Estudio de Mecanica de Suelos(Upt)

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CONTENIDO Introducción

9

Objetivos

11

CAPITULO I MEMORIA DESCRIPTIVA

Memoria Descriptiva

13

Generalidades

13

Ubicación

13

Linderos y Colindantes

14

Áreas y Perímetros

14

Descripción

14

CAPITULO II GENERALIDADES

Objetivos

17

Ubicación Geográfica

17

Datos Generales

18

Condiciones Climáticas

19

Fisiografía

22

Topografía

23

Hidrología

23

Normatividad

23

Beneficiarios

23

Antecedentes históricos

24

-1-


CAPITULO III GEOLOGIA Y SISMICIDAD

Geología General

26

Formación de Moquegua Superior

26

Formación de Huayllas

27

Depósitos Cuaternarios

28

Geología de Zona de Estudio

30

Geomorfología

34

Sismicidad

35

Vulnerabilidad Sísmica

38

Geotecnia

39

CAPITULO IV DESCRIPCION PRELIMINAR

Prospección de Campo

45

Objetivos

45

Implementos de Seguridad y Equipos Utilizados

45

Reconocimiento de Campo

46

Descripción Preliminar de Calicatas

48

Conclusiones

49

Recomendaciones

50

-2-


CAPITULO V DENSIDAD IN SITU

Objetivos

53

Materiales y Equipos

53

Procedimiento de Campo

54

Cálculos

55

Conclusiones

59

Recomendaciones

60

CAPITULO VI CONTENIDO DE HUMEDAD

Objetivos

62

Descripción

62


62

Procedimiento

63

Cálculos

63

Conclusiones

66

Recomendaciones

67

-3-


CAPITULO VII PROPIEDADES DE LOS SUELOS

Objetivos

69


69

Procedimiento

70

Cálculos

71

Conclusiones

76

Recomendaciones

77

CAPITULO VIII GRANULOMETRIA

Objetivo

79

Marco Teórico

79

Equipos y Materiales

80

Procedimientos

81

Cálculos

82

Conclusiones

92

Recomendaciones

94

Observaciones

95

-4-


CAPITULO IX LIMITES DE ATTERBERG

Objetivos

97

Marco Teórico

97

Normatividad

98

Límite Líquido

99


100

Límite Plástico

103

Índice Plástico

105

Cálculos

105

Conclusiones

110

Recomendaciones

111

CAPITULO X CLASIFICACION DE LOS SUELOS

Introducción

113

Objetivos

113

Marco Teórico

114

Principales Sistemas de Clasificación

118

Cálculos

124

Perfil Estratigráfico

128

Conclusiones

130

Recomendaciones

131

-5-


CAPITULO XI COMPACTACION DE SUELOS

Introducción

133

Objetivos

133

Marco Teórico

134


138

Procedimientos

139

Cálculos

141

Conclusiones

145

Recomendaciones

146

CAPITULO XII PERMEABILIDAD

Introducción

148

Objetivos

148

Marco Teórico

149


152

Cálculos

155

Conclusiones

158

Recomendaciones

159

-6-


CAPITULO XIII DENSIDAD MINIMA

Objetivos

161


161

Procedimientos

161

Fórmulas

162

Cálculos

163

Conclusiones

165

Recomendaciones

166

CAPITULO IV ESFUERZOS VERTICALES

Introducción

168

Objetivos

168

Marco Teórico

169


170

Procedimientos

170

Cálculos

171

Conclusiones

174

Recomendaciones

175

CAPITULO XVI

PANEL FOTOGRAFICO PLANOS.

176 185

-7-


INTRODUCCIÓN

-8-


INTRODUCCIÓN

El presente trabajo de investigación y aplicación se efectúa con el fin de determinar las propiedades físicas y mecánicas de los suelos. Al terminar este estudio podremos diseñar y/o ejecutar obras de cualquier tipo en el terreno.

Para esto hemos tenido que cavar dos calicatas de una profundidad media de 2.5 metros de profundidad con el fin de determinar los tipos de suelo.

Posteriormente se realizaron las pruebas y estudios correspondientes a cada estrato encontrado en la calicata. Es preciso indicar que muy aparte de ejecutar este estudio, también se aprenderemos a trabajar con criterios de seguridad y responsabilidad que será de mucha ayuda en nuestra vida y carrera profesional.

-9-


OBJETIVOS

- 10 -


OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL

Conocer las características, propiedades físicas y mecánicas del suelo en donde nos corresponde realizar nuestro estudio que está ubicado en el distrito de Tacna.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Obtener resultados correctos en cada ensayo que realizaremos.

Identificar las características y propiedades del suelo.

Manejar con fluidez las normas de seguridad.

Usar correctamente las herramientas de trabajo.

Realizar trabajos de campo, como son de levantamiento topográfico, gabinete y de laboratorio para determinar las características físicas y químicas de cada estrato.

Interpretar con inteligencia los resultados de los ensayos realizados en el laboratorio.

- 11 -


I. MEMORIA DESCRIPTIVA

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MEMORIA DESCRIPTIVA

PROYECTO

:

Estudio de suelos.

PROPIETARIO

:

Propiedad Privada

UBICACIÓN

:

Av. Bolognesi Nº 1639

FECHA

:

Domingo, 3 de enero de 2010

1. GENERALIDADES

La presente memoria descriptiva se refiere al estudio de suelos realizado en el terreno que se encuentra entre la av. Bolognesi y av. Pinto del distrito de Tacna.

Este trabajo se dio con el fin de conocer, analizar las propiedades del suelo y sus diferentes estratos para poder determinar si es seguro poder realizar futuras obras.

Para este estudio de suelos se excavaron dos calicatas, las cuales se realizaron en la primera semana de enero, precisamente el domingo 3 y jueves 7 del 2010. Se encontró un estrato en cada calicata.

2. UBICACIÓN

La zona donde se realiza el estudio está ubicada en:

Región

:

Tacna

Provincia

:

Tacna

Distrito

:

Tacna

Lugar

:

Av. Bolognesi # 1639

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3. LINDEROS:

La propiedad tiene los siguientes linderos y colindantes:

Por el Norte

:

Av. Bolognesi

Por el Sur

:

Propiedad Privada

Por el Este

:

Propiedad Privada

Por el Oeste

:

Propiedad Privada

4. AREA Y PERIMETRO:

Cuenta con las siguientes áreas y perímetro

Área construida

:

1325.00 m2

Área libre

:

2596.95 m2

Área total

:

3921.95 m2

Perímetro

:

353.47 m

5. DESCRIPCION:

El terreno es un condominio familiar, en la parte posterior se encuentra una chacra. Las edificaciones son de material noble se ubica en la Av. Bolognesi al frente del instituto de idiomas CEID

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FOTO SATELITAL DE LA ZONA ES ESTUDIO DEL SUELO

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II. GENERALIDADES

- 16 -


GENERALIDADES

1. OBJETIVOS GENERALES:

Determinar las propiedades físicas del suelo; de la zona señalada (Av. Bolognesi # 1639).

2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Obtener mayores conocimientos con respecto a la práctica de la Mecánica de Suelos I, referido al estudio de las propiedades físicas del suelo.

Trabajar correctamente cada ensayo, y así obtener resultados exactos.

Obtener información correspondiente del distrito señalado, geología de la zona, condiciones climáticas y antecedentes históricos del lugar donde hemos realizado nuestras calicatas y extraído nuestras muestras.

3. UBICACIÓN GEOGRAFICA DEL DISTRITO DE TACNA:

LOCALIZACION: Latitud

:

18º00'21"

Longitud

:

70º 15'00"

Altura

:

562 m.s.n.m.

EXTENSION: Extensión

:

16,076 Km2

Superficie

:

3141.37 Km2

Densidad Poblacional

:

30.06 hab. /Km2

Altitud

:

562

m.s.n.m

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DATOS GENERALES DEL DISTRITO DE TACNA

Distrito

:

Tacna

Provincia

:

Tacna

Región

:

Tacna

Dispositivo de Creación

:

decreto de 25-VI-1855

Población Censada – 2005

:

94428 hab.

Capital

:

Tacna

DISTRITOS DE LA PROVINCIA DE

DISTANCIA A TACNA (Km)2

TACNA Tacna

0

Gregorio Albarracín

2.6

Alto de la Alianza

3.1

Ciudad Nueva

3.8

Pocollay

4

Calana

11

Pachia

18

Palca

52

Sama las Yaras

47

Sama Inclán

46

- 18 -


4. CONDICIONES CLIMATICAS

CONDICIONES CLIMATICAS DE TACNA

Climáticamente el signo característico de Tacna es la aridez. En la Región costera, el clima es templado cálido, con atmósfera húmeda, pero la sequedad a nivel del suelo es muy acusada, donde la temperatura oscila regularmente entre el día y la noche. Mientras que la temperatura media registrada es de 19 °C, con valores máximos de 32°C, para los meses de enero y febrero. La humedad relativa media es de 81%, con valores máximos de 89% para los meses de septiembre y octubre; con un mínimo de 60% para el mes de febrero.

Las lluvias son insignificantes e irregulares en años normales, y se perciben dos estaciones bien diferenciadas: verano (Diciembre -Marzo) e invierno (Julio Septiembre).

El clima de la ciudad de Tacna, es el resultado de la interacción de:

La obstaculización de la Cordillera de los Andes a los vientos húmedos provenientes del Océano Pacífico y de la Amazonia.

El fenómeno de inversión térmica, que crea condiciones de nubosidad pero no lluvias.

La aparición del fenómeno "El Niño", que origina lluvias intensas en la Costa y sequías en la Sierra.

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CARACTERÍSTICAS:

Precipitación: La precipitación pluvial en el mes de Julio 2006 fue con un promedio de 2.1 mm y en el mes de octubre del 2004 fue con un promedio de 1.7 mm.

Viento: Se puede apreciar que los vientos se trasladan de Este -Oeste.

Humedad Relativa: La humedad relativa en verano es de 60% mientras que en invierno la humedad relativa es de 81%.

Temperatura: Las temperaturas en los últimos diez años varían entre 13.7° C en los meses de Julio y una máxima de 27.7 ° C en los meses de Febrero y su temperatura media promedio es de 19° C.

Evaporación: La evaporación es de 4.7 mm. como máximo en el mes de Febrero y la mínima en el mes de Junio es de 2.0 mm.

CONDICIONES CLIMÁTICAS DEL DISTRITO DE TACNA:

Clima templado, benigno y acogedor. Durante los meses de invierno se observan densas neblinas al amanecer, denominadas "camanchacas", y fuertes vientos de dirección suroeste. La ciudad de Tacna tiene un clima húmedo durante el invierno y semi cálido el resto del año, con ausencia de lluvias en la costa. La temperatura media anual máxima es 23,4°C (74,1ºF) y la mínima 12,5°C (54,4ºF).

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CARACTERÍSTICAS:

La media anual de temperatura máxima y mínima (periodo 1950-1991) es 23.5°C y 12.5°C, respectivamente. La precipitación media acumulada anual para el periodo 1950-1991 es 33.4 mm; siendo la precipitación máxima en el mes de septiembre con 9.5 mm, y la precipitación mínima en el mes de diciembre con 0.4m

Promedios multianuales de temperaturas máximas y mínimas Periodo 1950-1991

Promedios multianuales de precipitación acumulada mensual Periodo 1950-1991

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CUADRO Nº 02: INFORMACIÓN CLIMATOLÓGICA – TEMPERATURA

TEMPERATURAS MEDIAS (ºC) AÑO

MÁXIMA

MÍNIMA

PROMEDIO

1998 1999

28.5 28.1

9.7 9.2

19.1 18.6

2001

28.0

13.1

20.5

2002

29.7

10.4

20.0

2003

27.3

9.5

18.4

2004

27.2

9.5

18.3

2005

27.1

9.7

18.4

FUENTE: SENAMHI

Humedad: La humedad relativa de 80% en invierno y 85% en verano.

Viento: La dirección de los vientos es de sur a suroeste y generalmente alcanzan una velocidad entre 6 a 14 Km. /h.

Asolamientos: Su asolamiento es mayor en verano con un promedio de 11 a 12 horas de sol diarios mientras que en invierno tiene un aproximado de 9 a 10 horas de sol.

FISIOGRAFÍA

Este distrito presenta unidades morfológicas propias de las provincias fisiográficas de costa y yunga. Estas regiones altitudinalmente van entre los 500 y 1000 m.s.n.m.

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5. TOPOGRAFÍA DE TACNA

La zona es de topografía suave, cortada por la quebrada de Palca. Se observan cerros que están sobre los 2,000 mts. de altitud; asimismo, vestigios de meteorización y erosión, generalmente de las rocas de granodiorita que han sido depositadas como material de pie de monte y de terrazas fluviales.

6. HIDROLOGÍA

Cuenta con dos fuentes hídricas: las aguas de temporal o avenidas, producto de las lluvias en la cordillera por los meses de Diciembre a Marzo, dando origen a flujos de lodo formando pequeñas quebradillos y espacios aterrazados. El río Caplina, que es la otra fuente colectora, discurre a 1 km. de distancia en dirección Nor-este. La cuenca del río Caplina y las quebradas que convergen en el valle se inicia desde los 00 a 900 m.s.n.m. en la cuenca baja, con precipitación anual de l0 mm aprox. La cuenca intermedia abarca desde los 900 a 2000 m.s.n.m. con precipitación pluvial promedio anual de 10 a 50 mm aprox. Cuenta con una fuente de saludables aguas termales muy frecuentada por los turistas de la zona.

7. NORMATIVIDAD

De acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones: E - 0.30: Diseño sismorresistente E - 0.50: Suelos y cimentaciones

8. BENEFICIARIOS

Los beneficiarios del presente estudio serán los propietarios del terreno privado, para una futura ampliación de la zona o construcción de una vivienda.

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9. ANTECEDENTES HISTÓRICOS

ANTECEDENTES DE LA ZONA DE ESTUDIO

Los antecedentes de la Zona sobre el lugar de estudio nos va permitir solucionar los problemas sobre construcciones, y según antecedentes de la zona en estudio presentan características generales que está constituido por depósitos aluviales y está influenciada por el cauce del Río CAPLINA y esta presenta una ligera inclinación suroeste y una inter-estratificación. Producto por la presencia del rió que tiene presencia en la actualidad siendo estos terrenos antes utilizados como propiedades para chacra y producto de ella al excavar se encontró en el terreno un suelo de chacra, donde se cultivaba todo tipo de frutas y verduras. Según el estudio a realizar se podrá determinar las propiedades para su uso en este caso en construcción de viviendas. Se puede determinar por la excavación del terreno que si es un terreno con buena predisposición antisísmica.

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III. GEOLOGIA Y SISMICIDAD

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GEOLOGIA Y SISMICIDAD

1. GEOLOGIA GENERAL

El Valle de Tacna esta enmarcado dentro de una fase tectónica rellenado con depósitos sedimentarios correspondientes fundamentalmente a sedimentos fluvio-aluvionales del cuaternaria reciente y depósitos continentales de la formación Moquegua. La ciudad de Tacna se localiza en su mayor parte en depósitos aluviales del río Caplina en los últimos años, Tacna ha crecido considerablemente, existiendo poblaciones en antiguos terrenos de cultivos y laderas de cerros, de características diferentes al centro de la ciudad, en dichas áreas existen cenizas volcánicas y arenas producto del intemperismo de los depósitos volcanes subyacentes. El valle de Tacna es una extensa pampa limitada por pequeñas elevaciones tales como los cerros de la Yarada, Magollo y otros, estas fueron atravesadas por quebradas fundamentalmente, en la dinámica del valle, el río Caplina ha jugado un rol muy importante, rellenando de sedimentos el sistema de fosas de hundimiento (Tricart1963); ocurrido durante el cuaternario, que va desde el Litoral hasta Calana- Pachía.

FORMACIÓN MOQUEGUA SUPERIOR

La mayor parte de los afloramientos están cubiertos por depósitos cuaternarios recientes de ladera y solo se les puede apreciar en los cortes de carretera de los Cerros: Arunta e Intiorko (Salida de Tacna y carretera a Tarata) de la Ciudad de Tacna. De esta manera, se hace difícil determinar su extensión en Tacna y alrededores. En el corte de la carretera del Cerro Arunta que sale del Cuartel Tarapacá al este de la ciudad los afloramientos comprenden una secuencia dominada por un medio deposicional fluvial efímero. No obstante esta secuencia presenta una variante en su tope, la sedimentación se torna más gruesa, presentando rasgos litológicos de un ambiente deposicional fluvial más marcado. Los estratos de esta formación tienen una inclinación de 4 grados al Oeste.

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La secuencia fluvial efímera esta formada por capas de arena limosa gris clara y microconglomerados de hasta 1 m de espesor. Presentan estratificación plana paralela e intercalaciones centimétricas de arcillas marrones que en algunos horizontes se presentan como grietas de desecación. En esta secuencia se pudo notar la presencia de gran contenido de sales y sulfatas como parte de la matriz y en forma de cristales en fracturas y oquedades, formando superficies muy duras en los afloramientos. El tope de esta secuencia corresponde a una sedimentación más fluvial de depósitos residuales de canal. Los conglomerados en los canales están formados por guijarros subredondeados de rocas ígneas y volcánicas con relleno arenoso que en conjunto dan una coloración gris oscura, los cuales gradan hacia el tope a arenas tufáceas gruesas y microconglomerados de tonalidad rojiza. Este sistema de canales presenta coloraciones rojizas en conjunto, lo que sugiere que estuvo dominado por un intenso período de exposición aérea de los depósitos, causando su oxidación.

FORMACIÓN DE HUAYLLAS

Se encuentra cubierta por una capa delgada de suelos eólico y residual. La mayor exposición de los afloramientos de esta formación se halla ubicada en los cortes de las carreteras del Cerro Arunta, Cerro Intiorko y cerros ubicados al Nor-Oeste de la irrigación Alto Magollo. Igualmente se la puede apreciar en la cascada de la Quebrada Caramolle, ubicada en la parte alta del distrito Ciudad Nueva. Esta formación se encuentra supra yaciendo a la Formación Moquegua Superior en discordancia paralela, y consiste básicamente de rocas volcánicas que corresponden a depósitos piroclásticos con cierta diferencia en su color y textura. En el corte de la carretera que sale del Cuartel Tarapacá se ha podido notar tres miembros en esta formación, los cuales se describen de la base hacia el tope:

Gnimbritas friables de color crema que varían entre 3 y 15 m de espesor; contienen abundante pómez y líticos en la base, los cuales gradan a una toba con mayor contenido de matriz de ceniza color rosada salmón. Este paquete presenta una intercalación de una secuencia fluvial de unos 2 m. aproximadamente.

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Ignimbrita violácea muy compacta de aspecto macizo de 12 a 23 m. de espesor, conformada principalmente por pómez, cuarzo, vidrio y biotitas.

Ignimbrita blanca de grano fino con cristales de cuarzo de 2 a 6 m. de potencia. En la cascada de la Quebrada CaramoIle se puede apreciar claramente solo los dos primeros miembros. Se puede notar que el miembro inferior presenta tonalidades blancas que gradan a rosado salmón y se presentan en estado friable; estas ignimbritas presentan una capa de areniscas tufáceas de 30 cm. color marrón oscuro. Así mismo, se aprecia en el tope la ignimbrita violácea muy resistente a la erosión.

DEPÓSITOS CUATERNARIOS

Unidad conqlomerádica (Q Uc)

Esta unidad se encuentra suprayaciendo a la Formación Huaylillas, a manera de una terraza colgada antigua, y se le puede distinguir por su tonalidad gris oscura que cubre parcialmente los cerros de la ciudad de Tacna. Tiene un espesor aproximado de 30 m. Se puede notar que de la base al tope existe una disminución del tamaño de grano en general, comenzando con conglomerados y areniscas de grano grueso y fino.

En el corte de la carretera que conduce al Monumento de los Héroes Caídos en el Alto de la Alianza, se puede notar que esta unidad está definida claramente por tres secuencias: La primera corresponde a secuencias de canales efímeros formada por depósitos residuales de conglomerados que gradan hacia arenas gruesas. El conjunto presenta una secuencia gris clara y tiene un espesor de 4 m. A continuación una segunda secuencia de 12 m. aproximadamente, formada por arenas gruesas de color gris oscuro, con intercalaciones de capas de conglomerados de hasta 20 cm. La tercera secuencia tiene 10 m. aproximadamente y corresponde a un evento de actividad volcánica formada por intercalaciones de 50 cm. de arenas tufáceas de tonalidades verdes con ignimbritas cremas de Lapilli. - 28 -


Depósitos de cenizas volcánicas (Q ce) Al Nor-Este de la ciudad de Tacna se encuentran grandes depósitos de cenizas volcánicas que ocupan los distritos de Pocollay y Calaña. Al parecer estos depósitos conformaban una sola capa que rellenaba el Valle de Tacna antiguamente, la cual fue erosionada parcialmente por el Río Caplina, quedando en la actualidad lomas con formas de grandes lenguas a lo largo del valle. Tienen una tonalidad rosada y contienen abundante pómez y fragmentos angulosos de rocas volcánicas andesíticas.

Depósitos antropoqénicos (Q an) Dentro de este tipo de depósitos están incluidos aquellos generados por el hombre y están formados por desmonte (Q an_d) y basurales (Q an_b). Se encuentran repartidos mayormente en el Cono Norte, Cono Sur y el distrito de Pocollay, así como a lo largo de la Quebrada del Diablo. Los depósitos de desmonte están representados por escombros de viviendas, y canteras abandonadas de ignimbritas de la Formación Huaylillas, mientras que en los depósitos de basura se consideran además los antiguos botaderos municipales. Los depósitos de desmonte se presentan mayormente con geometrías linguiformes que en algunos casos están rellenando antiguos cauces, como sucede en el Cono Norte. Sus dimensiones varían de 20 a 100 m. de ancho por 300 hasta 1000 m. de extensión. Sin embargo, en otros casos estos depósitos han sido arrojados en extensos descampados, donde posteriormente han sido nivelados, como se puede apreciar en el Parque Industrial de la ciudad .Se pudo notar que la urbanización La Florida, ubicada a la salida de Tacna, se halla asentada en su totalidad sobre este tipo de depósitos, los cuales han rellenado parcialmente la Quebrada del Diablo. De igual forma, en el Cerro Intiorko se puede apreciar depósitos de canteras de ignimbritas abandonadas. Los depósitos de basura se hallan localizados a lo largo de la Quebrada del Diablo, la cual ha servido como Botadero Municipal por mucho tiempo. En los distritos de Alto de Alianza y Ciudad Nueva los depósitos de ceniza volcánica afloran parcialmente y se encuentran debajo de los depósitos aluviales e ínter digitado con los depósitos diluviales de la ladera del Cerro Intiorko, extendiéndose hasta C.P.M. La Esperanza.

FUENTE: Instituto Geológico minero y metalúrgico ONGEMMENT) - 29 -


2. GEOLOGIA DE LA ZONA ESTUDIADA:

Una visión de conjunto del espacio geográfico tacneño, nos ofrece variedad de geoformas, desde las pampas del litoral hasta las elevadas montañas con hermosos picos y volcanes, pasando por los serpenteantes valles cuyos ríos y quebradas han erosionado impresionantemente las formaciones geológicas acumuladas desde tiempos milenarios.

Sin embargo, hay que destacar que las características geomorfológicas del actual relieve tacneño son el resultado de un largo proceso de evolución geológica, originado por procesos tectónicos diastróficos, magmáticos y volcánicos, que han formado nuestras regiones costa y andina. Procesos que han dejado evidencias en las fallas geológicas, las fosas tectónicas, los sistemas de flexuras, la cadena de cerros, las estribaciones de la Cordillera de los Andes, de variada composición litológica y diferentes edades geológicas, que afloran en diversos lugares del ámbito regional. Estos hechos geográficos nos hacen conscientes de que vivimos en una zona en a que hubo intensa actividad diastrófica y volcánica, razón por la cual debemos de ser concientes de riesgos naturales de todo tipo, por lo que es importante adoptar actitudes previsoras.

Para explicar las características geomorfológicas y la evolución del territorio tacneño, tomamos como documento de apoyo los estudios realizados por la Comisión Carta Geológica Nacional correspondiente al departamento de Tacna, lo que contrastamos con nuestro trabajo de campo.

3. EVOLUCIÓN GEOLÓGICA DEL TERRITORIO DE TACNA

El origen y formación del territorio tacneño está comprendido en el proceso geológico desarrollado a nivel nacional y sudamericano, lo que se conoce como las orogénesis, herciníca y andina.

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ERA PRECAMBRICA Y PALEOZOICA.

Se conoce la existencia de un arco insular precambio o antigua Cordillera de la Costa, que se ubica a varios kilómetros hacia el oeste del actual litoral y que por acción del desplazamiento de la Placa de Nazca del rumbo w-e se emplaza en la posición actual parte de este arco insular ha sido presionado por los procesos diastróficos y ha ocasionado el hundimiento de la costa central, quedando afloramientos en la costa sur.

Hay que destacar que en la región interandina de Tacna, a la altura del kilómetro 60 de la antigua carretera a Jarata, existe un afloramiento del complejo basal de la costa, probablemente por una intrusión ígnea que tuvo lugar en el Premesozoico. Por otro lado hay poca información de la historia paleozoica de las regiones costa y andina de Tacna estudios especializados indican que esta área estuvo sumergida constituyendo la plataforma submarina de un mar epicontinental o mar sudamericano, que se ubicaba al este de la cordillera de la costa y al oeste de los escudos GuyanoBrasilero y patagónico que formaban parte del continente primitivote Sondwana, debajo del cual se constituía un potente geosinclinal.

No obstante, es necesario destacar que en el territorio nacional, durante el paleozoico, se produjo el ciclo orogénico herciniano con sus dos fases: Eo-herciniana (a partir del ordovícico superior) y Tardi-herciniana (que se inicia en carbonífero inferior), fases en la que se produjo levantamientos y plegamientos del geosinclinal acompañado de callamientos y magmatismo. Esta orogénesis formo la actual cordillera oriental.

ERA MESOZOICA

Durante esta era se produjo en el territorio nacional el segundo ciclo orogénico llamado andino. Este ciclo se inicio con la formación de un Geosinclinal, establecido entre el arco insular precámbrico y la cordillera oriental, conectada al Escudo fiuyano-Brasilero. El 6eosinclinal empezó a formarse durante el Triásico Superior (Noriano), en el que fue

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depositándose gruesas capas volcánico-sedimentarias en la parte occidental del geosinclinal.

El Geosinclinal andino se plegó y levanto en tres fases por acción de las corrientes de convección que se desplazaban a las placas continentales y oceánicas. En la primera fase, a fines del Santoniano, durante la era mesozoica, es probable que se produjo la subducción de la Placa de Nazca le Sudamericana, de cuyo efecto se levantaron y plegaron las capas sedimentarias del geosinclinal, formando la Cordillera de los Andes. La Región de la Costa Baja fue levantada y erosionada a fines del Triásico o comienzos del Jurásico, este sugiere una discordancia paralela entre en el grupo Yamayo y los Volcánicos Chocolate del Triásico.

La presencia de rocas eruptivas intercaladas indican también actividad volcánica durante este periodo, hecho que fue más intenso durante el Jurásico y cretácico. El vulcanismo del Cretáceo Superior y comienzos del Terciario, dio lugar a la formación de grandes depósitos y acumulación de lava y material piroclástico (Grupo Toquepala, Formación Toquepala, Tarata), que cubrieron extensas áreas de la región, principalmente en la parte media del flanco occidental de los Andes, donde se las encuentra yaciendo en discordancia sobre las formaciones del Cretáceo Medio e Inferior. A fines del Cretáceo Superior se produjo el emplazamiento del batolito costanero, como una fase post orogénica.

ERA CENOZOICA

La segunda y tercera fase del plegamiento andino se produjo durante esta era. En el Terciario Inferior, los movimientos orogénicos fueron de mayor longitud y los procesos volcánicos se intensificaron a lo largo de la cordillera Occidental. Probablemente a fines del Terciario Inferior o a comienzos del Superior los movimientos distróficos que dieron lugar al callamiento en bloques que se reconoce en la región; también a la fosa

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tectónica que queda en frente de los andes, donde se depositaron a finales del Terciario las rocas de la Formación Moquegua.

La tercera fase del plegamiento andino se produjo, probablemente durante el Mioceno Superior, y fue de menor intensidad que el anterior.

A fines del Terciario y prolongándose hasta el Cuaternario tuvo lugar un importante ciclo volcánico cuyos depósitos forman la estructura superior de los Andes. Las primeras manifestaciones de este ciclo volcánico están representadas por piroclásticos río-líticos de la Formación Volcánico Huaylillas, que se extiende por gran parte de la región.

EL CUATERNARIO

El levantamiento de los Andes que se había intensificado a partir del Terciario Superior, continúo hasta el Cuaternario. Este movimiento fue acompañado por callamientos y reajustes de las fallas preexistentes. Simultáneamente, durante el último levantamiento de los Andes se produjeron grandes derrames volcánicos y piroclastas pertenecientes a la Formación Barroso, los que se encuentran cubriendo la meseta altiplánica. Mientras que en el flanco horizontal los ríos profundizaban sus cauces formando cañones y grandes quebradas, dejando sus depósitos en las terrazas aluviales, constituyendo loas pampas que se ubican entre la Cadena Costanera y la Cordillera Volcánica. Del mismo modo se fueron formando las terrazas marinas intercaladas con los depósitos aluviales en el litoral. De este modo quedó constituido el relieve tacneño y los diversos accidentes de carácter geológico; además, las geoformas que presentan las regiones Costa y Andina. Sin embargo consideramos necesario conocer la composición de las rocas de la estructura geológica del área espacial materia de nuestro estudio.

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GEOMORFOLOGIA

El estudio se circunscribe a una superficie que se ubica entre la cordillera de la costa y el frente occidental de la cordillera de los Andes.

a) Planicie costanera

Se trata de un territorio llano, comprendido entre las cotas 200 y 1200 m.s.n.m. aproximadamente. Estas pampas se desarrollaron en depósitos volcánicos de la Formación Huaylillas del Terciario Superior, las que posteriormente y debido a una gran actividad fluvial fueron bisectados en diferentes lugares, originando de este modo un conjunto de quebradas que le da a esta unidad una topografía característica. La acción erosiva de las aguas del río CapIina en los depósitos río-líticos de éstas pampas (fácilmente erosionables) ha dado origen a la formación del valle del mismo nombre, con un ancho promedio de 4km, y donde se ubica la ciudad de Tacna.

b) Superficie Huayllas

Con el nombre de Superficie Huaylillas (Wilson 1962) describe una superficie de erosión asociada con la Formación Huaylillas de carácter volcánico, conformado por tufos compactos y macizo producto de la erosión del miembro superior de la citada formación y de suave inclinación al SW.

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SISMICIDAD

Analizando la secuencia de los sismos ocurridos en el Perú de Norte a Sur, con una frecuencia de 6 a 10 años y considerando un período de retorno para uno como el de 1868 (150 a 250 años), prácticamente este sector de América se encuentra ad portas de un mega sismo, que tendría una magnitud superior al sismo del 23 - 06 - 2001

Dentro del contexto de la tecnología de placas como los fenómenos sísmicos son en su gran mayoría resultados de interacción entre bordes de grandes placas litosfericas que convergen junto a los márgenes continentales activos y que tienen un efecto directo en el área especificada. En la zona astral del Perú se ubica una zona de fuerte actividad sísmica debido principalmente al fenómeno de subducción de la placa de nazca debajo de la placa sudamericana, ocasionando fuertes sismos localizados. Tras el sismo ocurrido el 23 de junio del 2001, que podría denominarse terremoto de los pobres pues afectó severamente e hizo colapsar miles de viviendas del distrito.

FUENTE: Instituto Geofísico del Perú

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REPORTES DE LOS ÚLTIMOS SISMOS OCURRIDOS EN EL SUR DEL PERÚ

FECHA

TIEMPO

LATITUD

LONGITUD

PRO

MAG.

INTENS.

LOCALIDADES

F. GMT

S

W

Km.

ML

MM

2008-03-24

20:39:07

19.91

68.96

84

6.0

III-IV

Tacna, II Ilo

2008-03-16

10:43:10

17.01

70.25

132

4.6

III-IV

Candarave

2008-03-n

20:32:15

17.52

70.55

30

3.9

II

Toquepala, Locumba

2008/03/07

22:35:00

2008-02-04

Locumba; III-IV Tacna; III lio; II-III Arequipa

17.53

70.59

109

5.0

IV

17:01:30

20.28

70.04

40

6.3

II-III

Tacna

2008-01-30

14:00:54

16.59

71.61

44

3.5

II

Arequipa

2008-01-25

11:13:46

16.68

71.38

46

4.3

III

Arequipa

2008-01-15

23:34:53

16.74

72.61

79

4.0

II-III

Camaná

2007-12-25

16:20:49

20.03

70.00

65

4.7

III-IV

Tacna

2007-12-20

06:13:00

17.76

71.05

86

4.3

II-III

Moquegua

2007-12-04

19:56:57

18.10

70.89

57

4.5

III

Locumba

2007-11-18

07:02:41

18.73

69.88

42

5.4

III

Tacna

2007-11-14

15:40:44

22.53

70.42

14

(*)

IV

Tacna (* 7.7 Mw)

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MOVIMIENTOS SÍSMICOS NOTABLES EN TACNA

Sismo del 24 de Noviembre de 1604 con intensidad de VTI en Arequipa, Arica, Tacna y Moquegua. Sismo del 13 de Agosto de 1868 con intensidad de XI en la cadera, X en Arica y IX en Arequipa, Tacna y Moquegua. Sismo del 9 de Mayo de 1877 con intensidad de VII en Arica, Moliendo e Ilo. Sismo del 4 de Mayo del 1906 con intensidad de VH en Tacna y VI en Arica. Sismo del 16 de Junio de 1908 con intensidad de VII en Tacna y Arica. Sismo del 11 de Mayo de 1948 con intensidad VI de Arequipa y Tacna. Sismo del 3 de Octubre de 1951 con intensidad VII en Tacna. Sismo del 15 de Enero de 1958 con intensidad de VII en Arequipa. Sismo del 8 de Agosto de 1987 con intensidad de VI en Tacna y VII en Arica. Sismo del 23 de Junio del 2001 con intensidad VI en Tacna, VII en Moquegua, VI en arequipa. Sismo del 13 de Julio del 2005 con intensidad IV en Tacna. Sismo del 17 de Octubre del 2005 con intensidad IV en Tacna. Sismo del 20 de Noviembre del 2006 con intensidad V en Tacna, lio y Arequipa.

FUENTES: CISMID: Sismicidad y peligrosidad sísmica en la región sur occidental del Perú http://www.cismid.uni. gob.pe/modules.phpname=News&file=article&sid=l 3.htm

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VULNERABILIDAD SISMICA

La Ciudad de Tacna al estar ubicada en una zona de alta sismicidad, asentada sobre una formación geológica aluvial, deluvial, fluvial y de depósitos de desmonte, que hace que las ondas sísmicas incrementen, que se presenten problemas de colapsabilidad y además del crecimiento demográfico incontrolable; todos estos factores ha hecho que esta ciudad en términos generales incrementen su vulnerabilidad. En el estudio del Mapa de Peligros de la Ciudad de Tacna, se ha identificado los siguientes peligros: •

Peligros geológicos-geotécnicos

•

Peligros climáticos

•

Peligros antrópicos

•

Peligros múltiples

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GEOTECNICA

De la evaluación de peligros geológico-geotécnicos, se ha determinado que tienen mayor incidencia en los distritos de Gregorio Albarracín, Pocollay, Alto de la Alianza, Ciudad Nueva, Cercado y áreas de expansión urbanística y se dan por las siguientes razones:

Falla por corte y asentamiento al suelo Agresión del suelo al concreto Amplificación local de las ondas sísmicas Colapsabilidad de Suelos

Se han identificado cinco zonas geotécnicas cada una diferenciada mediante interrelación In situ y mediante ensayos realizados en laboratorio. Se ha logrado conocer las propiedades del suelo de cada zona, estas zonas son: cenizas volcánicas de clasificación SUCS SM (ZONA I) ubicada en la parte norte del Distrito de Pocollay y algunos sectores del Distrito de Alto de la Alianza, arenas limosas de clasificación SM (ZONA 11) que cubre por completo los distritos de Ciudad Nueva y Alto de la Alianza, arenas limosas de clasificación SM (ZONA III) ubicada al noreste- de la ciudad de Tacna , gravas pobremente graduadas GP (ZONA IV) que corresponde al resto del Distrito de Pocollay y gran parte del Distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa , gravas bien graduadas GW (ZONA V) que corresponde al resto del distrito de Tacna y Gregorio Albarracín Lanchipa.

ZONA I, correspondiente a suelos de clasificación arena limosa SM de origen cenizas volcánicas, que poseen valores de microtremores promedio de 0.15 Hz, presiones admisibles del suelo que varían de 2.54 Kg/ cm2 a 2.90 Kg/cm2; el potencial de colapso varía de 0.21% a 0.50 %, presenta asentamientos mínimos de 1.50 cm y máximo de 1.52 cm. Esta zona comprende: toda la zona norte del Distrito de Pocollay.

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ZONA II, que corresponde a suelos de clasificación SM arenas limosas de origen fluvial, que presenta valores de densidad natural variando desde 1.44 g/cm3 a 1.80 g/cm}, períodos de vibración natural del suelo desde 0.2 Hz a 0.25 IIz, capacidades de carga variando desde 0.63 Kg/cm2 a 0.7o Kg/cm2, valores de potencial de colapso de 0.78% a 0.80%. Los asentamientos que se pueden producir en este suelo varían de 1.57 cm a 3.32 cm. Estas zonas comprenden en su totalidad a los distritos de Alto de la Alianza y Ciudad Nueva.

ZONA III, está conformada por suelos de clasificación SM arenas limosas de origen fluvial con periodos naturales de vibración del suelo promedio alrededor a 0.25 Hz, con valores de potencial de colapso de 1.72% a 11.5%, valores de presiones admisibles del suelo que varían de 0.58 Kg/cm2 a 0.64Kg/cm2.

ZONA IV, conformada por suelos de clasificación GP compuestos por gravas pobremente graduadas que presenta valores de 0.10 Hz, presiones admisibles del suelo de 3.41 Kg/cm2 a 4.50 Kg/cm-, potenciales de colapso que varían del 0.24% al 1.51%, en esta zona se esperan asentamientos que varían de 1.47 cm a 1.62 cm. Esta zona abarca la Urb. Francisco Bolognesi y Urb. Villa Caplina en el Distrito de Tacna, todo el resto del Distrito de Pocollay, y toda la zona norte del Distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa, etc.

ZONA V, conformada por suelos de clasificación GW compuestos por gravas bien graduadas de origen fluvial que presenta períodos de vibración natural de 0.10 Hz, capacidades portantes que varían de 3.50 Kg/cm2 a 3.62 Kg/cm2, valores de potencial de colapso que varían de 0.487o a 0.50%. Los asentamientos que se esperan en este suelo son de 1.09 cm a 1.22 an. Esta zona abarca el AA.HH Leoncio Prado, Terminal Terrestre Manuel A. Odria, 28 de Agosto (200 casas), terrenos de la UNJB6 del Distrito del cercado de Tacna, y gran parte del Distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa como la Asociación de Vivienda Villa Magisterial, AA.HH. Vista Alegre. Esta es una zona que no presenta mayores problemas Geotécnico (ZONA SIN MAYORES PROBLEMAS)

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ZONIFICACIÓN DE PELIGROS DE ORIGEN GEOLÓGICO / GEOTÉCNICA

La zonificación de peligros de origen geológico-geotécnicos para la ciudad de Tacna en el cual se han establecido 03 zonas de acuerdo a la descripción siguiente:

a) Zona de Peligro Bajo: Son las áreas formadas por gravas pobremente graduadas GP, gravas bien graduadas <5W y las cenizas de origen volcánico de clasificación geotécnica SM, también denominadas como ZONA I, ZONA IV Y ZONA V, que en resumen poseen presiones admisibles del suelo con valores que varían de 1.47 Kg/cm2 a 4.5 Kg/cm2, sin problemas de amplificaciones sísmicas. Los suelos de estas zonas geotécnicas poseen valores de potencial de colapso que están dentro de los no problemáticos; en estas zonas no se encontraron muestras de suelos agresivos ya que su contenido de sales y sulfatas es mínimo.

ZONA I. formada por las cenizas de origen volcánico, arenas limosas SM ubicadas al norte del Distrito de Pocollay, y en la Asociación de Vivienda Mariscal Miller, AA.HH. La Esperanza y P. J. Alto de la Alianza del Distrito de Alto de la Alianza, que presenta valores de capacidades portantes entre 2.54 Kg/cm2 a 2.9 Kg/cm2; su valor de potencial de colapso máximo es de 0.5% y está definido como sin problemas; no presenta problemas por amplificación de ondas sísmicas, la agresión del suelo por sales y sulfates al concreto es despreciable.

ZONA IV. formada por las gravas pobremente graduadas GP ubicadas en las zonas restantes del Distrito de Pocollay y zona norte del Distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa, esta zona presenta valores de presiones admisibles de suelos con un valor mínimo de 3.41 kg/cm2, su bajo contenido de sales y sulfates en los suelos hacen que no sean agresivos al concreto siendo su exposición despreciable, no tiene problemas de amplificación de ondas sísmicas, el asentamiento máximo esperado para esta zona es de 1.62 cm., el potencial de colapso promedio es de 0.24% y está sin problemas.

- 41 -


Cabe recalcar que parte de esta zona IV se esta considerando como peligro alto por problemas moderados de colapsabilidad, que se describirá más adelante.

ZONA V. esta conformada por las gravas bien graduadas de clasificación GW ubicadas en la zona en casi todo el Distrito del cercado de Tacna a excepción de la zona noroeste, y también se encuentra en la zona sur del Distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa, estas gravas no presentan problemas de amplificación sísmica, su asentamiento no es mayor a 1.22 cm., su potencial de colapso presenta valores que están en el rango de sin problemas, la agresión del suelo al concreto es despreciable por su bajo contenido de sales y sulfates.

b) Zona de Peligro Medio: Son las áreas donde encontramos suelos areno limosos de clasificación SM, denominados geo-técnicamente como ZONA II Y ZONA III que presentan valores de capacidades de carga mínima del suelo de 0.58 Kg/cm2 y 0.7óKg/cm2 sus valores de potencial de colapso están en el rango de sin problemas a problemas severos.

ZONA JT. Formada por arenas limosas SM ubicadas en toda la extensión de los distritos de Ciudad Nueva y Alto de la Alianza, la agresión del suelo al concreto es despreciable por su bajo contenido de sales y sulfatas, esta zona esta propensa a sufrir amplificación de ondas sísmicas. Asimismo la ZONA W en el Distrito de Pocollay presenta problemas de colapsabilidad (MODERADO) en la capa superior, específicamente la que se encuentra fuertemente cementada, es decir muy recomendable realizar las cimentaciones por debajo de este nivel de sales cementadas, que en algunos lugares es un 1.00 m. y en otros 1.60m. Para las cimentaciones o estructuras antiguas por encima de este nivel se recomienda tener especial cuidado con las fugas de agua y desagüe, evitar riego excesivo enjardines y parques aledaños, puesto que esto podría provocar problemas en esta zona.

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c) Zona de Peligro Alto: Son las áreas conformadas por material antropogénico o de relleno R, así como también las arenas limosas SM (diluviales) ubicadas en las faldas del Cerro Intiorko y en algunos lugares de los distritos de Alto de la Alianza y Cuidad Nueva, arenas limo- arcillosas SM-SC ubicadas en sectores aledaños del hospital Hipólito Unanue, cuyos contenidos de sales y sulfatos en el suelo es despreciable, en esta zona se espera grandes salificaciones de ondas sísmicas, sus valores de potencial de colapso son e «vados, siendo de 11.5 % en el sector del Hospital y de 5% a 10% en los -e leños, estando en el rango de problemas, los asentamientos esperados en esta zona son entre 3 y 8 cm., siendo este valor preocupante debido a su ubicación urbana.

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IV. DESCRIPCION PRELIMINAR

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DESCRIPCION PRELIMINAR

a) PROSPECCIONES DE CAMPO

OBJETIVOS:

Conocer, analizar y registrar los resultados de las prospecciones realizadas en los suelos. Implementos de seguridad y equipos utilizados:

b) IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD Y EQUIPOS UTILIZADOS

IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD:

Para dicho trabajo se ha contado con los siguientes implementos

Cascos

05 unidades

Pares de guantes

05 unidades

Mascarillas

02 unidades

Pares de botas de seguridad

05 unidades

Chalecos

05 unidades

Lentes

02 unidades

Botiquín

01 unidades

Cinta de seguridad

50 metros

Libreta de campo

01 unidades

Bolsas herméticas Ziploc

10 unidades

Sacos de 50 kg

05 unidades

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HERRAMIENTAS MANUALES:

Para dicho trabajo se ha contado con las siguientes herramientas:

Pala

03 unidades

Pico

02 unidades

Barreta

02 unidades

Escalera

01 unidades

Carretilla

02 unidades

Balde

02 unidades

Estacas de fierro

08 unidades

c) RECONOCIMIENTO DE CAMPO:

Se realizó el domingo 03 de enero con el objetivo de reconocer el área de trabajo, su dificultad e inconvenientes que se puedan suscitar en el transcurso de la excavación. Como medida preventiva se uso una cartilla de seguridad para calicatas con la intención de disminuir el riesgo de lesión del personal.

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CALICATAS:

Para realizar este estudio de suelos se hicieron dos calicatas en la av. Bolognesi al frente del CEID con una profundidad de 2.7m (Calicata I) y de 2.58m (Calicata II).

Secuencia de excavación de las calicatas:

Primer día: Empezamos con la excavación el día 3 de enero del 2010, se comenzó a trabajar a las 6 de la mañana para terminar temprano. Coordinamos con el propietario para que nos abriera la puerta. En cada calicata llegamos a una profundidad de -1.20 metros. La jornada terminó a las 12 del día.

Segundo día: El día jueves 7 de enero continuamos con la excavación de nuestras calicatas. La jornada empezó a las 7:30 am y concluyó a las 12:30 am. En la Calicata I, llegamos a una profundidad aproximada de -2.70 metros y en la Calicata II a -2.58 metros.

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d) DESCRIPCIÓN PRELIMINAR DE CALICATAS:

CALICATA I Altura

Características Tierra de chacra de color beige

0.0 m

oscuro Tiene un 25 cm. de raíces Compacidad suelta

-0.20m

Tierra de chacra de color café.

-0.20m

Existe presencia de arcilla pero en cantidades despreciables. Presencia de humedad media Compacidad media

-2.70m

CALICATA II

Altura

Características Tierra de chacra de color beige

0.0m

oscuro Tiene un 20 cm. de raíces Compacidad suelta

-0.20m

Tierra de chacra de color café.

-0.20m

Existe presencia de arcilla pero en cantidades despreciables. Presencia de humedad media Compacidad media

-2.58m

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CONCLUSIONES

Se halló dos estratos en nuestras calicatas. Las dos compuestas de tierra de chacra.

El trabajo tuvo que ser de equipo para que la excavación sea un éxito

La calicata I y II son muy parecidas ya que la separación que existe entre cada una es 10 metros aproximadamente.

A pesar que las dos calicatas solo están compuestas de tierra de chacra se toma 2 estratos. Uno arriba (con raíces aproximadamente 20 centímetros) y otro seguidamente del primero.

El terreno a estudiar esta al lado del río Caplina.

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RECOMENDACIONES

Contar con las herramientas necesarias para la excavación. Examinar si están en buen estado.

Tener implementos de seguridad para evitar algún tipo de accidente.

Un compañero tiene que estar observando siendo éste el supervisor de seguridad.

Llevar agua

Adquirir un botiquín de seguridad en el caso que ocurra algún accidente.

Tener un celular con saldo para llamar en alguna emergencia.

Es muy recomendable (ahora que es verano) trabajar apenas salga el sol para que este fresco y se cuente con luz solar.

El trabajo de equipo es muy importante.

La profundidad de las calicatas deben tener un mínimo de 2.50 metros de profundidad.

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FOTOS: RECONOCIMIENTO DE LA ZONA:

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

EXCAVACION DE LAS CALICATAS:

TAPAR LAS CALICATAS DESPUES DE EXTRAER LAS MUESTRAS Y TOMAR LOS DATOS NECESARIOS.

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V. DENSIDAD IN SITU

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DENSIDAD IN SITU

1. OBJETIVOS

Determinar la densidad in situ (en sitio) en cada una de las calicatas excavadas. Utilizar el método más conveniente para determinar la densidad in situ. Determinación de densidad del terreno. Alcanzar a dominar el conocimiento teórico y practico de la utilización del cono con arena para hallar la densidad in situ

2. MATERIALES Y EQUIPOS

Cono de densidad in situ Arena graduada (de otawa) Cucharón Comba Cincel Bolsas herméticas Brocha Balanza Tamices nº 10 y 20

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3. PROCEDIMIENTO DE CAMPO

Pesar el cono con la arena antes de cada ensayo de densidad.

Limpiar la superficie de ensayo y nivelarlo después colocar la base metálica en una posición horizontal y firme.

Excavar dentro de la placa a una profundidad de 10cm a 15cm, cuidando de no perder el material húmedo.

Extraer la muestra con cuidado sin perderla y colocarlo de preferencia en una bolsa hermética para que contenga su humedad para luego proceder al pesado de la misma.

Luego colocar el cono de densidad en la base metálica y abrir la válvula, hasta que la arena deje de caer, cerrar la válvula y desmontar el cono cuidadosamente.

Determinar el peso del aparato mas la arena remanente y se calcula el peso de la arena que llena el embudo.

El volumen del orificio se calculara dividiendo la cantidad de arena en el orificio por su densidad aparente

Recuperar de la arena mediante el tamizado.

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4. CALCULOS

DENSIDAD DE LA MASA

: Densidad de la masa : Peso de la masa : Volumen de la masa

PESO DE LA ARENA EN EL HOYO

: Peso de la arena en el hoyo : Peso de la arena + frasco : Peso de la arena que queda en el frasco : Peso de la arena en el embudo

VOLUMEN DEL HOYO

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: Volumen del hoyo : Peso de la arena en el hoyo : Densidad de la arena

DENSIDAD HÚMEDA

: Densidad de la arena : Peso de la muestra húmeda neta : Volumen del hoyo

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UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS I

PROYECTO

: Estudio de Suelos

SUPERVISION

: Ing. Carmen Eleana Ortiz Salas

UBICACIÓN

: Av. Bolognesi 1639

ENSAYO

: DENSIDAD IN SITU CALICATA Nº 01 ENSAYO ESTRATO SUPERIOR

(Kg.)

W cono completo + arena

7,38

W cono + arena restante

3,71

W muestra

1,47

ENSAYO ESTRATO INFERIOR W cono completo + arena

7,105

W cono completo + arena restante

3,675

W muestra

1,085

CALICATA Nº 02 ENSAYO ESTRATO SUPERIOR

(Kg.)

W cono + arena

7,235


3,57

W muestra

1,46

ENSAYO ESTRATO INFERIOR W cono + arena

7,025


3,39

W muestra

1,31

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UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS I

PROYECTO

: Estudio de Suelos

ENSAYO

: DENSIDAD IN SIT U

SUPERVISION


UBICACIÓN


Ensayo

C1 Superior C1 Inferior C2 Superior C2 Inferior

W cono completo + arena (gr.)

W cono completo + arena restante (gr.)

W arena saliente (gr.)

W arena del cono (gr.)

W arena del hoyo (gr.)

Densidad de la arena (gr./cc)

W muestra del hoyo del hoyo (cc.) (gr.)

Volumen

Densidad del suelo (gr./cc.)

7380

- 3710

= 3670

- 2150 = 1520 / 1.44

= 1056

1470

= 1.393

7105

- 3675

= 3430

- 2150 = 1280 / 1.44

= 889

1085

= 1.221

7235

- 3570

= 3665

- 2150 = 1515 / 1.44

= 1052

1460

= 1.388

7025

- 3390

= 3635

- 2150 = 1485 / 1.44

= 1031

1300

= 1.261

58


59


5. CONCLUSIONES

Los resultados de los ensayos de densidad in situ, correspondiente a la Calicata I son los siguientes: o Estrato I (Superior): 1.393 gr/cc. Tierra de chacra o Estrato II (Inferior): 1.221 gr/cc.

Tierra de chacra

Los resultados de los ensayos de densidad in situ, correspondiente a la Calicata II son los siguientes: o Estrato I (Superior): 1.388 gr/cc.

Tierra de chacra

o Estrato II (Inferior): 1.261 gr/cc.

Tierra de chacra

Como observamos en los resultados las calicatas se asemejan bastante, esto porque la distancia entre cada una es aproximadamente 10 metros lo cual es poco. Según norma la separación máxima que puede tener 500 metros.

Es necesario realizar un trabajo responsable y cuidadoso para que se obtenga los resultados exactos.

El ensayo de densidad in situ nos proporciona el valor de la relación que existe entre el peso de las partículas del suelo entre el volumen que ocupan en el.

El manejo de las herramientas y el método que se utiliza para realizar este ensayo son de fácil manejo pero se necesita práctica y conocimiento para su debida utilización.

60


6. RECOMENDACIONES

Antes de empezar el ensayo se debe obtener la arena (de otawa) la cual se obtiene tamizando arena corriente por malla 10 y 20.

No golpear el cono para que la arena baje más rápido. No debe existir ninguna fuerza aparte del mismo peso de la arena, esto variaría el resultado.

No mezclar la arena normalizada con el estrato al momento de sacar la arena del hoyo.

Trabajar con calma y responsabilidad.

Contar con los equipos de seguridad.

La calicata debe tener buen ancho y largo para que no sea dificultoso el ensayo de densidad in situ.

61


VI. CONTENIDO DE HUMEDAD

62


CONTENIDO DE HUMEDAD

1. OBJETIVOS

Determinar la cantidad de agua de una muestra de suelo expresado en porcentaje de cada estrato de las dos calicatas excavadas. Aprender a calcular el contenido de humedad mediante la fórmula enseñada en clase. Evaluar las propiedades del suelo en base al contenido de humedad.

2. DESCRIPCION

Las muestras fueron sacadas y puestas inmediatamente en una bolsa hermética (Ziploc), todo esto según la norma ASTM 4220. La temperatura media donde estuvo las bolsas fue de 23º en una zona en donde no caían rayos solares directamente. Todo esto con el fin de preservar la muestra sin modificar sus propiedades iniciales.

La determinación del contenido de humedad fue lo más rápido posible para tener un resultado más exacto.


Cocina eléctrica Taras Balanzas Guantes Tenazas Espátulas Cucharas

63


4. PROCEDIMIENTO

Pesar el recipiente (tara) que se va a utilizar para el ensayo y apuntar.

Colocar una cantidad de muestra representativa en el recipiente y pesar.

Prender la cocina eléctrica y colocar la tara que contiene la muestra.

Cocinar hasta que no salga vapor, esto se verifica poniendo una lamina de vidrio encima, si se empaña es que aun sigue saliendo vapor.

Transcurrido el tiempo se pesa el recipiente con la muestra seca y se apunta.

La diferencia entre los pesos nos dará el peso del agua

Trabajando con operaciones matemáticas y la formula dada nos dará el contenido de humedad.

5. CALCULOS

PORCENTAJE DE HUMEDAD

: Contenido de humedad : Peso del agua : Peso de la muestra seca

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FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS I

PROYECTO

: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO

: CONTENIDO DE HUMEDAD

W muestra

W muestra seca

W agua

Contenido de

(gr.)

(gr.)

(gr.)

humedad

C1 superior

802.8

778.2

24.6

3.161%

C1 inferior

743

685.9

57.1

8.325%

C2 superior

779.2

753.1

26.1

3.466%

C2 inferior

1300.4

11880.88

111.52

9.38%

Ensayo

65


CUADROS COMPARATIVOS:

CALICTA Nº 01

CALICTA Nº 02

66


6. CONCLUSIONES

Los resultados de contenido de humedad de la Calicata I son los siguientes : o Estrato I (superior)

:

3.161%

o Estrato II (inferior)

:

8.325%

Los resultados de contenido de humedad de la Calicata II son los siguientes: o Estrato I (superior)

:

3.466%

o Estrato II (inferior)

:

9.380%

La norma aplicable que rige el desarrollo del ensayo de contenido de humedad, según Norma Técnica E-050 (suelos y cimentaciones) es la NTP339.127 del (ASTM D 226).

Verificando con la E-050 podemos asumir que nuestro terreno en donde hemos hecho las calicatas no se encuentra en los terrenos denominados como “COLAPSABLES”

En caso de encontrar un terreno COLAPSABLE se debe retirar todo el material húmedo de la zona de trabajo y se debe reemplazar por rellenos controlado y compactados adecuadamente

Hemos corroborado lo que nos indica la norma E-050, que nos dice que ha mayor profundidad mayor contenido de humedad.

67


7. RECOMENDACIONES

El contenido de humedad se tiene que hacer lo más rápido posible, para que las propiedades físicas iniciales no cambien.

Los materiales para el transporte de la muestra deben estar limpios, sin ningún tipo de impureza.

Se debe mover la tierra despacio mientras se está cocinando en la tara.

Verificar cada cierto tiempo si sale vapor de agua de la muestra.

No utilizar agua en la excavación ya que alteraría totalmente los resultados obtenidos en el laboratorio.

Ser cuidadosos al momento de anotar los resultados, pesos, etc, identificar las muestras y los cálculos con la calculadora.

68


VII. PROPIEDADES DE LOS SUELOS

69


PROPIEDADES DEL SUELO

1. OBJETIVOS

Realizar los ensayos tanto con los métodos enseñados en clase. Obtener resultados precisos para poder hallar adecuadamente la relación de vacíos, porosidad y el grado de saturación.

2. PROPIEDADES DE LOS SUELOS

a) PESO ESPECÍFICO DE LA FASE SÓLIDA


Fiola de 500 ml.

Balanza electrónica de precisión 0.1gr.

Cocina eléctrica

Embudo

Tamiz nº 4

Taras

Pipeta

70


4. PROCEDIMIENTO

Secamos en horno o en cocina nuestra muestra de 200 a 500 gramos.

Extraemos aproximadamente 300 gr. de la muestra seca.

Pesamos nuestra muestra seca

Obtenemos el peso de la fiola con la ayuda de la balanza digital

Vaciamos con un embudo nuestra muestra a la fiola de 500 ml., agregamos agua hasta más de la mitad.

Colocamos la fiola en baño maría caliente, cada cierto tiempo mezclamos para homogenizar la muestra seca con el agua para liberar todos los vacíos existentes.

Dejamos enfriar la fiola y una vez fría enrasamos con el agua hasta el menisco de la fiola

Pesamos la muestra más el agua mas la fiola

Desechamos la muestra, lavamos la fiola

Llenamos la fiola con agua del balde y lo pesamos nuevamente (fiola mas agua)

Con todos los datos obtenido procedemos a realizar los cálculos respectivos

71


5. CALCULOS

Peso especifico

Para realizar los cálculos d peso especifico utilizaremos las siguientes formulas

Relación de vacíos (e)

Porosidad (n%)

Grado de saturación (Gs%)

Contenido de Humedad

72


Peso específico

Peso de sólidos

Peso del agua

Volumen de sólidos

Volumen de la masa

Volumen de vacios

73


Peso específico relativo

: Peso especifico de la muestra

: peso del agua

: Peso de la muestra

: peso de los sólidos : Peso especifico de los sólidos

: Volumen de vacíos

: Peso especifico del agua

: Volumen de la muestra

: Peso especifico relativo de la muestra

: Volumen de sólidos

: Peso especifico relativo de los sólidos

: volumen del agua

74



FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS I PROYECTO

: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO

: PESO ESPECIFICO

Ensayo

W muestra seca (gr.)

W fiola+ muestra+ agua (gr.)

W fiola+ agua

Peso especifico

(gr.)

(gr/cm3)

C1 superior

295

839

656.9

2.61

C1 inferior

307.5

846.9

656.7

2.62

C2 superior

300.5

842.5

656.9

2.61

C2 inferior

297

840.9

656.7

2.63

75


UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS I PROYECTO

: Estudio de Suelos

ENSAYO

: TABLA I - CALCULOS

UBICACIÓN


SUPERVISION


Calicata I Superior Calicata I Inferior Calicata II Superior Calicata II Inferior

W

W

W agua

muestra

muestra

(gr.)

(gr.)

seca (gr.)

V muestra V muestra (cc)

seca

V agua

V aire

(cc)

(cc)

(cc)

n=

G% =

e=

Vv / Vm

Vw / Vv Vv / Vs

802,8

778,2

24,6

381,986

297,826

24,6

59,56

22,032

29,230

0,282

743

685,9

57,1

371,065

261,646

57,1

52,32

29,488

52,184

0,418

779,2

753,1

26,1

371,457

287,957

26,1

57,4

22,479

31,257

0,290

1300,4

1188,88

111,52

653,354

451,534

111,52

90,3

30,890

55,257

0,447

76


6. CONCLUSIONES

Se concluye que los ensayos dentro del área de trabajo son parecidos pero no iguales, esto porque están a una pequeña distancia de separación

Los pesos específicos de la calicata I y II son muy similares siendo estos 2.615 gr/cm3 y 2.62 gr/cm3 en promedio.

El peso específico SIEMPRE será mayor que la densidad.

La relación de vacíos en la parte superior de las calicatas es de 0.282 y 0.290 en tanto en la parte inferior es de 0.418 y 0.447 respectivamente

Todos los estratos son compresibles debido a que la relación de vacíos es mayor a 0.25

La porosidad no es ajena a esta similitud siendo en la parte superior 22.032 y 22.479 y en la parte inferior 29.488 y 30.890 de la Calicata I y II respectivamente.

El grado de saturación en la calicata I es: o Parte Superior

: 29.230%

o Parte Inferior

: 52.184%

El grado de saturación en la calicata II es: o Parte Superior

: 31.257%

o Parte Inferior

: 55.257%

77


7. RECOMENDACIONES

Es necesario calcular las propiedades de los suelos, ya que los datos obtenidos nos permitirán proponer soluciones acertadas para diferentes tipos de proyectos.

Es necesario llevar al horno o cocinar nuestra muestra para quitar la humedad a un 100% y obtener óptimos resultados.

Realizar el trabajo con precaución y responsabilidad para no romper ningún equipo prestado.

Tener cuidado en el apunte de datos ya que una coma o un numero mal copiado puede significar el fracaso del ensayo.

78


VIII. ANALISIS GRANULOMETRICO

79


ANALISIS GRANULOMETRICO

1. OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERALES: Determinar en forma cuantitativa y gráfica la distribución de tamaños (granos finos o gruesos), de las partículas del suelo por medio de la granulometría de cada uno de los estratos de la calicata realizadas en el terreno privado.

OBJETIVO ESPECÍFICOS: Determinar las proporciones relativas de las partículas del suelo de acuerdo a sus diferentes tamaños.

Poder determinar de acuerdo a los datos obtenidos por el ensayo si están conformes con los requerimientos y límites establecidos en los cálculos y en la curva granulométrica.

2. MARCO TEÓRICO

Los análisis de granulometría tienen como finalidad obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub. bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis.

Para obtener la distribución de tamaños se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Los resultados del análisis se representan gráficamente bajo la forma de una curva granulométrica "trazada sobre un diagrama especial". Este diagrama granulométrico comporta en abscisa el grosor de los granos y en ordenada el porcentaje de tamizados acumulados. Este porcentaje indica la proporción, en peso, en relación al peso de la muestra en seco, de granos en los que el grosor es inferior al grosor que aparece en la abscisa. 80


JUEGO DE TAMICES Y SUS ABERTURAS

TAMICES ABERTURAS S

(2")

50.00mm

(1,1/2")

38.20mm

(1") (3/4")

25.40mm 19.10mm

(1/2")

12.70mm

(3/8")

9.525mm

(1/4") (#4)

6.300mm 4.760mm

(#6)

3.360mm

(*8)

2.380mm

(#10)

2.000mm

(#12)

1.680mm

(#16)

1.190mm

(#20) (#30)

0.850mm 0.590mm

(#40)

0.420mm

(#50)

0.297mm

(#60)

0.250mm

(#70)

0.210mm

(#80)

O.lSOmm

(#100)

0.149mm

(#200)

0.075mm

81


3. PROCEDIMIENTO:

Secamos una porción de la muestra extraída dependiendo del estrato que se esté trabajando. Las muestras son cuarteadas y homogenizadas. Luego nivelamos la balanza más tara en 0.00 gr. Se pesa la muestra en un recipiente aproximadamente de una cantidad de: 200 a 500gr. en suelos arenosos y de 1 a 5kg. Para suelos gravosos. Secamos la muestra y pesamos nuevamente para obtener el peso real antes de lavado. Para secar la muestra tenemos que utilizar el horno o la cocina electrónica v Lavamos con agua la muestra en la malla N° 200, cuidando de no perder ninguna partícula retenida en la malla, este proceso lo repetimos hasta que el agua pase completamente limpia. La muestra que queda en la malla N° 200 y en la tara es secado y pesado para obtener el peso después del lavado v Se pesa la muestra y la diferencia de peso antes del lavado y peso seco después del lavado se obtiene el peso de las arcillas y limos. Se deja enfría el tiempo adecuado. Esta diferencia se coloca como el fondo de la malla. Antes de empezar con el tamizado procedemos a pesar cada una de las mallas independientemente (peso de la malla). La muestra seca se somete al tamizado, aproximadamente de 10 a 15 minutos. La muestra retenida en cada malla se pesa (peso de la malla + muestra seca), Siempre teniendo precaución y cuidado en laboratorio.

82


4. CALCULOS Y RESULTADOS:

De acuerdo a los valores de los pesos retenidos en cada tamiz, se registra los siguientes datos en la hoja de cálculos:

Porcentaje retenido parcial:

= Peso retenido en cada malla (gr.) = Peso de la muestra antes del lavado (gr.) = Porcentaje retenido parcial.

Porcentaje acumulado:

= Porcentaje acumulado. = Porcentaje retenido parcial.

Porcentaje que pasa:

= Porcentaje que pasa. = Porcentaje acumulado en cada malla.

83


Determinación de los coeficientes de uniformidad y coeficiente de curvatura.

Coeficiente de uniformidad:

Coeficiente de curvatura:

D10 = tamaño donde pasa el 10 % del material. D30 = tamaño donde pasa el 30 % del material. D60 = tamaño donde pasa el 60 % del material.

84




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO

: ANALISIS GRANULOMETRICO

CALICATA Nº 01 – ESTRATO SUPERIOR

TAMICES ASTM Nº 4 Nº 8 Nº 10 Nº 16 Nº 20 Nº 30 Nº 40 Nº 50 Nº 100 Nº 200 FONDO TOTAL

ABERTURA PESO mm. RETENIDO 4,76 2,38 2,00 1,19 0,84 0,59 0,42 0,30 0,15 0,07

0,90 1,30 0,70 2,40 3,20 4,70 6,60 13,50 43,60 42,00 406,80 525,70

PESO RETENIDO CORREGIDO

% RETENIDO PARCIAL

1,10 1,50 0,90 2,60 3,40 4,90 6,80 13,70 43,80 42,20 407,00 527,90

0,21 0,28 0,17 0,49 0,64 0,93 1,29 2,60 8,30 7,99 77,10 100,00

% RETENIDO ACUMULADO

% QUE PASA

0,21 0,49 0,66 1,16 1,80 2,73 4,02 6,61 14,91 22,90 100,00

99,79 99,51 99,34 98,84 98,20 97,27 95,98 93,39 85,09 77,10 0,00

DESCRIPCION DE LA MUESTRA PESO ANTES DEL LAVADO

527,9

PESO DESPUES DEL LAVADO

179,7

DIFERENCIA

348,2

ERROR

85

2,2


CURVA GRANULOMETRICA CALICATA Nº. 01 ESTRATO SUPERIOR

86




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO


CALICATA Nº 01 – ESTRATO INFERIOR

1,70 2,90 1,40 4,80 7,60 12,80 18,40 30,40 69,50 45,30

PESO RETENIDO CORREGIDO 1,95 3,15 1,65 5,05 7,85 13,05 18,65 30,65 69,75 45,55

% RETENIDO PARCIAL 0,37 0,60 0,32 0,97 1,51 2,50 3,58 5,88 13,39 8,74

FONDO

323,40

323,65

62,13

TOTAL

518,20

520,90

100,00

TAMICES ASTM Nº 4 Nº 8 Nº 10 Nº 16 Nº 20 Nº 30 Nº 40 Nº 50 Nº 100 Nº 200



% QUE PASA

0,37 0,98 1,29 2,26 3,77 6,27 9,85 15,74 29,12 37,87

99,63 99,02 98,71 97,74 96,23 93,73 90,15 84,26 70,88 62,13

100,00

0,00

DESCRIPCION DE LA MUESTRA PESO ANTES DEL LAVADO

520,9

PESO DESPUES DEL LAVADO

288,8

DIFERENCIA

232,1

ERROR

2,7

87

MATERIAL OBTENIDO ARENA GRUESA ARENA MEDIA

ARENA FINA GRANO FINO


CURVA GRANULOMETRICA CALICATA Nº. 01 ESTRATO INFERIOR

88




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO


CALICATA Nº 02 – ESTRATO SUPERIOR TAMICES ASTM Nº 4 Nº 8 Nº 10 Nº 16 Nº 20 Nº 30 Nº 40 Nº 50 Nº 100 Nº 200


1,50 3,40 1,20 4,50 5,00 12,50 13,50 27,10 44,30 37,40

PESO % % RETENIDO RETENIDO RETENIDO ACUMULADO CORREGIDO PARCIAL 1,50 0,29 0,29 3,40 0,67 0,96 1,20 0,24 1,20 4,50 0,88 2,08 5,00 0,98 3,06 12,50 2,45 5,51 13,50 2,65 8,16 27,10 5,31 13,47 44,30 8,69 22,16 37,40 7,33 29,49

FONDO

359,60

359,60

70,51

TOTAL

510,00

510,00

100,00

100,00

DESCRIPCION DE LA MUESTRA PESO ANTES DEL LAVADO PESO DESPUES DEL LAVADO DIFERENCIA ERROR

89

510 163 347 0

% QUE PASA 99,71 99,04 98,80 97,92 96,94 94,49 91,84 86,53 77,84 70,51 0,00




CURVA GRANULOMETRICA CALICATA Nº. 02 ESTRATO SUPERIOR

90




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO


CALICATA Nº 02 – ESTRATO INFERIOR

5,20 2,90 1,40 6,20 8,70 21,40 25,70 31,90 65,10 77,50

PESO RETENIDO CORREGIDO 5,20 2,90 1,40 6,20 8,70 21,40 25,70 31,90 65,10 77,50

% RETENIDO PARCIAL 1,04 0,58 0,28 1,24 1,73 4,26 5,12 6,35 12,97 15,44

FONDO

256,00

256,00

51,00

TOTAL

502,00

502,00

100,00

TAMICES ASTM Nº 4 Nº 8 Nº 10 Nº 16 Nº 20 Nº 30 Nº 40 Nº 50 Nº 100 Nº 200



% QUE PASA

1,04 1,61 1,89 3,13 4,86 9,12 14,24 20,60 33,57 49,00

98,96 98,39 98,11 96,87 95,14 90,88 85,76 79,40 66,43 51,00

100,00

0,00

DESCRIPCION DE LA MUESTRA PESO ANTES DEL LAVADO PESO DESPUES DEL LAVADO DIFERENCIA ERROR

91

502 280,3 221,7 0




CURVA GRANULOMETRICA CALICATA Nº. 02 ESTRATO INFERIOR

92


5. CONCLUSIONES:

CALICATA Nº. 01 o Las muestras de la calicata Nº 01 fueron lavadas ya que presentaban una cantidad significativa de granos finos es decir limos, arcillas o material orgánico. o En el lavado paso mas del 60% aproximadamente de las muestra por el tamiz Nº 200 o En los dos estratos solo ha sido retenido en el tamiz Nº 04 el 0.3% aproximadamente. o Se obtiene un 65 % aproximado de granos finos. o La curva granulométrica no nos permite hallar los valores del coeficiente de curvatura y de uniformidad, ya que la curva no se extiende mas abajo del 60% en el eje de los porcentajes de la muestra que pasa por los tamices. o Para encontrar los valores de D10, D30 y D60 se tendría que realizar la prueba del HIDROMETRO. o Los dos estratos presentan curvas muy similares quiere decir que las partículas de los dos estratos presentan una misma uniformidad en el tamaño de sus partículas. o La presencia de la grava es insignificativa.

93


CALICATA Nº. 02 o Las muestras de la calicata Nº 02 fueron lavadas ya que presentaban una cantidad significativa de granos finos es decir limos, arcillas o material orgánico. o En el lavado paso mas del 50% aproximadamente de las muestra por el tamiz Nº 200 o En los dos estratos solo ha sido retenido en el tamiz Nº 04 el 0.3% 1 % aproximadamente. o Se obtiene un 50 % (estrato superior) y un 70% (estrato inferior) de granos finos. o La curva granulométrica no nos permite hallar los valores del coeficiente de curvatura y de uniformidad, ya que la curva no se extiende mas abajo del 60% en el eje de los porcentajes de la muestra que pasa por los tamices. o Para encontrar los valores de D10, D30 y D60 se tendría que realizar la prueba del HIDROMETRO. o Los dos estratos presentan curvas muy similares quiere decir que las partículas de los dos estratos presentan una misma uniformidad en el tamaño de sus partículas. o La presencia de la grava es insignificativa.

94


6. RECOMENDACIONES

Hacer el cuarteo adecuadamente. Tenemos la tierra de los diversos estratos en sacos, lo recomendable es sacar una

determinada

porción

de

tierra

y

proceder

a

cuartearla,

normalmente se realiza 3 o 4 veces, esto nos permite tomar una muestra más representativa, así poder obtener resultados que más se asemejen a los de la zona en estudio. Usar el horno si se tiene la disponibilidad de ello ya que es más eficaz. Para

poder

hacer

el

ensayo

de

granulometría

de

nuestra

muestra

representativa, esta debe estar completamente seca. Se recomienda organizarse bien en grupo para no tener complicaciones a la hora de usar el laboratorio. El proceso de lavado de la muestra deberá ser realizado cuidadosamente de modo de no dañar el tamiz o producir perdida de la muestra. Antes de empezar con el ensayo identificar bien los tamices que se van a utilizar ya que hay tamices iguales con pesos diferentes. Después de pasar la muestra por todos los tamices, éstos se deben limpiar ya que en las diversas mallas siempre queda material (piedras, arenas, limos, arcillas), pues para el siguiente tamizado podría ser un gran margen de error. Es recomendable realizar el tamizado de 10 a 15 minutos y evitar en lo posible la pérdida de material. Para obtener una gráfica semilogarítmica debemos tener una distribución razonable de puntos, de acuerdo a los tamices utilizados en el ensayo. Realizar el trabajo con extrema precaución al momento de manipular el material, para evitar posibles accidentes en el laboratorio.

95


7. OBSERVACIONES

Cuando más del 12% pasa la malla N° 200 es necesario hacer un análisis granulométrico utilizando el hidrómetro. Se realizará lavado del material cuando se encuentre arcillas y limos, sin embargo el lavado es usualmente innecesario cuando solo 5 a 10% pasa el tamiz Nº 100. Un material se puede denominar correctamente graduado, si el coeficiente de uniformidad es mayor a 4 si se trata de una grava y mayor a 6 para una arena. Además, el coeficiente de curvatura deberá estar comprendido entre Iy3. Si la suma de los pesos retenidos parciales difiere en más de un 3% para las arenas y más de 0,5% para las gravas, con respecto al peso inicial de la muestra de suelo empleada en cada fracción, el ensayo es insatisfactorio y deberá repetirse.

96


IX. LIMITES DE ATTERBERG

97


LIMITES DE ATTERBERG

1. OBJETIVO

Determinar el contenido de humedad de un suelo para evaluar su consistencia.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la cantidad del contenido de humedad en el ensayo del Limite Liquido, Limite Plástico y el índice de plasticidad. Determinar la relación entre el Límite Líquido y el Límite Plástico logrando como resultado el índice de Plasticidad.

2. MARCO TEÓRICA


Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La arcilla por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al estado líquido. El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse. Los límites de Atterberg son propiedades índices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo.

98


Se nombrara solo los 3 límites más usados o importantes para el estudio de suelos que a continuación se detallan y son los siguientes:

Límite de Contracción (LC): Se define como el cambio del estado sólido al estado semisólido o estado no plástico, definido con el contenido de agua con el que suelo ya no disminuye su volumen al seguir secándose, y cambia de tono oscuro a más claro.

Límite Plástico (LP): Se define como el cambio entre el estado no plástico y el estado plástico. Esta mínima cantidad de humedad con la cual el suelo pasa a la condición de plasticidad.

Límite Líquido (LL): Se define como el cambio del estado plástico al estado liquido. El límite líquido es el mayor contenido de humedad que puede tener un suelo sin pasar del estado plástico al estado líquido.

LIMITES SÓLIDO

=>

SEMI-SÓLIDO

0%

=> =>

3. NORMATIVIDAD: NORMA ASTM D-4318-9

99

PLASTICO =>

LIQUIDO 100%


4. LIMITE LÍQUIDO

Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como material plástico.

CALCULO:

Debido a que nuestro tipo de suelo no alcanza el estándar establecido de los 25 golpes, se procederá a determinar el Límite Líquido a través de la siguiente fórmula la cual se encuentra establecida en el Manual de Bowles:

DONDE:

= Límite Líquido = Porcentaje de Humedad = Número de Golpes

100


MATERIALES Y EQUIPOS

Cazuela de Casagrande el que consiste en una taza (cuchara) de bronce con una masa de 200 ± 20 grs., montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de caucho, madera o plástico duro. Ranurador. Recipientes o taras. Tamiz N° 40. Estufa u horno Frasco Lavador con agua. Agua destilada. Pipeta para proveer cantidades controladas de agua. Espátula para el mezclado uniforme de la muestra. Acanalador (mango de calibre de 1 cm. para verificar altura de caída de la cuchara y para cortar en dos la pasta de suelo en la copa Casagrande). Horno de secado (Termostáticamente controlado, de preferencia uno de tipo forzado, capaz de contener una temperatura de 110°C +-5%). Balanza electrónica, con aproximaciones de 0.01 gr. para muestras de más o menos 200 gr. Brocha. Cápsula de porcelana Una muestra de suelo y agua Cucharilla.

101


PROCEDIMIENTO:

Con las muestras obtenidas de los estratos de cada calicata (muestra alterada), se procede a realizar la extracción de cada una de las muestras hasta obtener una muestra representativa. Obtenida la muestra representativa, se toma una porción de suelo de aproximadamente 60gr, secar la muestra al aire libre para no alterarla, tamizarla por la malla Nº 40, eliminando el material retenido en ella. Por otro lado calibrar la altura de la cuchara de Casagrande a 1 cm. Colocar pequeñas porciones de la muestras en diferentes taras, en seguida le agregamos agua y con una espátula mezclar hasta que se forme una consistencia suave y uniforme (consistencia barrosa). Llenar la copa con mezcla homogénea de suelo con agua, el llenado se hace hasta que se forme una superficie horizontal, de tal manera que la parte más gruesa alcance un milímetro de profundidad, mediante el uso de la espátula trapezoidal. Ocupar las i partes del volumen de la cuchara Casagrande con nuestra porción de muestra. La mayor profundidad del suelo en la copa debe ser igual a la altura de la cabeza del acanalador ASTM. Una vez enrasado, con el acanalador se hace una incisión en el centro de la masa, recta que separe la masa de suelo en dos partes. Si se presentan desprendimientos de la pasta en el fondo de la taza, se debe retirar todo el material y reiniciar el procedimiento. Empezar el canteo del aparato en cero, y girando la manivela, deje golpear la cazuela hasta que se unan las dos partes o tratar de alcanzar a los 20 a 25 golpes, se hace rotar la manivela a una velocidad constante de 2 vueltas por segundo. En este momento las 2 mitades de la masa, de suelo, deben unirse en una longitud, de 1.5cm aproximadamente, si esto no se logra en el primer intento, haga una proporción suelo agua hasta conseguirlo (hacer nuevamente).

102


Se cuenta el número de golpes necesarios para cerrar la ranura en una longitud de 13 mm. Este dato es importante para el cálculo de humedad. Desde la zona en que se cerró la ranura, se extrae la porción de la muestra para determinar su humedad, luego se pone en una tara, pesamos y lo llevamos al horno para así poder hallar el contenido de humedad. Se realiza más de un ensayo por muestra. Plasmar nuestros resultados en una tabla para calcular así el contenido de humedad y número de golpes; dibujamos la gráfica con el contenido de agua, ésta curva debe considerarse como una recta entre los 6 a los 35 golpes. La ordenada correspondiente a los 25 golpes será el límite líquido del suelo.

103


5. LIMITE PLÁSTICO

Es el contenido de agua del material en el límite inferior de su estado plástico. Plasticidad es la propiedad que tienen algunos suelos de deformarse sin agrietarse, producir rebote elástico. Los suelos plásticos cambian su consistencia al variar su contenido de agua. El Límite Plástico se define por convención como el contenido humedad

para el

cual

un

cilindro

de

3

mm.

desmoronarse.

MATERIALES Y EQUIPOS

Recipientes o taras Tamiz Nº 40

,

Balanza analítica y estufa Frasco Lavador con agua Cápsula de porcelana y Placa de vidrio Herramientas y accesorios: espátula, brochas etc. Pedazo de vidrio de superficie rugosa. Horno o estufa.

104

de diámetro

comienza a


PROCEDIMIENTO

Para este caso trabajamos con las muestras ya tamizadas en el ensayo de Límite Líquido, tomando una cantidad de entre 20 a 45 gr., teniendo ya la muestra le agregamos agua hasta obtener una masa similar a la de Límite Líquido. Se amasa entre las manos y se hace rodar con la palma de la mano o la base del pulgar, por sobre la superficie de amasado. Se deja que pierda humedad hasta una consistencia a la cual pueda enrollarse sin que se pegue a las manos esparciéndolo y mezclándolo continuamente sobre la placa de vidrio. Formando un cilindro. Cuando alcance un diámetro aproximado a 3 mm. Se dobla y amasa nuevamente. Para volver a formar el cilindro. Lo que se repite hasta que el cilindro se desmorone o desfragmente al llegar al diámetro de 3 mm. En trozos de tamaño de 0.5 a 1 cm de largo y no pueda ser re amasado ni reconstituido. Luego de esto, se debe colocar el rollito en un recipiente de peso conocido y se pesa para determinar el contenido de humedad. Si no se fragmenta el cilindro, repita nuevamente el ensayo de lo contrario tome una muestra y páselo a una cápsula para determinar el contenido de humedad. Esto se repite tres veces.

105


ÍNDICE PLÁSTICO

Se encuentra definido como la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico. El índice de plasticidad indica la cantidad de humedad al cual el suelo se encuentra en una condición plástica, relacionada con la cantidad de arcilla del suelo.

CALCULOS

Calcular el límite plástico (LP) del suelo, como el promedio de las tres determinaciones realizadas. Calcular el índice de plasticidad (IP), mediante la siguiente expresión:

IP = LL - LP (%) Donde:

LL - Limite Líquido del suelo (%) LP- Límite plástico del suelo (%)

Con los datos de LP y la humedad natural (W) del suelo. Calcular el índice líquido (IL) Y el índice de consistencia (IC) del suelo, mediante las siguientes expresiones.

IL = ( W – LP ) IP IL = ( LL – W ) IP

106




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO

: LIMITES DE ATTEBERG

LIMITE LIQUIDO: CALICATA Nº 01 – ESTRATO SUPERIOR

DESCRIPCION Nº Prueba Nº Tara Nº de golpes Peso tara + suelo húmedo (g) Peso tara + suelo seco (g) Peso del agua (g) Peso de la tara (g) Peso del suelo seco (g) Contenido de humedad (%)

I 1 15 47.10 42.20 4.90 23.60 18.60 26.34 LL LP IP

107

LÍMITE LÍQUIDO II III 2 3 20 25 50.20 54.90 46.80 51.40 3.40 3.50 33.90 38.20 12.90 13.20 26.36 27.70 27.70% NP NP

IV 4 35 67.40 62.40 5.00 45.40 17.00 29.41




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO


LIMITE LIQUIDA: CALICATA Nº 01 – ESTRATO INFERIOR


I 1 7 31.60 28.80 2.80 17.70 11.10 25.23 LL LP IP

108


IV 4 20 38.60 34.70 3.90 18.10 16.60 23.49




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO


LIMITE LIQUIDO CALICATA Nº 2 - ESTRATO SUPERIOR


I 1 10 33.80 30.20 3.60 17.20 13.00 27.69 LL LP IP

109


IV 4 35 34.80 31.90 2.90 18.20 13.70 21.17




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO


LIMITE LIQUIDO CALICATA Nº. 2 - ESTRATO INFERIOR


I 1 7 37.80 34.80 3.00 23.90 10.90 27.52 LL LP IP

110


IV 4 35 37.50 33.00 4.50 11.90 21.10 21.33


6. CONCLUSIONES

En la calicata 1, estrato superior obtuvimos un límite liquido de 27.70%, sin limite plástico, es decir no presenta un índice de plasticidad. En la calicata 1, estrato inferior obtuvimos un límite liquido de 23.91%, sin límite plástico, es decir no presenta un índice de plasticidad. En la calicata 2, estrato superior obtuvimos un límite liquido de 23.11%, sin límite plástico, es decir no presenta un índice de plasticidad. En la calicata 2, estrato inferior obtuvimos un límite liquido de 23.40%, sin límite plástico, es decir no presenta un índice de plasticidad. Hemos intentado llegar al número de golpes requerido, llegando en la primera calicata a este objetivo, pero para estar más seguro de nuestro contenido de humedad, nos fiamos de la grafica. Se intento realizar el ensayo de límite plástico, pero los rollos no llegaban a los 3mm requeridos. Se concluye que todo los estratos por no llegar al 50% de limite liquido viene a ser de baja comprensibilidad

111


7. RECOMENDACIONES

Para realizar el ensayo de límite líquido, es necesario homogenizar la muestra saturada con el agua (evitamos errores y variaciones). Se recomendaría hallar primero el límite plástico sobrepasado los 25 golpes ya que se añade menor cantidad de agua, luego a menos de 25 golpes añadiendo cada vez más agua. Realizar el límite plástico en forma paralela a límite líquido, aprovechando la mezcla de la muestra de suelo con la adición de agua constantemente. Se recomienda calibrar los equipos antes de realizar los ensayos. Se debe girar la manecilla de la cuchara de la casa grande de razón de 2 golpes por segundo para un mejor resultado. Para evitar posibles variaciones en el momento del pesado de las muestras se deben hacer de manera rápida, por el simple hecho que las muestras pierden humedad al estar en contacto con el medio ambiente por evaporación. Para el ensayo de plasticidad es preferible la utilización de un papel blanco siendo este mucho más absorbente que el vidrio poroso. Por último consideramos según datos recopilados que la variación de número de golpes para el uso de la cuchara Casagrande; debe ser entre 6 y 35 por disminuir los factores de error, ya que a partir de los 35 golpes la muestra se evapora excesivamente. Dependiendo del tipo de obra que quiera realizarse deberá hacerse un estudio minucioso del suelo para que de acuerdo a ello se determine correctamente los límites líquido y plástico del material. Se recomienda la utilización de materiales finos para el uso en obras que requieran óptima permeabilidad. Para el caso de las arenas, éstas no poseen buena adherencia entre sus partículas, no son óptimas para obras hidráulicas. De lo contrario se recomienda el uso de materiales granulares como la arena para el caso de obras de concreto. Todo esto se puede determinar conociendo los límites líquidos y plásticos de las muestras a trabajar.

112


X. CLASIFICACION DE LOS SUELOS

113


CLASIFICACION DE LOS SUELOS

1. INTRODUCCION

Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad con que los suelos se presentan en la naturaleza, era necesario realizar diversos estudios para encontrar un sistema de clasificación de los suelos para que satisfaga los distintos campos de aplicación de la Mecánica de Suelos, dentro de estos estudios destacan los efectuados por el doctor A. Casagrande. Inicialmente se tenía el Sistema de Clasificación de Aeropuertos, llamado así porque estaba orientado para uso en aquel tipo de obras, este sistema fue ligeramente modificado para construir el "Sistema Unificado de “Clasificación de Suelos”, el cual es ampliamente usado en la actualidad.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Determinar las características físicas mecánicas de los suelos.

Definir el perfil estratigráfico de la zona de estudio.

Este Casa

sistema

de

Grande,

clasificación nos

sirve

de para

los

suelos

fue desarrollado

por

la identificación y obtención de sus

propiedades físicas.

De acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (ASTMD-2487-69), establecer el tipo de suelo de cada estrato en estudio.

114


3. MARCO TEÓRICO:

Este sistema de clasificación de los suelos fue desarrollado por Casa Grande, sirve para la identificación y obtención de sus propiedades físicas, tiene gran aplicación para estudios de cimentaciones estabilidad de taludes, etc.

CUADRO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS

SUELOS GRUESOS

SUELOS FINOS

El material que se considera suelo grueso

La muestra se considera suelo fino si

si se retiene más del 50%, en el tamiz Nº pasa más del 50% el tamiz Nº 200 según 200 GRAVAS Si más del 50% del suelo grueso queda retenido en el tamiz

las normatividad. ARENAS

ARCILLAS

Si más del 50% del

Si

el

índice

suelo fino pasa el

plástico

es

tamiz Nº 4

mayor que 7%

Nº 4

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

A) SUELOS DE GRANOS FINOS Los suelos finos se designan con estos símbolos:

PREFIJOS M

Limo

C

Arcilla

O

Orgánico __ 1

115

LIMOS Si

el

índice

plástico es menor que 47o


A su vez estos suelos se subdividen según su límite liquido en dos grupos: Sufijos:

L Baja Plasticidad (LL < 50%)

En la carta de plasticidad separadas

Plasticidad (LL > 50%)

por la línea B.

Esta clasificación está basada solo en los límites de Atterberg para la fracción que pasa el T#4, y se obtiene a partir de la llamada CARTA DE PLASTICIDAD.

ARCILLA INORGÁNICA (C).- Si el IP (índice de plasticidad) es mayor que 7.

Si el limite liquido es menor del 50 % va acompañado de la letra L (baja Plasticidad o de baja compresibilidad). Si el límite líquido es mayor del 50 % va acompañado de la letra H (Alta Plasticidad o de alta compresibilidad).

116


LIMO INORGÁNICO (M).- Si el IP (índice de plasticidad) es menor de 4.

Si el límite líquido es menor del 50 % va acompañado de la letra L (baja Plasticidad o baja compresibilidad). Si el límite líquido es mayor del 50 % va acompañado de la letra H (Alta Plasticidad o alta compresibilidad). Si el IP (índice de plasticidad) está entre el 4 y el 7 el suelo debe tener clasificación doble tale como CL-ML o CH-MH.

B) SUELOS DE GRANOS GRUESOS

Los suelos granulares se designan con estos símbolos:

G

Grava

S

Arena

El 50% o más retenido en el Tamiz N° 4 Si más del 50% pasa el Tamiz N° 4

A su vez estos suelos se subdividen según:

W

Bien graduado

P

Mal graduado

Depende del Cu y Ce

M

Limoso

C

Arcilloso

Depende del LL y IP

GRAVA (G) Si menos del 5 % pasa el tamiz N° 200, calcule los dos coeficientes: Cu y Ce Si los valores de Cu > 4 y CC igual a 1 y 3 se le asigna W (bien graduado), caso contrario P (Mal graduado) Si pasa por el tamiz N° 200 del 5 al 12% de la muestra, se utilizan sufijos dobles (clase intermedia).

117


Si mas del 12 %

pasa la malla

N°200, se utilizan los sufijos son M o C,

dependiendo del LL e IP. En las gravas si menos del 5 % pasa el tamiz N° 200, calcule los dos coeficientes: Cu y Ce

ARENAS (S)

Si menos del 5 % pasa el tamiz N° 200 calcule los dos coeficientes: Cu y Ce .si los valores de Cu > 6 y CC igual a 1 y 3 se le asigna W (bien graduado), caso contrario P (Mal graduado). Si pasa por el tamiz N° 200 del 5 al 12% de la muestra, se utilizan sufijos Dobles (clase intermedia) como GP-GC. Si mas del 12 % pasa la malla N°200, se utilizan los sufijos son M o C, dependiendo del LL e IP.

118


PRINCIPALES SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN

GRUPO

NOMBRES TÍPICOS DEL MATERIAL

GW

Grava bien graduadas, mezclas gravosas, poco o ningún fino

GP

Grava mal graduadas, mezclas grava - arena, poco o ningún fino.

GM

Grava limosa, mezclas grava, arena, limo.

GC

Grava arcillosa, mezclas gravo - arena arcillosas.

SW

Arena bien graduada.

SP

Arena mal gradada, arenas gravosas, poco o ningún fino

SM

Arenas limosas, mezclas arena - limo.

SC

Arenas arcillosas, mezclas arena - arcilla.

ML

Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo arcilloso, poco

CL

plástico, arenas finas limosas, arenas finas arcillosas. Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas

OL

arenosas, arcillas limosas, arcillas magras (pulpa) Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad

MH

Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos (ambiente marino, naturaleza orgánica silíceo), suelos elásticos.

CH

Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas.

OH

Arcillas orgánicas de plasticidad inedia a alta, limos orgánicos.

PT.

Turba (carbón en formación) y otros suelos altamente orgánicos.

119

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL SIMBOLOGIA DE SUELOS SIMBOLO

DIVISIONES MAYORES

GRAVAS Y

PREFIJO

GRAFICO

DESCRIPCIONES

GW

GRAVA BIEN GRADUADA

GP

GRAVA MAL GRADUADA

GM

GRAVA LIMOSA

GC

GRAVA ARCILLOSA

SW

ARENA BIEN GRADUADA

SP

ARENA MAL GRADUADA

SM

ARENA LIMOSA

SC

ARENA ARCILLOSA

ML

LIMO INORGANICO DE BAJA PLASTICIDAD

CL

ARCILLA INORGANICA DE BAJA PLASTICIDAD

SUELOS

GRANULARES

SUELOS

GRAVOSOS

ARENAS Y SUELOS ARENOSOS

LIMO Y ARCILLAS

LIMO ORGANICO O ARCILLA ORGANICA DE

OL

GRANULARES

SUELOS

(LL<50) BAJA PLASTICIDAD LIMO ORGANICO O ARCILLA ORGANICA DE

MH

ALTA PLASTICIDAD

LIMOS Y ARCILLA

CH

ARCILLA INORGANICA DE ALTA PLASTICIDAD

(LL>50) LIMO ORGANICO O ARCILLAS INORGANICAS DE

OH

SUELOS ALTAMENTE ORGANICOS

ALTA PLASTICIDAD TURBAS Y OTROS SUELOS ALTAMENTE

PT

ORGANICOS

120


SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (SUCS) CRITERIOS DE CLASIFICACION %QUE

DIVISION PRINCIPAL

SIMB.

PASA EL TAMIZ

REQUISITOS

DESCRIPCION

SUPLEMENTARIOS

SUELOS GRAVOSOS

Más del 50% de la fraccion gruesa > tamiz Nº 4 (4,76 mm)

GRANO GRUESO:

Más del 50% en peso mayor que el tamiz 200 (0,074mm).

200 GW

D60/D10>4

GRAVA BIEN GRADUADA, GRAVA

D302/(D60*D10)= 1-3

ARENOSA

CUANDO NO SE 0-5%* GP

CUMPLEN LAS CONDICIONES PARA

GRAVA MAL GRADUADA O DISCONTINUAS, GRAVAS ARENOSAS.

GW IP<4 O BAJO LA

GM > 12%* GC

LINEA A

GRAVA LIMOSAS O LIMO ARENOSAS

IP>7 Y SOBRE LA

GRAVAS ARCILLOSAS O ARCOLLO-

LINEA A

ARENOSAS

121


Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) CRITERIOS DE DIVISION PRINCIPAL

CLASIFICACION SIMBOLO

%QUE PASA EL

SUELOS ARENOSOS:

SW Más del 50% de la fraccion gruesa < tamiz Nº 4

Más del 50 % en peso mayor que el tamiz 200 (0,074 mm.)

TAMIZ 200

REQUISITOS

DESCRIPCION

SUPLEMENTARIOS D60/D10>6

ARENAS BIEN GRADUADA, ARENAS

D302/(D60*D10)= 1-3

GRAVOSAS

CUANDO NO SE 0-5%* SP

CUMPLEN

ARENAS UNIFORMES O CON

LAS CONDICIONES

GRADUACION DISCONTINUA.

PARA

ARENAS GRAVOSAS

SW SM

SC

> 12%*

IP<4 O BAJO LA

ARENAS LIMOSAS, ARENAS

LINEA A

LIMOSAS-GRAVOSAS

IP>7 Y SOBRE LA

ARENAS ARCILLOSAS, ARENAS

LINEA A

ARCILLOSAS-GRAVOSAS

122


Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS)

CRITERIOS DE DIVISION PRINCIPAL

SIMB.

CLASIFICACION

DESCRIPCION

REQUISITOS

ML

CL L.L. < 50

BAJA COMPRESIBILIDAD

Más del 50% en peso menor que el tamiz 200 (0,074 mm.)

GRANO FINO:

SUPLEMENTARIOS BAJO LA LINEA A. L.L. < 50

LIMOS, ARENAS FINAS, ARENAS FINAS LIMOSAS O ARCILLOSAS, LIMOS MICACEOS.

SOBRE LA LINEA A.

ARCILLAS DE BAJA PLASTICIDAD,

L.L. < 50

ARCILLAS ARENOSAS O LIMOSAS

BAJO LA LINEA A. OL

L.L. < 50

LIMOS ORGANICOS Y ARCILLAS DE BAJA

OLOR O COLOR A SUSTANCIA

PLASTICIDAD

ORGANICA

123


Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS)

CRITERIOS DE DIVISION

SIMBOLO

PRINCIPAL

CLASIFICACION REQUISITOS

DESCRIPCION

LIMOS MICÁCEOS. BAJO LA LINEA A L.L. > 50

LIMOS DE DIATOMEAS. CENIZAS VOLCANICAS

CH L.L. > 50

ALTA COMPRESIBILIDAD

MH

mm.)

Más del 50%en peso menor que el tamiz 200 (0,074

GRANO FINO:

SUPLEMENTARIOS

SOBRE LA LINEA A

ARCILLAS MUY PLASTICAS.

L.L. > 50

ARCILLAS ARENOSAS

BAJO LA LINEA A

OH

L.L. > 50

LIMOS ORGANICOS.

OLOR O COLOR A SUSTANCIA

ARCILLAS DE ALTA PLASTICIDAD.

ORGANICA

Pt

MATERIA ORGANICA FIBROSA; SE

TURBA.

CARBONIZA,QUEMA O SE PONE

TURBAS ARENOSAS

INCANDESCENTE

TURBAS ARCILLOSAS

124


CLASIFICACION DE LOS SUELOS Y PERFIL ESTRATIGRAFICO

CALICATA I ESTRATO SUPERIOR:

% RETENIDO EN EL TAMIZ Nº 200

7.99%

SUELOS GRUESO

% QUE PASA EL TAMIZ Nº 200

77.10%

SUELO FINO


0.21%

GRAVA


99.79%

ARENA Y GRANO FINO


77.10%

SUELO FINO

CU: NP CC: NP LL: 27.7 % (< A 50% BAJA COMPRESIBILIDAD) LP: NP

SE DESCARTA UN GRANO FINO DE ARCILLA

IP: NP D10: NP D30: NP D60: NP

CLASIFICACION:

LIMO DE BAJA PLASTICIDAD

125

ML



CALICATA I ESTRATO INFERIOR:


8.74%

SUELOS GRUESO


62.13%

SUELO FINO


0.37%

GRAVA


99.63%

ARENA Y GRANO FINO


62.13%

SUELOS FINO



IP: NP D10: NP D30: NP D60: NP

CLASIFICACION:


126

ML



CALICATA II ESTRATO SUPERIOR:


7.33%

SUELOS GRUESO


70.51%

SUELO FINO


0.29%

GRAVA


99.71%

ARENA Y GRANO FINO


70.51%

SUELO FINO



IP: NP D10: NP D30: NP D60: NP CLASIFICACION:


127

ML



CALICATA II ESTRATO INFERIOR:


15.44%

SUELOS GRUESO


51.00%

SUELOS FINO


1.04%

GRAVA


98.96%

ARENA Y GRANO FINO


51.00%

SUELOS FINO



IP: NP D10: NP D30: NP D60: NP CLASIFICACION:

LIMOS DE BAJA PLASTICIDAD

128

ML


CALICATA I PROFUNDIDAD

SIMBOLOGIA

CLASIFICACION CARACTERISTICAS

0 -0,1 -0,2 -0,3

• Tierra de chacra de color beige oscuro • Tiene un 25 cm. de raíces • Compacidad suelta • Esta compuesta por limo de baja plasticidad.

-0,4 -0,5 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1 -1,1 -1,2 -1,3 -1,4 -1,5

ML

-1,6 • Tierra de chacra de color beige oscuro • Tiene un 25 cm. de raíces • Compacidad suelta • Esta compuesta por limo de baja plasticidad.

-1,7 -1,8 -1,9 -2 -2,1 -2,2 -2,3 -2,4 -2,5 -2,6 -2,7

129

IMAGEN


CALICATA II PROFUNDIDAD

SIMBOLOGIA

CLASIFICACION

CARACTERISTICAS

0 -0,1 -0,2 -0,3


-0,4 -0,5 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1 -1,1 -1,2 -1,3 -1,4

ML

-1,5 -1,6 -1,7


-1,8 -1,9 -2 -2,1 -2,2 -2,3 -2,4 -2,5 -2,6 -2,7

130

IMAGEN


4. CONCLUSIONES:

CALICATA Nº 01

Según la clasificación de los suelos obtenemos en la calicata Nº 1 limo de baja plasticidad. No existe índice de plasticidad El porcentaje que pasa la malla Nº 200 es mayor al 50% por lo que se deduce que es un suelo de grano fino. El suelo no presenta grava. El porcentaje retenido en la malla Nº 4 es mínimo no supera el 2% de la muestra. No se puso obtener el coeficiente de curvatura, el coeficiente de uniformidad, limite plástico y por consecuencia el índice de plasticidad.

CALICATA Nº 02

Según la clasificación de los suelos obtenemos en la calicata Nº 2 limo de baja plasticidad. No existe índice de plasticidad El porcentaje que pasa la malla Nº 200 es mayor al 50% por lo que se deduce que es un suelo de grano fino. El suelo no presenta grava. El porcentaje retenido en la malla Nº 4 es mínimo no supera el 2% de la muestra. No se puso obtener el coeficiente de curvatura, el coeficiente de uniformidad, limite plástico y por consecuencia el índice de plasticidad.

131


5. RECOMENDACIONES:

Definir los conceptos de clasificación y simbología, de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. Ya que esta clasificación se utiliza para mencionar correctamente los diferentes tipos de suelos

Realizar un correcto análisis granulométrico, debido a que es muy importante al momento de clasificar los suelos.

Efectuar correctamente la determinación de los límites líquido, plástico y el índice de plasticidad para la correcta clasificación de los suelos. Pues estos valores nos indican el tipo de suelo.

Observar claramente la contextura de los suelos para poder definir los verdaderos estratos que la conforman, a pesar de presentar características similares.

Es recomendable realizar los ensayos respectivos en laboratorio.

Se recomienda tener cuidado en la clasificación de suelos sobre todo en los suelos que se encuentran en la zona de frontera.

132


XI. COMPACTACION DE SUELOS

133


COMPACTACION DE SUELOS

1. INTRODUCCION:

La compactación resulta de la compresión mecánica de partículas de suelo y agregados (muchas partículas de suelo juntas en un solo grupo o trozo). Se realiza generalmente por medios mecánicos, produciéndose la expulsión del aire de los poros. La compactación tiene como resultado el rompimiento de los agregados de suelo más grandes, y la reducción o eliminación de espacios (o poros) entre las partículas de suelo. Mientras más grandes y numerosos sean los agregados del suelo, mayores serán los espacios (poros) dentro del suelo. Esto facilita mayor movimiento de aire y agua, requerido tanto por las raíces de las plantas como por los organismos vivos en el suelo.


Realizar el ensayo de compactación; para poder trazar nuestra curva. Establecer la energía de compactación mediante impactos de un pisón. Conocer los conceptos previos de Compactación para poder realizar nuestro ensayo adecuadamente. Determinar la densidad máxima seca; y la humedad Óptima de nuestro suelo en estudio.

134


3. MARCO TEORICO:

La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son obligadas a estar más en contacto las unas con las otras, mediante una reducción de/ índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenieríles.

CURVA DE COMPACTACION

La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.

135


COHESION ENTRE PARTICULAS ESFERICAS:

Gracias a la compactación, el suelo aumenta su resistencia y disminuye su capacidad de deformación, esto mediante diversas técnicas. Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente friccionantes como la arena, los métodos vibratorios son los más eficientes, en tanto que en suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta el mas ventajoso.

CONSTITUIDO POR ESFERAS RIGIDAS DE IGUAL TAMAÑO EN ARREGLO CUBICO

El agua juega un papel importante en el proceso de compactación de los suelos. El fin del ensayo de compactación realizado en laboratorio es determinar la cantidad de agua de amasado que se debe usar cuando se compacte el suelo en terreno y el grado de compacidad que puede esperarse al compactarse el suelo con un grado de humedad óptimo.

136


Lo eficiencia de cualquier tipo de compactación depende de varios factores, y para analizar la influencia particular de cada uno, se requiere realizar procedimientos estandarizados que reproduzcan en el laboratorio la compactación que se pueda lograr en campo con el equipo disponible. Los factores más importantes que intervienen en la compactación son el contenido de agua del suelo, antes de iniciarse el proceso de compactación y la energía de compactación suministrada al suelo por unidad de volumen

MODELO DE SUELOS GRANULARES

MODELO DE SUELOS ARCILLOSOS

137


4. BENEFICIOS DE LA COMPACTACION:

La compactación, es un proceso artificial por el cual se da la disminución de espacios vacíos por medios mecánicos, el cual a su vez mejora alguna de sus propiedades como son:

Aumenta la capacidad para soportar cargas Impide el hundimiento del suelo Reduce el escurrimiento del agua Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo Impide los daños de las heladas

5. NORMATIVIDAD:

Existen diferentes Normas que definen estos ensayos, entre la cuales pueden ser destacadas las Normas:

ASTMD698-70(estándar) ASTMD1557-70(modificado) AASHTOT99-70(estándar) AASHTOT180-70(modificada)

138


6. EQUIPOS Y MATERIALES:

Molde proctor modificado cilíndrico.

Pisón estándar de 10 lb.

Guía metálica para el pisón.

Regla metálica

Balanza analítica y electrónica.

Taras para contenido de humedad.

Hornos de secado.

Agua.

139


7. PROCEDIMIENTO

Secar al aire la muestra de suelo y retirar de ella todo el material pasante a la malla Nº 4 Determinamos y registramos los datos del molde Proctor teniendo colocada su placa de base. Añadimos a la muestra del suelo 300ml de agua. para obtener una mezcla ligeramente húmeda. que aún se desmorone cuando se suelte después de ser apretada en la mano. Dividimos la muestra en el número requerido de porciones. una por cada capa que vaya a usarse aproximadamente iguales. que se colocaran en el cilindro. compactando cada capa con el número de golpes requerido (gravas= 57 golpes y limos= 25 golpes). dados con el correspondiente pisón. Cuidadosamente quitamos la extensión del molde y enrasamos la parte superior del cilindro con la regla metálica. Determinamos y registramos el peso del cilindro. con la placa de base y el suelo compactado. Retiramos la muestra del suelo del molde y procedemos a hallar su contenido de humedad. Repetimos el procedimiento anterior cuatro veces mínimo pero añadiendo 50 ml de agua en cada ensayo. y posteriormente hallando su contenido de humedad de las muestras. Con los datos obtenidos realizamos una gráfica que tenga como abscisas. los diferentes contenidos de humedad y como ordenadas los pesos específicos seco y de la masa.

140


CALCULOS

141



PROYECTO

: Estudio de Suelos

SUPERVISION


UBICACIÓN


ENSAYO

: COMPACTACION (DENSIDAD MAXIMA)

CALICATA Nº 01 MOLDE Nº Nº DE CAPAS peso suelos humedo + molde peso del molde peso del suelos humedo densidad del suelo humedo MOLDE Nº suelo humedo + tara peso del suelo seco + tara peso del agua peso de la tara peso del suelo seco % de humedad densidad del suelo seco

1,00 5,00 gr. gr. gr/cc gr/cc Nº gr. gr. gr. gr. gr. %

VOLUMEN DEL MOLDE GOLPES POR CAPA 5711,00 4090,00 1621,00 1,65 1,00 620,60 602,90 17,70 135,40 467,50 3,79 1,59

142

5826,00 4090,00 1736,00 1,77 2,00 519,70 500,00 19,70 75,50 424,50 4,64 1,69

6002,10 4090,00 1912,10 1,95 3,00 434,00 413,00 21,00 86,10 326,90 6,42 1,83

980,55 25,00 6123,00 4090,00 2033,00 2,07 4,00 661,80 614,80 47,00 84,00 530,80 8,85 1,90

6117,00 4090,00 2027,00 2,07 5,00 564,10 508,80 55,30 97,90 410,90 13,46 1,82


CURVA DE DENSIDAD SECA - CONTENIDO DE HUMEDAD CALICATA Nº 01

DENSIDAD MAXIMA SECA 1.91 gr/cc HUMEDAD ÓPTIMA 9.8 %

143


UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS I PROYECTO

: Estudio de Suelos

SUPERVISION


UBICACIÓN


ENSAYO

: COMPACTACION (DENSIDAD MAXIMA)

CALICATA Nº 02 MOLDE Nº Nº DE CAPAS peso suelos humedo + molde peso del molde peso del suelos humedo densidad del suelo humedo MOLDE Nº suelo humedo + tara peso del suelo seco + tara peso del agua peso de la tara peso del suelo seco % de humedad densidad del suelo seco

1,00 5,00 gr. gr. gr/cc gr/cc Nº gr. gr. gr. gr. gr. %

6127,00 4482,00 1645,00 1,50 1,00 522,60 504,10 18,50 75,30 428,80 4,31 1,44

VOLUMEN DEL MOLDE GOLPES POR CAPA 6244,00 6071,00 4482,00 4107,00 1762,00 1964,00 1,61 2,00 3,00 4,00 502,80 479,00 480,90 437,70 21,90 41,30 99,10 75,50 381,80 362,20 5,74 11,40 1,52 1,80

144

1093,60 25,00 6098,00 5994,00 4107,00 4107,00 1991,00 1887,00 2,03 1,92 5,00 5,00 508,70 513,50 447,20 431,00 61,50 82,50 97,80 84,10 349,40 346,90 17,60 23,78 1,73 1,55

980,55


CURVA DE DENSIDAD SECA - CONTENIDO DE HUMEDAD CALICATA Nº 02

DENSIDAD MAXIMA SECA 1.8 gr/cc HUMEDAD ÓPTIMA 11.4 %

145


146


8. CONCLUSIONES:

Se obtuvo de acuerdo al ensayo de compactación por el método del próctor estándar los siguientes valores: para la primera calicata 1.91 gr/cc y para la segunda 1.8 gr/cc Se puede mejorar las densidades del suelo pero se debe tener mucho cuidado en el incremento de agua, cabe resaltar que para cada ensayo de humedad se tomó una muestra representativa. El suelo seco tiene menor resistencia que el suelo húmedo. Los datos obtenidos de densidad máxima seca y contenido de humedad óptimo que se especifican, son los datos que necesitamos para reali2ar una mejor compactación en nuestra área de estudio. Cuando mayor es la energía de compactación, mayor es la densidad y menor el contenido de humedad. Con la compactación llegamos a disminuir la relación de vacíos que hay en nuestra área de estudio. El porcentaje de humedad óptimo, obtenido de la curva del ensayo de próctor modificado, nos indica la cantidad de agua que debemos utilizar para compactar dicho suelo. Observamos que

una

manera

de

verificar

nuestro trabajo

realizado

en

laboratorio es comparando nuestros de resultados de Densidad In situ con la Densidad Máxima Seca obtenida en laboratorio (Compactación), donde el último dato debe ser mayor al In situ, por haber sido el terreno sometido a la compactación, y haberse reducido sus espacios vacíos. Determinamos que de haber demasiado uso del agua en su aplicación al suelo generaría una saturación mayor a la deseada, originando así que nuestro Suelo se torne plástico y a su vez incompactable. Ocasionando una pérdida de tiempo y dinero.

147


9. RECOMENDACIONES:

El que las muestras tomadas para el contenido de humedad sean representativo del material compactado. No devolver la mezcla al recipiente donde se encuentra la muestra total. Determinar los puntos suficientes para realizar la curva. Se recomienda para este ensayo iniciar con un suelo relativamente seco, incorporando agua de distintas porciones del mismo en la proporción necesaria para alcanzar los contenidos de humedad deseable. De acuerdo a la clasificación de suelo que se obtenga se usarán los diferentes tipos de molde. Se recomienda que la misma persona que comienza un ensayo de compactación siga hasta que lo termine, para que la energía no varíe. Se debe de realizar este ensayo de compactación hasta que en la base inferior del molde pueda observarse pequeñas cantidades de agua sueltas de la muestra humedecida por efecto de la compactación. Se recomienda estrictamente que la muestra empleada en laboratorio no sea alterada físicamente, como puede ser tamizando la muestra o desechando componentes del mismo terreno como pueden ser así piedras de gran dimensión y aconsejando así se realice un cuarteo. Al momento de proceder con los golpes del pistón hacia el molde se debe tener en cuenta que estos deben ser moderados y correctamente distribuidos,

para poder

lograr un mejor acomodamiento de partículas y a su vez una mayor reducción de vacíos. Agregar agua en Factores de % del peso de la muestra para que los rangos sean adecuadas.

148


XII. PERMEABILIDAD

149


PERMEABILIDAD

1. INTRODUCCION:

La permeabilidad es la facilidad con la que un fluido se mueve a través de un medio poroso. Existen diferentes formas de ensayo que pueden agruparse en tres: ensayos de permeabilidad en calicatas, en sondeos y en pozos. En cualquier caso, se obtiene la permeabilidad media de la zona afectada por el ensayo. Con determinadas disposiciones de ensayo, es posible obtener datos que permitan la estimación de estas razones, pero en general es un factor desconocido en la interpretación del ensayo. Esta presencia de agua en la masa de suelo, es uno de los factores de mayor importancia que incide en las propiedades ingeníenles del suelo. Se considera que los suelos y rocas en general tienen una permeabilidad media o cierto grado de permeabilidad, considerándose a este flujo del agua a través de los poros, vacíos, discontinuidades o fisuras como laminar, es decir un flujo no turbulento.

2. OBJETIVO ESPECÍFICOS:

El presente ensayo de permeabilidad se realizo con la finalidad de estudiar el flujo del agua a través de un suelo como medio poroso y determinar la cantidad de infiltración subterránea.

Aprender a determinar el coeficiente de permeabilidad por los métodos explicados en clase; (laboratorio y gabinete).

Saber las

pautas, procedimientos y/o conceptos previos para desarrollar el

ensayo de permeabilidad, por ser este el más efectivo.

La permeabilidad de los suelos tiene también un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en las construcciones.

150


3. MARCO TEORICO

La permeabilidad representa a la velocidad que un fluido que puede pasar a través de los poros de un sólido. Si el suelo tiene una alta permeabilidad, el agua de lluvia será absorbida fácilmente. Si la permeabilidad es baja, esta tendera ha acumularse sobre la superficie si existe un desnivel en la misma.

Tenemos como concepto previo que la permeabilidad es la capacidad de un suelo para conducir agua cuando se encuentra bajo un gradiente hidráulico. Esta propiedad depende de la densidad del suelo, del grado de saturación y del tamaño de las partículas. Los suelos de granos gruesos son altamente permeables y tienen coeficientes altos de permeabilidad; los suelos de granos finos son un caso contrario

151


CUADRO DE RANGOS PARA LOS VALORES DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD:

La permeabilidad del suelo suele medirse en función de la velocidad del flujo de agua a través de éste durante un período determinado. Generalmente se expresa o bien como una tasa de permeabilidad en centímetros por hora (cm/h), milímetros por hora (mm/h), o centímetros por día (cm/d), o bien como un coeficiente de permeabilidad en metros por segundo (m/s) o en centímetros por segundo (cm/s).

Valores De Permeabilidad De Varios Suelos (K = cm/seq.)

Grava limpia

10

Arena limpia mezclada con grava

10-1-10-3

muy permeable

Arena muy fina mezclada con limo

10-3-10-5

poco permeable

Morenas glaciares depósitos de arcilla

10-5-10-7

casi impermeable

Arcillas homogéneas

10-7-10-9

impermeable

TIPOS DE SUELO: Las siguientes cinco características tienen influencia sobre la permeabilidad: Tamaño de Partículas Relación de vacíos Composición Estructura Grado de Saturación

152


MÉTODOS DIRECTOS:

Permeámetro de carga constante.

Permeámetro de carga variable.

Prueba directa de los suelos en lugar.

MÉTODOS INDIRECTOS:

Cálculos a partir de la curva granulométrica.

Cálculos a partir de la prueba de consolidación.

Cálculo con la prueba horizontal de capilaridad.

153


4. MATERIALES Y EQUIPOS:

1 tubo de 2 pulgadas de diámetro y 1 metro de longitud

Wincha

Cronometro

Libreta de campo

Varilla de madera de 1.5m

Manguera

Balde

Barreta

Pico

Pala

154


5. PROCEDIMIENTO

PRUEBA DIRECTA DE LOS SUELOS EN EL LUGAR

Se realiza la excavación de una calicata con dimensiones 1m x 1m x 1m, esta se debe ubicar colindantemente a las calicatas hechas al inicio del estudio. Cumpliendo con este primer paso excavamos un hueco en el fondo de nuestra calicata de 30 cm de diámetro y 30 cm de profundidad, realizando la limpieza respectiva. Se procede ha saturar el terreno durante un periodo de aproximadamente 4 a 8 horas a más. Se introduce un tubo de 1m. de largo y de un diámetro de 2” en posición vertical asentándolo bien en el hoyo de 30 cm. de profundidad de la base de la calicata. Posteriormente se llena el tubo de agua y por espacio de dos horas más ó menos esperar que el suelo se sature alrededor del extremo inferior del tubo. Pasada las dos horas, se inicia el ensayo llenando el tubo completamente y tomando el tiempo en que desciende el agua en espacios determinados de tiempo, el descenso del agua se verifica introduciendo una varilla de madera y constatando que el agua haya filtrado completamente. Este procedimiento se sigue repitiendo hasta que los tiempos en que demora el descenso del agua se repita y sea constante, para poder trabajar permeabilidad en cálculos de gabinete.

155


PERMEÁMETRO DE CARGA CONSTANTE

Primero elegimos el estrato con el que vamos a trabajar y extraemos la muestra de los costalillos. Luego adherimos dicha muestra en el permeámetro (tubo de 2” de diámetro); con ayuda de un cucharón metálico.

Por la manguera principal del Permeámetro, comenzaremos a vaciar el agua y este volumen deberá ser constante, con ayuda de un embudo.

Al pasar el caudal por las mangueras secundarias; se esperara unos minutos a que sus alturas correspondientes sean constantes.

Para finalizar tomaremos los datos de volumen y tiempo; para poder hallar el caudal que pasó a través del permeámetro de carga constante; con ayuda del recipiente con medidas conocidas y el cronómetro.

156


6. CALCULOS:

Para la determinación de la permeabilidad de los suelos se requiere de empleo y aplicación de las siguientes formulas.

Donde

K: coeficiente de permeabilidad Q: Cc de agua puesta en cada intervalo R: radio interior del tubo en cm. H: altura del agua en el tubo. T: intervalo de observación en segundos.

CALCULO A PARTIR DE LA CURVA GRANULOMETRICA:

Este metodo es basado en la formula clasica de Allen Hazen (1982)

Donde:

K: coeficiente de permeabilidad. D10: el diámetro efectivo.

157




: Estudio de Suelos

UBICACIÓN


SUPERVISION


ENSAYO

: Permeabilidad.

GRADO DE PERMEABILIDAD

VALO DE K (cm/seg)

TEXTURA DEL SUELO

Elevada

superior a 10- 1

grava media o gruesa

Media

10-1 - 10-3

grava fina, arena media a fina, duras

Baja

10-3 - 10-5

arena muy fina, SM limos a loes

Muy baja

10-5 - 10-7

limos densos, ML, arcillas, CL

menor de 10-7

CL a CH homogéneas

Prácticamente impermeable

158


Intervalo Min. de tiempo (seg.) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 102 105 108 111 114 117 120 123 126

180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180

cm.

volumen (cm3)

h (cm.)

97,1 94,6 92,6 90,6 88,3 85,9 83,9 81,9 79,9 77,9 75,9 73,9 72,4 71,4 69,8 68,4 66,9 65,5 64 62,7 61,4 60,2 58,9 57,7 56,4 55,2 53,8 52,6 51,4 49,9 48,8 47,8 46,5 45,3 43,9 42,7 41,3 40,3 39,5 38,5 37,4 36,4

1968,02 1917,35 1876,82 1836,28 1789,66 1741,02 1700,49 1659,95 1619,41 1578,88 1538,34 1497,81 1467,40 1447,14 1414,71 1386,33 1355,93 1327,55 1297,15 1270,80 1244,46 1220,13 1193,79 1169,46 1143,12 1118,79 1090,42 1066,10 1041,78 1011,37 989,08 968,81 942,46 918,14 889,77 865,44 837,07 816,80 800,59 780,32 758,02 737,76

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

159

129 132 135 138 141 144 147 150 153 156 159 162 165 168 171 174 177 180 183 186 189 192 195 198 201 204 207 210 213 216 219 222 225 228 231 234 237 240 243 246 249 252 255 258 261 264

180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180

35,7 34,7 33,5 32,6 31,6 30,8 29,8 28,7 27,8 26,8 26,5 25,7 24,9 23,8 22,6 22,5 22,3 21,5 20,5 19,8 19,1 18,5 17,7 16,6 16,3 15,7 15 14,1 13,5 12,6 12 11,5 10,9 9,6 9,2 8,9 8,2 7,9 7,4 7,1 6,4 6 5,5 5,2 4,7 5

723,57 703,30 678,98 660,74 640,47 624,25 603,99 581,69 563,45 543,18 537,10 520,89 504,67 482,38 458,06 456,03 451,98 435,76 415,49 401,31 387,12 374,96 358,74 336,45 330,37 318,21 304,02 285,78 273,62 255,38 243,22 233,08 220,92 194,57 186,47 180,39 166,20 160,12 149,98 143,90 129,72 121,61 111,47 105,39 95,26 101,34

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100


267 270 273

180 180 180

3,8 3,5 3,1

factor K =

77,02 70,94 62,83

100 100

276 279

180 180

2,9 2,6

58,78 52,70

100

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD 52,6968 = 2,096 * 10-4 cm./seg. 5,5 * 2.54 * 100 * 180

CALCULO DE MAGNITUD DE INFILTRACION:

Q=K*I*A Donde:

Q: volumen de agua K: factor de permeabilidad I: pendiente hidráulico o carga hidráulica A: área considerada Q = (2.096 x 10-4) x (1) x (10000) Q = 2.096 cm3 / seg.

160

100 100


7. CONCLUSIONES: El ensayo de permeabilidad nos resultó 2,096 x 10-4 cm / seg. Y su clasificación es: Baja Permeabilidad

“Arena muy fina, limos a loes”, sin embargo nuestra clasificación del suelos pertenece a un suelo limoso de baja plasticidad.

10-3 - 10-5

Con respecto al tiempo de filtración para el ensayo de permeabilidad, se opto por considerar intervalos el tiempo en que totalmente filtraba el agua, esto se realizo debido a que al principio filtraba en segundos. El valor hallado en la Magnitud de la Infiltración es de q = 2.096 cm3/seg. lo que indica que por cada segundo el suelo absorbe 2.096 cm3 de agua. Al tener este suelo baja permeabilidad, el agua de lluvia tenderá a acumularse o a correr sobre la superficie una vez saturado, según la pendiente que presente; a diferencia de un suelo muy permeable que absorberá el agua con mayor facilidad. Aproximadamente nos tomó 8 horas para lograr saturar el suelo y luego proceder a realizar las mediciones del ensayo. La permeabilidad se ve afectada por diversos factores como: la relación de vacíos, la temperatura del agua y la estructura del suelo.

161


8. RECOMENDACIONES:

Se recomienda tener mucho cuidado con los apuntes ya que esto determinara el éxito de nuestro ensayo. Es recomendable saturar el terreno con anticipación para que las lecturas se den de una manera más efectiva; y un mínimo de 8 horas a más. Utilizar una varilla de madera con el propósito de hacer más exacta ia medición del descenso del agua. Tomar el debido cuidado con el ensayo ya que son resultados muy importantes cuya determinación correcta es fundamental en mecánica de suelos. Tendrá que mantenerse la temperatura de agua constante ya que se ha comprobado que al variar las temperaturas pueden existir intercambios en el ensayo. Se recomienda saturar el suelo por un tiempo prudencial en la zona de estudio ya que esto facilitará el ensayo de permeabilidad. Es recomendable tener más de un cronometro para la toma del tiempo. Tomar diferentes lecturas en lapsos de tiempos variados, para obtener un promedio y así trabajar con medidas estándar.

162


XIII. DENSIDAD MINIMA

163


DENSIDAD MINIMA

1. OBJETIVOS:

Determinar el valor de la densidad mínima del suelo a partir de la muestra extraída de la zona en estudio. Conocer los métodos comúnmente utilizados para determinar la densidad mínima. Tener conocimiento teórico y práctico de este ensayo.

2. MATERIALES Y EQUPOS:

Balanza electrónica. Proctor de diámetro de 4” Brocha Varilla enrasadora. Tara Regla metálica.

3. PROCEDIMIENTOS:

Primeramente pesamos el molde sin la arena. Procedimos a llenar el molde con la muestra de cada estrato y luego con una regla, se debe retirar el exceso de material con el máximo cuidado. Seguidamente nivelamos la muestra a la altura de molde. Pesamos el molde más la muestra de cada estrato y con el valor conocido del volumen del molde determinamos la densidad mínima seca del suelo. Utilizar la menor densidad obtenida como valor de la densidad mínima del suelo.

164


Para calcular la densidad mínima del suelo mínima del suelo utilizaremos la siguiente formula:

Donde:

Mm = Peso del molde (grs.) W1= Peso del molde más el suelo (grs.) Vm= volumen del molde (cc.)

165



PROYECTO

: Estudio de Suelos

ENSAYO

: DENSIDAD MINIMA

UBICACIÓN


SUPERVISION


CALICATA Nº 01

PESO DEL MOLDE VOLUMEN DEL MOLDE PESO MOLDE + MUESTRA PESO DE LA MUESTRA DENSIDAD MINIMA PROMEDIO

DENSIDAD MINIMA gr. 4090,00 4090,00 cc. 980,55 980,55 gr. 5159,00 5174,00 gr. gr/cc.

1069,00 1,09

166

1084,00 1,11

4090,00 980,55 5169,00

4090,00 980,55 5175,00

4090,00 980,55 5171,00

1079,00 1,10 1,10

1085,00 1,11

1081,00 1,10



PROYECTO

: Estudio de Suelos

SUPERVISION


UBICACIÓN


ENSAYO

: DENSIDAD MINIMA

CALICATA Nº 02

PESO DEL MOLDE VOLUMEN DEL MOLDE PESO MOLDE + MUESTRA PESO DE LA MUESTRA DENSIDAD MINIMA PROMEDIO

DENSIDAD MINIMA gr. 4482,00 4482,00 cc. 990 990 gr. 5535,00 5545,00 gr. 1053,00 1063,00 gr/cc. 1,06 1,07

167

4482,00 990 5529,00 1047,00 1,06 1,07

4482,00 990 5543,00 1061,00 1,07

4482,00 990 5534,00 1052,00 1,06


4. CONCLUSIONES

Se logró obtener la densidad mínima seca a partir de la muestra extraída sin mayores dificultades. Existe una diferencia notoria entre los valores de densidad mínima seca y los resultados obtenidos en el ensayo de compactación El resultado depende de que no se le aplique mucha fuerza a la muestra en el molde. El valor de la densidad mínima seca en la Calicata 1 fue de 1.1 gr/cc. Y de la calicata 2 de 1.07 gr/cc lo cual indica que se hizo adecuadamente el ensayo ya que no tiene que resultar mayor que la densidad en el ensayo de "Densidad in situ". El suelo se presenta suelto por el bajo contenido de humedad que presenta y por el bajo grado de acomodo de sus partículas. El valor de la densidad Mínima de un suelo, estará dado por el mayor valor obtenido entre los métodos secos y húmedos.

168


5. RECOMENDACIONES

El molde que se utiliza para este ensayo debe ser el pequeño ya que tenemos arena limosa y esto ayudara a obtener un mejor resultado.

Cuanto menor sea la altura del añadido de arena limosa en el molde, obtendremos un resultado de densidad mínima seca menor y así también obtendremos una mínima compactación.

Usando el cono de densidad se pueden obtener resultados más satisfactorios de densidad mínima seca.

Se recomienda que para el ensayo de densidad mínima no humedecer la muestra mantenerlo en su estado natural.

Se recomienda tener todas las herramientas necesarios para realizar un buen ensayo.

169


XIV. ESFUERZOS VERTICALES

170


ESFUERZOS VERTICALES

1. INTRODUCCION:

Este ensayo trata acerca del problema de la distribución de los esfuerzos en la superficie de un suelo a todos los puntos de su masa. Los cálculos nos proporcionarán el orden de magnitud de los distintos estratos para obtener sus esfuerzos verticales, efectivos y presión de poros de cada uno de ellos, e interpretar estos datos de cada uno de los estratos del suelo en el que estamos trabajando.


Calcular y graficar el esfuerzo permisible por metro cuadrado del área de estudio.

Lograr conocer la presión de poros, si existiera nivel freático; y de esta manera conocer el esfuerzo efectivo.

Determinar si la zona en estudio; es apta para una construcción; y el numero de pisos que se podrá elaborar.

171


3. MARCO TEÓRICO:

Para explicar el comportamiento ingenien I de los suelos; es necesario comprender el concepto de esfuerzos de la masa del suelo, los esfuerzos que actúan sobre el suelo y; cómo estos se relacionan con los esfuerzos desarrollados dentro de la estructura del terreno.

ESFUERZO Y DEFORMACIONES EN UNA MASA DE SUELO

Principio de esfuerzo efectivo

Esfuerzo en un punto de una masa de suelo, análisis bidimensional de esfuerzo, circulo de Mohr. Esfuerzos debidos al propio peso. Esfuerzo debidos a cargas aplicadas.

Bulbo de esfuerzo. Asentamientos basados en la teoría de elasticidad área rectangular con cargas uniformes distribuidas. Área circular con carga uniformemente distribuida.

172


4. MATERIALES Y EQUIPOS:

Calculos de densidad in situ. Alturas de los estratos. Clasificacion de los estratos.

5. PROCEDIMIENTOS: Realizar los cálculos respectivos para obtener el esfuerzo vertical y efectivos como también la presión de poros que es capas de resistir el suelo, mediante las alturas de los estratos y el peso específico de masa que se obtiene mediante la densidad in situ. Estos procedimientos se obtienen en gabinete realizando las formulas respectivas para resolver los estratos de las calicatas.

173


6. ESFUERZOS DE LOS SUELOS:

CALCULO:

Para obtener los esfuerzos verticales y efectivos como también la presión de poros de cada estrato, los hallamos a través del conocimiento de la densidad de cada uno de los estratos, los cuales ya hemos hallado en ensayos anteriores, y de las alturas de los mismos. Utilizamos las siguientes fórmulas:

Pe. : se obtiene de la densidad. H: a partir de la 0.00 m. hacia abajo.

σv

: esfuerzo vertical.,

µ

: presión de poros.

γ

: densidad.

H

: altura.

σe

: esfuerzo efectivo.

Los cálculos de esfuerzo se determinaran en gabinete con la siguiente fórmula.

σe = σv - µ pero como no tenemos nivel freatico NF= 0 por lo tanto la formula se reduce en: σe = σv

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PROYECTO

: Estudio de Suelos

ENSAYO

: ESFUERZOS VERTICALES

UBICACIÓN


SUPERVISION


Unidades

DENSIDAD DEL ESTRATO 3 tn/m

ESFUERZO VERTICAS 3 tn/m

PRESION DE POROS 3 tn/m

ESFUERZO EFECTIVO 3 tn/m

Formulas

Dato conocido

σv = γ x h

µ = γagua x h

σe = σ v - µ

CALICATA Nº 01

1,31

σv = 1,31 x 2.7 σv = 3.537

µ=1x0

σe = (1,31 x 2.7) - 0 σe = 3.537

σv = = 1,33 x 2.58 σv = 3.431

µ=1x0

CALICATA Nº 02

UN SOLO ESTRATO 1,33 UN SOLO ESTRATO

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µ=0

µ=0

σe = (1,33 x 2.58) - 0 σe = 3.431


DIAGRAMAS DE ESFUERZO VERTICAL

CALICATA Nº 01

CALICATA Nº 02

176


7. CONCLUSIONES

El esfuerzo efectivo total del suelos en la calicata 1 es de 3.5 tn/m2. El esfuerzo efectivo total del suelo en la calicata 2 es de 3.4 tn/m2. El suelo donde se realizaron las calicatas se tiene un esfuerzo vertical promedio de 3.5 tn/m2, por lo que es capaz de soportar sin problema construcciones de hasta 2 pisos (considerando el peso de la construcción de 1.5 tn/m2 de cada nivel). Este resultado preliminar puede ser utilizado cuando no se cuente con estudios especializados que garanticen la resistencia verdadera del terreno, cuando se retire el material del terreno. El promedio del esfuerzo vertical del suelo analizado es de 3.5 TN/m2, el cual nos indica la relación de carga que puede soportar como máximo, si excedemos esta relación podría ocurrir un asentamiento en la construcción y deslizamiento alrededor del terreno. Se puede concluir que el esfuerzo vertical es la fuerza máxima que soporta el terreno, en una determinada área. Los resultados obtenidos de ambas calicatas tienen resultados similares, concluyendo que el suelo tiene el mismo esfuerzo vertical. Ya que no se encontró el Nivel Freático, la presión de poros en ambas calicatas es CERO, por lo tanto el esfuerzo efectivo es igual al esfuerzo vertical. El esfuerzo vertical nos ayuda a tener la altura de presión crítica, esto nos serviría para el diseño de muros de contención o gravedad.

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8. RECOMENDACIONES

Para obtener buenos resultados de los esfuerzos de cada estrato debemos de tener mucho cuidado en la toma de datos de cada uno, como la densidad y altura.

En casos donde no se tenga el dato del peso especifico de algún estrato, podemos utilizar diferentes fórmulas convenientes para poder hallarlo.

Al momento de usar las fórmulas debemos tener en cuenta si nuestro suelo es saturado o parcialmente saturado.

Es necesario realizar un buen ensayo de densidad In situ ya que el cálculo de esfuerzos depende mucho de este dato.

Al encontrarse nivel freático debe realizarse correctamente los cálculos puesto que éste variaría los resultados de esfuerzo vertical del estrato así como el esfuerzo efectivo.

Realizar siempre un gráfico de altura vs. esfuerzo, ya que te permite entender mejor la distribución de la fuerza vertical a lo largo de la altura de la calicata.

178


PANEL FOTOGRAFICO

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DENSIDAD IN SITU

CONO DE DENSIDAD IN SITU

HUECO DE 10 cm DE ALTURA.

MUESTRAS EN BOLSAS HERMETICAS

180


CONTENIDO DE HUMEDAD

MUESTRAS EN BOLSAS HERMETICAS.

MUESTRAS AL HORNO

SECADO EN COCINA DE LAS MUESTRAS

PESADO DE LA MUESTRA SECA

181


PROPIEDADES DE LOS SUELOS

TAMIZADO MALLA Nº 4

PESADO DE LA FIOLA

LLENADO CON AGUA

FIOLA CON LA MUESTRA

BAÑO MARIA

182


ANALISIS GRANULOMETRICO

TAMICES

PESO DE CADA TAMIZ

TAMIZADO DE FORMA CIRCULAR

PESADO DEL TAMIZ CON LA MUESTRA

183



Ensayo de L.L

Muestras para el ensayo

Pesado de las muestras húmedas

Cucharón de Casagrande

Muestras en el horno

Ensayo de L.L.

Ensayo de L.P.

184

muestra L. P.


COMPACTACION DE SUELOS

PESADO DEL PROCTOR

PESAMOS PROCTOR CON LA MUESTRA

ALTEREMOS LA HUMEDAD

COMPACTAMOS

MUETRA REPRESENTATIBA PESADA Y AL HORNO

185


DENSIDAD MINIMA

PESADO DEL PROCTOR

PROCTOR CON LA MUESTRA

ENSAYO DE DENSIDAD MINIMA

PESADO DEL PROCTOR CON LA MUESTRA

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PERMEABILIDAD

SE REALIZA UNA CALICATA DE 1m3 DE VOLUMEN

REALIZACION DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD

187


PLANOS

188

Estudio de Mecanica de Suelos(Upt)

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