Zonificación de Los Suelos de Moquegua

UNIVERSIDAD JOSÉ CARLOS MARIÁTEGUI

Carrera Profesional de Ingeniería Civil

MECÁNICA DE SUELOS I

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Suelos del distrito de Moquegua

Catedrático: Ing. Flores Pauro Rene

Trabajo presentado por: Mamani Anquesi Betty (152021008P)

Moquegua, lunes 11 de septiembre del 2017.

UNIVERSIDAD JOSÉ CARLOS MARIÁTEGUI - 2017

INTRODUCCIÓN La ciudad de Moquegua se sitúa en el Cinturón de Fuego del Pacífico, una zona de alta actividad sísmica. El 23 de junio del 2001 a horas 15:33, ocurrió un movimiento sísmico de Magnitud M S = 8.2 en la escala Richter, el cual alcanzó una Intensidad de VIII grados en la escala Mercalli Modificada en la ciudad de Moquegua. Luego de este desastre se vio la necesidad de reubicar las áreas que fueron devastadas por este evento y que presentan un alto peligro ante fenómenos similares. La evaluación de toda la información obtenida y analizada en estudios e investigaciones realizadas con anterioridad, por los años 2003-2004, ha permitido definir cuatro zonas geotécnicas en la ciudad de Moquegua, de acuerdo a las características físico mecánico y dinámico de los suelos de fundación, las cuales se mostrarán a lo largo del presente trabajo encargado. Las investigaciones anteriormente mencionadas fueron realizadas con la finalidad de tener una herramienta para una planificación ordenada de la ciudad de Moquegua y tratar de revenir perdidas mayores por efectos sísmicos, así como por causas del suelo de fundación. Tiene por ello el propósito de establecer y definir zonas con características geotécnicas similares, evaluando el nivel de peligro al que se encuentra expuesto las edificaciones en cada una de ellas. Se conocerá más sobre la geología de los suelos de Moquegua, así como también algunos criterios a evaluar los mismos con propósito de urbanización.


CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS Geológicamente la zona de estudio está ubicada en la Región Sur Occidental de los Andes y la Llanura costanera, a una altura promedio de 2,200 m.s.n.m. (Provincia de Mariscal Nieto). Específicamente esta zona se encuentra entre el flanco andino y la llanura costanera, de los cuales el primero está conformado por rocas volcánicas del cretáceo superior y del terciario inferior, siendo denominado como grupo Toquepala; y la segunda está constituida por rocas sedimentarias del terciario superior, denominada como Formación Moquegua. El grupo Toquepala está compuesto por riolitas, andesitas, dacitas y flujos piroclásticos (Formación Toquepala), mientras que la Formación Moquegua está constituida por lutitas, areniscas arcósicas y limolitas (Moquegua Inferior); conglomerados y areniscas arcósicas y tufáceas (Moquegua Superior). La zona media de la ciudad de Moquegua está sentada sobre la formación “Moquegua Inferior” y la zona alta sobre la formación “Moquegua Superior”, la parte baja está ubicada sobre depósitos cuaternarios recientes.

Estructuralmente la Formación Moquegua tiene una suave ondulación que en conjunto se presenta como un extenso plano inclinado en la dirección Sur - Oeste, con un ángulo de 0° a 12° y con rumbo NO-SE. Muy próximo a la zona de estudio existe un sistema de fallamiento regional denominado Inkapuquio con rumbo NO-SE que transcurre paralelo al flanco andino; a su vez, por ser una geoforma escarpada con dirección coincidente al fallamiento, las laderas del Sur Oeste de los cerros Los Angeles, Estuquiña y Huarancane posiblemente sean la prolongación de dicha falla.


CRITERIOS PARA CALIFICAR LOS SUELOS CON FINES URBANOS Para que un terreno califique como apto para construcción, se deberá tener en cuenta los siguientes criterios a evaluar: 

Según la granulometría y textura: Los suelos son buenos cuando la mayoría de sus componentes son gruesos como las rocas, las gravas, grava arenosa y grava limosa, grava arenosa arcillosa y arenas gravosas. Son malos cuando son finos. En esta calificación se encuentran los suelos arenosos, suelos limosos y suelos arcillosos.

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Según el peso específico: Nos indica cuantos vacíos tiene en su interior; será más pesado cuando menos vacíos tenga. Esto también influye en su estabilidad. Entre mayor peso unitario de un suelo, mejor es la calidad de este. En Moquegua tenemos variedad de suelos distribuidos en diferentes zonas. Así tenemos suelos gravosos en las orillas del rio Tumilaca, Aeropuerto, parte alta de Samegua y cerrillos. Suelos finos arenas limosas y arcillas en la mayoría de la ciudad. Según el grado de consolidación o compactación: Los suelos firmes, compactos, consolidados y de buena calidad para edificaciones son duros y difíciles de excavar. Son suelos blandos y de baja calidad para la edificación, aquellos que son sueltos y fáciles de excavar. También aquellos suelos que hayan sido arrastrados por el viento o la lluvia, conocidos como material de relleno natural. Estos suelos no son buenos.

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Según el grado de saturación de agua: la presencia de agua influye en su estabilidad y puede cambiar su capacidad de carga y su comportamiento frente a sismos. Según el nivel freático superficial: La napa freática es la capa de agua subterránea y su nivel puede variar desde lo superficial a lo profundo. Cuando el nivel freático es superficial, es decir, a menos de dos metros de profundidad, en relación a la superficie del suelo, este suelo es malo. Pero su es muy profundo, entonces el suelo puede ser más estable.

Según la plasticidad, expansibidad y dispersibidad: Se refieren a la facilidad de cambiar su volumen con la presencia de agua. La mayoría de los suelos finos como: limos arcillas y sus combinaciones, se alteran en contacto con el agua convirtiéndose en suelos problemáticos o especiales, no aptos para la construcción. Suelos plásticos: es la propiedad por la cual el suelo al humedecerse, se deforma fácilmente y pierde totalmente su resistencia mecánica o capacidad de carga. Suelos expansivos: consiste en el aumento considerable de su volumen a consecuencia de cambios de humedad. Este fenómeno es propio de suelos con presencia de arcillas expansivas. En el caso de Moquegua Inferior conocido como “moro moro” constituida de arcillas expansivas de color beige y marrón claro que

aflora en gran parte del valle de Moquegua.


Suelos dispersivos: consiste en la separación de todos los componentes del suelo a consecuencia de humedad. El agua es el agente que produce este fenómeno al disolver las sales y forma escamas de suelos que se dispersan lámina tras lámina. Termina provocando el hundimiento de la superficie del suelo. Este fenómeno es propio de las zonas con las arenas arcillosas solubles denominadas Formación Moquegua Superior que tiene amplia distribución en el Valle de Moquegua.

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Influencia de la topografía en la estabilidad de suelos: los terrenos con pendientes pronunciadas son susceptibles a la ocurrencia de fenómenos como deslizamientos, derrumbes, amplificación sísmica, etc.

Clasificación de los suelos para fines urbanos en función de las propiedades y componentes del suelo El lugar más seguro para construir es aquel que cumpla todas las condiciones descritas en la siguiente tabla:


Características y propiedades de los componentes del suelo


INTERPRETACIÓN: En esta sección se da a comparar algunas de las características que debe tener un buen suelo para construcción. Rescatando que: Un buen suelo debe ser de textura gruesa y poseer variedad de tamaños en su granulometría, esto también se refleja en su peso específico, mientras más heterogéneo el suelo, mayor peso específico y mejores condiciones de uso. Así también el suelo debe ser firme y compactado, de difícil excavación; la presencia del nivel freático en este suelo debe estar a más de 2.5m por debajo de la superficie. El terreno debe estar libre de arcillas expansivas y arenas arcillosas solubles, ya que su presencia provocaría colapsos o hundimientos frente a una construcción. En Moquegua los terrenos no aptos para construcción estarían abarcando zonas de la Formación Moquegua Superior e Inferior, como el Valle de Moquegua y el CPM San Francisco. De forma más general se puede afirmar que la mayoría de terrenos en la ciudad de Moquegua no reúnen las condiciones óptimas para fines constructivos.

FACTORES QUE RESTRINGEN EL USO DEL SUELO PARA FINES URBANOS EN MOQUEGUA Los terrenos de Moquegua presentan un conjunto de factores que restringen y/o condicionan posibilidades de uso para fines urbanos. Entre los mas influyentes están los factores topográficos y factores geotécnicos.

FACTORES TOPOGRÁFICOS Se refiere a los terrenos inclinados, en laderas agrestes con fuertes pendientes que predominan en las zonas periféricas de la ciudad de Moquegua como: cerro El Siglo, San Francisco, Mariscal Nieto, San Antonio, quebradas de Chen Chen, entre otros. Según lo norma el Reglamento Nacional de Construcciones, NO SE DEBE CONSTRUIR EN TERRENOS INCLINADOS. Tan solo esta permitido en terrenos que no pasan de los 14 grados de inclinación siempre y cuando previamente se acondicione el terreno para garantizar su estabilidad.


INTERPRETACIÓN: Esto quiere decir que la mayor parte de terrenos en la ciudad de Moquegua no son aptos para la construcción de viviendas o edificaciones, teniendo restricciones topográficas por las marcadas inclinaciones y fuertes pendientes de las laderas.

FACTORES GEOTÉCNICOS Se refieren a las condiciones del suelo que determinan su baja capacidad de carga a la inestabilidad de los suelos ante la presencia de agua que le hace perder consistencia y le otorga alta vibración sísmica. Entre los casos más típicos de factores geológicos tenemos:

Caso 1: cuando presenta suelos finos blanquecinos o estructuras macro porosas. Identificación de suelos colapsables. Caso 2: cuando el terreno presenta suelos denominados “moro moro” o “Formación Moquegua”.

Caso 3: cuando el terreno natural ha sido alterado produciendo rellenos masivos. Investigaciones realizadas dan a conocer que la ciudad de Moquegua se ha zonificado en cuatro zonas geotécnicas que representan adecuadamente el comportamiento de los suelos de fundación ante las solicitaciones externas. Cada una de estas zonas agrupa áreas con características geotécnicas similares, variando desde la Zona I, constituido por un terreno competente y con menores niveles de peligros ante fenómenos naturales, hasta la Zona IV conformado por terrenos menos adecuados para la cimentación de edificaciones convencionales y con mayores niveles de peligros. 

ZONA I Esta zona está conformada por la parte consolidada de la ciudad, El Cercado, las urbanizaciones aledañas y el CPM Los Angeles, cuyas estructuras están cimentadas sobre el conglomerado de la Formación Moquegua Superior y la grava fluvio-aluvial del valle. Los terrenos de fundación de esta zona presentan las mejores características geotécnicas del área de estudio. Superficialmente presenta material de relleno constituido por arenas y gravas limosas medianamente compacta que en algunas zonas llegan hasta los 2.00 m de profundidad. El terreno natural esta conformado por gravas con matriz arenosa y limosa, de compacidad media suelta a densa. La capacidad portante del terreno para cimentaciones típicas varía de 1.2 Kg/cm2 a 2.00 Kg/cm2 para profundidades de cimentación de 1.00 a 1.20 m.


Se considera que la cimentación debe estar desplantada sobre terreno natural; es decir se deberá atravesar el estrato de relleno superficial que generalmente es heterogéneo y se encuentra en estado suelto. 

ZONA II Esta zona abarca el área denominada “Pampas de Chen Chen”. Zo na

de deposición en forma de plano inclinado con pendientes de 3° a 7°, conformada por estratos de grava con matriz limosa y arenosa, de compacidad suelta a media. En ciertas zonas se encuentran intercalaciones de tufos volcánicos. La capacidad portante para la cimentación superficiales a la profundidad de cimentación de 1.00 m, sobre el terreno natural varia de 1.2 Kg/cm2 a 1.7 Kg/cm2. Es recomendable no cimentar en el material de relleno generado durante la nivelación del terreno a menos que éste haya sido convenientemente conformado. 

ZONA III Conformada principalmente por el CPM San Antonio, y parte del Asentamiento Humano El Siglo. Esta zona de ah subdividido en dos zonas en función a la profundidad en que se encuentra el estrato de suelo arcilloso, que presenta características expansivas. Los valores de capacidad de carga admisible determinados para estas sub-zonas son las siguientes: ZONA III-A El terreno de fundación está conformado por un material granular de compacidad media suelta, el cual en algunas zonas se encuentra cubierto por estratos de rellenos de poca potencia. Subyaciendo a este material, en algunos casos a profundidades mayores a los 4.00 m, se encuentran estratos de arcillas limosas y arenosas de baja plasticidad, que presentan un moderado potencial de expansión. La capacidad de carga admisible para estructuras de interés social varia de 1.0 Kg/cm2 a 1.5 Kg/cm2 a una profundidad de cimentación de 1.00 m. En el diseño de cimentaciones en estos tipos de suelos se debe considerar la posibilidad de asentamientos diferenciales por un ligero comportamiento colapsable del material granular cementado, así como pequeños levantamientos por expansión de las arcillas limosas. - ZONA III-B Esta zona abarca la parte lateral del CPM San Antonio, ubicado al pie y en las laderas de loc cerros circundantes de esta zona urbana. El terreno de fundación está conformado por estratos de arcillas limosa y arena arcillosa, cubiertos por un material gravoso de 1.0 m de espesor en promedio. El material arcilloso tiene una consistencia rígida, baja humedad y alto potencial de expansión (hasta 18% de expansión libre y cargas de expansión de 4.35 Kg/cm2 ). La capacidad admisible para estructuras de interés social varia de 0.8 Kg/cm2 a 1.0 Kg/cm2 en condiciones saturadas. En esta zona el problema de expansión de suelos es severo, por lo que se debe considerar su efecto en las cimentaciones para evitar el agrietamiento de las edificaciones. -


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ZONA IV Abarca el área donde se ubica el CPM San Francisco. Esta zona está conformada por relleno superficial de material gravoso con matriz limosa, cuyo espesor varía de 0.20 m a 2.00 m, según su ubicación topográfica. El material subyacente esta constituido predominantemente por gravas limpias, limosas y arcillosas, y en algunas zonas por arcillas limosas con propiedades expansivas. La topografía es bastante accidentada presentando pendientes mayores a los 70°, lo cual es un elemento desfavorable para su uso como área urbana. Esta zona es propensa a sufrir grandes amplificaciones sísmicas por efectos topográficos y posibles problemas de inestabilidad de taludes.

INTERPRETACIÓN: De estos factores se puede rescatar que los suelos con mejores características geotécnicas resaltan sobre las zonas de El Cercado y CP Los Angeles. Seguidas las pampas de Chen Chen con medianas condiciones. Hasta el CPM San Antonio, que conforman áreas con comportamientos especiales teniendo un nivel de peligro moderado. Por último, los suelos que poseen las peores condiciones son los del CPM San Francisco teniendo un suelo con gran material arcilloso expansivo, muy poco recomendable para construcciones.


CONCLUSIONES 

La geología local muestra que la ciudad de Moquegua se encuentra asentada predominantemente sobre dos unidades geológicas, constituidas por las formaciones Moquegua Superior y Moquegua Inferior. La primera cubre la mayor parte del área de estudio y está constituida superficialmente por un suelo residual, de un espesor de 5 a 15 m aproximadamente, compuesto por gravas y arenas de compacidad suelta a media y en sectores compactos y cementados. La Formación Moquegua Inferior está conformada por lutitas, areniscas arcósicas, limolitas y arcillas cementadas de color marrón y marrón claro, altamente compactas. Existen además depósitos cuaternarios recientes, los cuales se dividen en depósitos residuales y transportados, estos últimos conformados por suelos coluviales, aluviales y fluviales.

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Las condiciones del terreno dadas por las características del suelo, la topografía y la geología son determinantes para la clasificación del suelo y debe servir para la ubicación de lugares seguros para construir.

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La mayor parte de terrenos en la ciudad de Moquegua no son aptos para la construcción de viviendas o edificaciones, teniendo restricciones topográficas por las marcadas inclinaciones y fuertes pendientes de las laderas.

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Los suelos con mejores características geotécnicas resaltan sobre las zonas de El Cercado y CP Los Angeles. Seguidas las pampas de Chen Chen con medianas condiciones. Hasta el CPM San Antonio, que conforman áreas con comportamientos especiales teniendo un nivel de peligro moderado. Por último, los suelos que poseen las peores condiciones son los del CPM San Francisco teniendo un suelo con gran material arcilloso expansivo, muy poco recomendable para construcciones.

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Si bien es cierto que el mayor peligro al que está expuesta la ciudad de Moquegua es la ocurrencia de eventos sísmicos, no se debe descartar la posibilidad de precipitaciones pluviales extraordinarias que también pueden generar grandes desastres en las áreas de las torrenteras y quebradas secas que han sido pobladas. Se recomienda prohibir y controlar el asentamiento en estas áreas.

Zonificación de Los Suelos de Moquegua

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