Zonificacion de Suelos de Moquegua

UNIVESIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI .CIVIL

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ZONIFICACION DE SUELOS DE MOQUEGUA La ciudad de Moquegua se ha zonificado en cuatro zonas geotécnicas que representan adecuadamente el comportamiento de los suelos de fundación ante las solicitaciones extern externas. as. Cada Cada una de estas estas zonas zonas agrupa agrupa áreas áreas con caract caracterí erísti sticas cas geotéc geotécnic nicas as similares, variando desde la ona !, constituido por un terreno competente " con menores niveles de peligros ante fenómenos naturales, hasta la ona !# conformado por terrenos menos adecuados para la cimentación de edificaciones convencionales " con ma"ores niveles de peligros. La ciudad de Moquegua está emplazada en la parte media del valle formado por la conf conflu luen enci cia a de los los ríos ríos Moqu Moqueg egua ua,, $ora $orata ta " %uara %uaraca cane ne.. &n el 'rea 'rea de aflo afloran ran principalmente rocas sedimentarias " volcánicas. Las rocas sedimentarias pertenecen a la formación Moquegua donde prevalecen areniscas " lodolitas con contenidos de sales, con capas capas de arcili arcilitas tas de color color marrón marrón localment localmente e conoci conocido do como como (Moro (Moro moro) moro) que es vulnera*le a la presencia del agua. &n la part parte e *a+a *a+a del del vall valle e prev preval alec ecen en los los sedi sedime ment ntos os grue grueso soss de grav gravas as aluvi aluvial ales es depositadas por los ríos que atraviesan la zona. &l relieve del valle es llano limitado por terrenos escarpados. &n Moquegua tenemos variedad de suelos distri*uidos en diferentes zonas, sí tenemos -uelos ravosos en las orillas del río $umilaca, eropuerto, parte alta de -amegua " Cerrrillos. -uelos finos, renas Limosas " arcillosas en la ma"or parte de la Ciudad, $al como se descri*e en el siguiente cuadro/ &n la siguiente figura se aprecia la distri*ución espacial de los suelos.

MECANICA DE SUELOS II

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Fig. 9 Mapa de onificación eotécnica de La Ciudad de Moquegua Zona I II IIIA

Ubicación Ciudad de Moquegua C.0. Los 'ngeles Chen Chen 10ampas2 -an ntonio 1Llano2

IIIB

-an ntonio 1Cerro2

I

-an 3rancisco

Descripción ravas con matriz arenosa limosa ravas con matriz limosa rcillas Limosas con potencial expansivo rcillas limosas con alto potencia expansivo 4ellenos, suelos finos, pendientes ma"or grado.

ZONA I &sta zona está conformada por la parte consolidada de la ciudad. -uperficialmente presenta material de relleno constituido por arenas " gravas limosas medianamente compacta que en algunas zonas llegan hasta los 5.66 m de profundidad. &l terreno natural está conformado por gravas con matriz arenosa " limosa, de compacidad media suelta a densa. La capacidad portante del terreno para cimentaciones típicas varía de 7.5 8g9cm5 a 5.66 8g9cm5 para profundidades de cimentación de 7.66 a 7.56m. MECANICA DE SUELOS II

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ZONA II ona de deposición en forma de plano inclinado con pendientes de :; a <;, conformada por estratos de grava con matriz limosa " arenosa, de compacidad suelta a media. &n ciertas zonas se encuentran intercalaciones de tufos volcánicos. La capacidad portante para la cimentación superficiales a la profundidad de cimentación de 7.66 m, so*re el terreno natural varia de 7.5 8g9cm5 a 7.< 8g9cm5. &s recomenda*le no cimentar en el material de relleno generado durante la nivelación del terreno a menos que éste ha"a sido convenientemente conformado.

ZONA III A &l terreno de fundación está conformado por un material granular de compacidad media suelta, el cual en algunas zonas se encuentra cu*ierto por estratos de rellenos de poca potencia. -u*"aciendo a este material, en algunos casos a profundidades ma"ores a los =.66 m, se encuentran estratos de arcillas limosas " arenosas de *a+a plasticidad, que presentan un moderado potencial de expansión. La capacidad de carga admisi*le para estructuras de interés social varia de 7.6 8g9cm5 a 7.> 8g9cm5 a una profundidad de cimentación de 7.66 m. &n el dise?o de cimentaciones en estos tipos de suelos se de*e considerar la posi*ilidad de asentamientos diferenciales por un ligero comportamiento colapsa*le del material granular cementado, así como peque?os levantamientos por expansión de las arcillas limosas.

ZONA III B &l terreno de fundación está conformada por estratos de arcillas limosa " arena arcillosa, cu*iertos por un material gravoso de 7.6 m de espesor en promedio. &l material arcilloso tiene una consistencia rígida, *a+a humedad " alto potencial de expansión 1hasta 7@A de expansión li*re " cargas de expansión de =.:> 8g9cm5 2. La capacidad admisi*le para estructuras de interés social varia de 6.@ 8g9cm5 a 7.6 8g9cm5 en condiciones saturadas. &n esta zona el pro*lema de expansión de suelos es severo, por lo que se de*e considerar su efecto en las cimentaciones para evitar el agrietamiento de las edificaciones.

ZONA I


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&sta zona está conformada por relleno superficial de material gravoso con matriz limosa, cu"o espesor varía de 6.56 m a 5.66 m, segBn su u*icación topográfica. &l material su*"acente está constituido predominantemente por gravas limpias, limosas " arcillosas, " en algunas zonas por arcillas limosas con propiedades expansivas. La topografía es *astante accidentada presentando pendientes ma"ores a los <6;, lo cual es un elemento desfavora*le para su uso como área ur*ana. &sta zona es propensa a sufrir grandes amplificaciones sísmicas por efectos topográficos " posi*les pro*lemas de inesta*ilidad de taludes

DIS!"IBUCION DE #"ESIONES Cuando se aplica una carga en la superficie de una masa de suelo, su estado tensional original se modifica, originándose un aumento de las presiones " produciéndose asentamientos en la superficie del terreno.


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&l análisis de la distri*ución de tensiones o presiones estructurales en la masa de suelo se ha desarrollado utilizando la $eoría de la &lasticidad, dado que la compro*ación experimental de los resultados o*tenidos con la misma, tanto en arenas como en arcillas, ha demostrado que resulta compati*le " acepta*le.

!EO"IA DE BOUSSINESQ &ntre las fórmulas que aplican la teoría de la elasticidad para calcular las tensiones en el suelo de*ido a cargas exteriores la más utilizada es la de oussinesq, en donde al suelo se lo supone como una masa homogénea, elástica e isótropa. $.%.& Carga concen'ra(a 0ara el caso de una carga concentrada Q aplicada en un punto  de la superficie, la tensión vertical en un punto , situado a una profundidad ) " apartado de la vertical de  una magnitud r , se calcula con la fórmula/

$.$.& Carga (is'rib*i(a MECANICA DE SUELOS II

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-i la carga está distri*uida so*re un área , dicha área puede descomponerse en peque?as partes de (A que soportan cargas concentradas (Q.

&ntonces dD producirá en el punto  una tensión vertical/

0ara o*tener la presión total ha" que integrar la ecuación so*re toda el área cargada.

M+'o(o gr,-ico (e Ne/ar0 -e *asa en determinar la tensión EFv *a+o el centro de un área circular cargada de radio 4.

Gonde 1 es la presión uniforme *a+o la superficie cargada e I la influencia que esa presión e+erce a una profundidad ) cuando se cu*re con ella un área circular de radio ". &l gráfico representa un con+unto de líneas situadas en la superficie del terreno, di*u+adas en escala de modo que la distancia AB sea igual a z. &l punto  se halla de*a+o del centro de los círculos concéntricos. &l gráfico se ha hecho en forma tal que una carga de MECANICA DE SUELOS II

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intensidad q, distri*uida so*re cualquiera de las su*divisiones, limitadas por dos rectas radiales " dos círculos ad"acentes produce una tensión EFv H 6,66>q en el punto . Cada su*división es un área de influencia 1de 6,66>2 para la tensión en el punto . La influencia !, es entonces función de 49z. -i !H6,7 I 4H6,5q. -i se toma EFv H 6,5q para el mismo punto  a la profundidad z se requiere un círculo cargado de 6,=z. Ge esta manera vamos a tener un EFv H 6,5q. Duiere decir que la corona circular ahora agregada produce otro EFv H 6,7q. -i nuevamente dividimos esta en 56 sectores, cada sector va a contri*uir con 6,7q956 H 6,66>q de influencia.

M2!ODO DE FADUM &l método de 3adum es mu" Btil cuando las áreas por analizar son rectangulares o cuadradas, "a que es posi*le aplicar las fórmulas prácticamente de forma directa.  pesar de esto, el método tiene cierto grado de limitación porque en el caso de tener áreas irregulares, es mu" comple+o dividirlas en cuadrados, " esto a su vez alarga de manera inoficiosa el cálculo de presiones en el suelo. Cuando es necesario realizar el cálculo de áreas tanto regulares como irregulares, el método de la carta de influencia de JeKmar presenta mu" *uenas aproximaciones así como facilidad al momento de graficar el área por analizar, "a que solo *asta con di*u+arla a la escala impuesta " efectuar algunas operaciones aritméticas. &n el caso de necesitar un cálculo más exhaustivo " preciso que el proporcionado por 3adum o el método de la carga puntual, es recomenda*le aplicar el método trapezoidal aproximado de*ido a que evalBa el área total como peque?as áreas infinitesimales en donde actBan cargas puntuales en su centro. na venta+a significativa de este modelo de análisis es que mientras más áreas infinitesimales existan, ha*rá una me+or estimación de los esfuerzos en cualquier punto de la masa de suelo.


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ENSA3O DE CONSOLIDACION &l principal o*+etivo de este estudio es determinar los parámetros necesarios para calcular los hundimientos por consolidación " los tiempos en que estos se producen. &l aparato utilizado para realizar este ensa"o se denomina &dómetro " aplica el principio introducido por $erzaghi de la compresión de una muestra, generalmente indeformada, de altura peque?a con relación al diámetro, confinada lateralmente por un anillo rígido " colocado entre discos porosos. -i las condiciones reales correspondieren a una situación de estrato semiNa*ierto se emplea entonces un solo disco poroso.  pesar de lo peque?o de las muestras, el rozamiento que se desenvuelve entre el suelo " la pared del anillo durante el ensa"o constitu"e una causa de error aunque no importante. -e ha notado que la fuerza de rozamiento lateral alcanza valores de orden del 76A a 56A de la presión vertical aplicada.


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&l anillo rígido procura reproducir en el la*or atorio lo que ocurre en la naturaleza, donde l a deformación lateral de la masa de suelo solicitado por la carga, es impedida por la restante parte del macizo terroso que la envuelve. La carga es aplicada so*re la piedra porosa superior por medio de un disco metálico rígido " la compresión es medida con el auxilio de un micrómetro con sensi*ilidad de 6.67mm.

EQUI#O • • • • • • • • • •

Consolidómetro 1&dómetro2 nillo 0iedras porosas rasa o aceite Micrómetro Cronómetro Cápsulas de %umedad alanza $ermómetro &quipo tallador de muestras

!2CNICA DEL ENSA3O La prue*a de consolidación se realiza usando especímenes de O,=: cm. de diámetro " 5,>cm. Ge espesor. Las muestras no distur*adas o remoldeadas. La muestra no distur*ada es tallada " colocada en el anillo " luego colocada en el Consolidómetro. &s necesario conocer la deflexión del aparato, *a+o una de las cargas a utilizarse. 0ara ello se ensam*la el aparto igual que para un ensa"o regular pero sin suelo " se colocan las dichas cargas, midiendo las deflexiones 1llamadas (deflexiones del aparato)2. Jo se de*e olvidad incluir el papel filtro, el cual impide impregnación de material en las piedras porosas. -e realiza el ensa"o aplicando cargas verticales que van siendo gradualmente aumentadas, generalmente segBn una progresión aritmética de razón igual a 5. Cada estado de carga de*e permanecer el tiempo suficiente para permitir la deformación total de la muestra, registrándose durante el mismo " a intervalos apropiados 17>), :6), 7P, 5P, =P, @P, 7OP, :5P2 " luego a intervalos ar*itrarios las indicaciones del micrómetro. l finalizar el ensa"o se tienen tantas curvas de consolidación como escalones de carga aplicados. ntes de aplicar un nuevo escalón de carga, se registra el valor final de la deformación Con este dato, con la altura inicial " con peso seco de la muestra puede MECANICA DE SUELOS II

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determinarse el valor de la relación de vacíos correspondiente al escalón de carga en cuestión. &ste proceso se repite para cada incremento de carga. l final del ensa"o se tiene para cada uno de ellos, un valor de relación de vacíos ", con estos datos se puede trazar una gráfica en la cual en las a*scisas se colocan los valores de presiones 1carga so*re el área de la muestra2 correspondientes a cada escalón de carga en escala logarítmica, " en las ordenadas las relaciones de vacío correspondientes &sta curva es llamada la curva de compresi*ilidad

DE!E"MINACION DE LA CA"GA DE #"ECONSOLIDACION

Geterminación de la carga de preconsolidación segBn Casagrande 7. Mediante inspección visual determina el punto  que corresponde al punto de ma"or curvatura. 0ara ello es *ueno recordar que la curvatura es inversamente proporcional al radio de curvatura, o sea que es equivalente a *uscar el punto de mínimo radio de curvatura de la curva.

5. Gel punto  trazar una recta horizontal (h) " otra recta tangente a la curva en dicho punto llamada (t).


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:. $razar la *isectriz del ángulo formado por las rectas (h) " (t) que pasa por el punto , semirrecta (*).

=. 0or ultimo determinar el punto , como la intersección de la recta * " la prolongación del tramo recto de la curva del ensa"o. La a*scisa del punto  corresponde al valor de la carga o presión efectiva de preconsolidacion


σ ' C

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ASEN!AMIEN!OS #O" CONSOLIDACI4N SECUNDA"IA

Como se ha indicado, la consolidación primaria es considerada el asentamiento producto de la transferencia del incremento de esfuerzo en exceso de la hidrostática, al esfuerzo efectivo del suelo. -e considera que en los suelos orgánicos o inorgánicos altamente compresi*les, el asentamiento conocido como flu+o plástico, de*ido al a+uste plástico de la estructura del suelo, es conocido con el nom*re de Consolidación -ecundaria, " teóricamente se sucede después de la consolidación primaria 1aunque algunos investigadores indican que una parte de la consolidación secundarias, se da al mismo tiempo de la consolidación primaria2N&n algunos suelos inorgánicos 1arcillas "9o limos2 el asentamiento por consolidación secundaria es mu" peque?o " no tiene importancia, sin em*argo en suelos orgánicos como tur*as o en suelos inorgánicos altamente compresi*les estos asentamientos pueden ser relativamente considera*les. &n la gráfica de relación de vacíos Q tiempo 1en escala logarítmica2, se puede ver que el tramo de consolidación secundaria es prácticamente una línea recta con una pendiente 1negativa2 poco inclinada. &l índice de compresión secundaria CR, es la pendiente de la línea 1prácticamente recta2 de tramo de consolidación secundaria, " se puede definir como/ MECANICA DE SUELOS II

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Como el asentamiento se puede determinar con la siguiente formula

-u*stituimos Se para determinar la fórmula del asentamiento por consolidación secundaria.

&n donde ep, la relación de vacíos final de la consolidación primaria " la inicial de la consolidación secundaria. &l asentamiento por consolidación secundaria es más importante que por consolidación primaria en suelos orgánicos " en suelos inorgánicos altamente compresi*les. &n arcillas inorgánicas preconsolidadas, el índice de compresión secundaria es mu" peque?o " tiene una menor importancia práctica. La tasa de compresión secundaria respecto a la primaria para un espesor dado del estrato de suelo es dependiente de la razón del incremento de esfuerzo respecto al esfuerzo efectivo inicial. 0ara tasas peque?as la tasa de la compresión secundaria respecto a la primaria es ma"or.


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