cerco perimtrico, se

recomienda cimentar sobre la roca gnea a la profundidad de cimentacin mnima de:

Df= 0.80m, con respecto a la cota natural, utilizando una cimentacin superficial del

tipo zapata corrida.

5.- Los parmetros de capacidad portante de la roca se han obtenido considerando el

estado de meteorizacin de la roca, fracturamiento, diaclasamiento, espesor de juntas,

relleno de juntas, RQD de la roca, resistencia a la compresin uniaxial, peso

volumtrico, etc. Segn la clasificacin de Biewnaski, la roca andesita tiene un RMR

igual a 58, correspondindole una clasificacin de roca de clase III (de I a V), que para


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fines de cimentacin es una roca de regular resistencia.

Por lo tanto la capacidad portante admisible de la roca gnea intrusiva volcnica para los

dos reservorios es de : Qadm > 12.00 kg/cm2.

6.- Por todo lo expuesto se concluye usar el cemento tipo I para las obras menores y

como medida preventiva usar cemento tipo II de moderada resistencia a los sulfatos,

para todas estructuras hidraulicas proyectadas como reservorios apoyados.

7.- De acuerdo al tipo de suelo encontrado conformado por arcillas, gravas, gravas

limosas y arenas se recomienda que se usen encofrados para la proteccin de las

paredes durante los trabajos de excavacin de zanjas para instalacin de tuberas y

construccin de buzones para profundidades mayores de 2m.

8.- En el plano Geotcnico EG-01 se presenta el mapeo geolgico del rea de

estudio indicando los diferentes tipos de suelos encontrados.

En proyeccin en planta del rea en estudio se puede concluir que el 83.45%

corresponde a un terreno netamente de tipo normal, 16.55% corresponde a un suelo

de tipo rocoso el cual corresponde a la zona donde se encuentra el macizo rocoso.

Lima Marzo del 2008


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ANEXOS


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FIGURAS


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REGISTROS

ESTRATIGRAFICOS


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RESULTADOS

DE LABORATORIO


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FOTOGRAFIAS


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PLANOS

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