JOSÉ JULIO SERNAQUÉ SOSA

INGENIERO CIVIL REG. CIP N°85158

CODIGO OSCE Nº SO423919

ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS

INFORME TÉCNICO
SOLICITADO

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE GREGORIO PITA

PROYECTO

“RECONSTRUCCIÓN DEL TRAMO 2-59- CALLE SAN JOSE, DESDE

CALLE SAN JACINTO CERDAN HASTA LA QUEBRADA, DISTRITO
DE GREGORIO PITA – SAN MARCOS – CAJAMARCA”.

UBICACIÓN

DISTRITO : GREGORIO PITA

PROVINCIA : SAN MARCOS

REGION : CAJAMARCA

LAMBAYEQUE, ABRIL DEL 2018

AV. SAN JOSÉ 8 PUCALA

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CONTENIDO
I. GENERALIDADES
1. INTRODUCCIÓN
2. PROBLEMAS
3. OBJETIVOS
4. FUNDAMENTOS DEL DESARROLLO
II. INGENIERÍA DEL PROYECTO
1. GENERALIDADES
2. ÁREA DE ESTUDIO
2.1. UBICACIÓN
2.2. UBICACIÓN POLITICA
2.3. UBICACIÓN (COORDENADAS UTM)
2.4. VIAS DE ACCESO
2.5. CONDICIONES CLIMÁTICAS
3. CONDICIONES GEOLÓGICAS
3.1. GEOLOGÍA
3.2. EFECTO DE SISMO
4. ACTIVIDADES REALIZADAS
4.1. TRABAJOS DE CAMPO
4.2. TRABAJOS DE LABORATORIO
4.2.1. IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN
4.2.2. PERFIL ESTATIGRÁFICO
4.2.3. CONTENIDO DE SALES TOTALES
4.2.4. EXPANSIBILIDAD
4.2.5. PROCTOR MODIFICADO
4.2.6. CBR.
III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
IV. BIBLIOGRAFÍA
V. ANEXOS
VI. PANEL FOTOGRAFICO
VII. ENSAYOS DE LABORATORIO

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I. GENERALIDADES.

1. INTRODUCCIÓN
Se ha realizado la exploración y el muestreo, para determinar las propiedades físicas,
mecánicas e hidráulicas del suelo subyacente al proyecto: “RECONSTRUCCIÓN
DEL TRAMO 2-59- CALLE SAN JOSE, DESDE CALLE SAN JACINTO
CERDAN HASTA LA QUEBRADA, DISTRITO DE GREGORIO PITA – SAN
MARCOS – CAJAMARCA”
El estudio ha sido solicitado por la MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE
GREGORIO PITA, para ello se han realizado los trabajos de campo y laboratorio,
luego se han analizado e interpretado los resultados de los ensayos de laboratorio para
determinar la capacidad portante del suelo, así como el asentamiento que se presentará
cuando se construya el proyecto. También se han realizado los ensayos necesarios para
determinar los riesgos que presentarán a la estructura la presencia de agentes agresivos
y de expansión.

2. PROBLEMAS.-
- La construcción de estructuras sin estudios de suelos previos, trae consigo la
aparición posterior de problemas estructurales (asentamientos, rajaduras en muros y
losas, etc.).
- Para el diseño y para garantizar la seguridad y estabilidad de la estructura
“RECONSTRUCCIÓN DEL TRAMO 2-59- CALLE SAN JOSE, DESDE
CALLE SAN JACINTO CERDAN HASTA LA QUEBRADA, DISTRITO DE
GREGORIO PITA – SAN MARCOS – CAJAMARCA”, se ha contado con el
análisis de las investigaciones de campo y laboratorio, determinándose que en los
suelos de la zona en estudio, el humedecimiento puede ser repentino, proveniente de
la infiltración de canales de riego aledaños o de las lluvias en la zona, lo cual
mantiene húmedos los suelos a nivel de desplante de las estructuras, condición que
afecta las propiedades físico mecánicas de dichos suelos.

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3. OBJETIVOS.-
-El objetivo principal del estudio de suelos, comprende básicamente en conocer sus
características geomecánicas del terreno, que conforman las subrasante, a través del
cual también se podrá determinar las propiedades de esfuerzo y deformación, que
viene a ser el VALOR SOPORTANTE RELATIVO (CBR), para luego establecer
parámetros a fin de considerar el espesor de la capa de afirmado o base granular; el
mismo que debe ser capaz de soportar la fluencia del tráfico durante la vida útil
proyectada, con ello se podrá brindar a los usuarios un eficiente servicio de seguridad
y durabilidad.

4. FUNDAMENTOS DEL DESARROLLO.-

- El presente informe se fundamenta en:
 La necesidad del desarrollo de un programa de exploración de suelos como parte de
una obra de ingeniería civil.
 La aplicación correcta de ensayos de laboratorio, para determinar las características
del suelo.

II. INGENIERIA DEL PROYECTO

1. GENERALIDADES.-
- El comportamiento del suelo es determinante del buen o mal funcionamiento de los
pavimentos y, por lo tanto debe considerarse como parte integrante esencial del
sistema de fundación en los análisis y diseños. Los que además deben adelantarse de
conformidad con criterios de seguridad y deformaciones admisibles, similares a los
correctamente empleados en el diseño del pavimento. Destaca entonces la necesidad y
conveniencia de establecer con razonable precisión las condiciones y características
geotécnicas de la zona comprometida del subsuelo. Esta información esencial puede
obtenerse mediante técnicas de investigación en el terreno y en el laboratorio.

2. AREA DE ESTUDIO.-
2.1. UBICACION:
2.2. UBICACIÓN POLÍTICA.
Región : Cajamarca.
Departamento : Cajamarca.
Provincia : San Marcos.
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Distrito : Gregorio de Pita.

Localidad : Gregorio de Pita.
2.3. UBICACIÓN (COORDENADAS UTM).
Este : 813457.615
Norte : 9195096.588
Altitud : 2705 m.s. n.m.
- Limita al norte con el distrito de Celendín, al este con el distrito de Jose Sabogal, al
sur con el Distrito de Pedro Gálvez, y al oeste con el distrito de Cajamarca.
2.4. VIAS DE ACCESO.-
Cajamarca – Gregorio de Pita: El acceso a la zona del Estudio es a través
de una trocha carrozable, tiene la siguiente secuencia:

CUADRO Nº 01: VÍA TERRESTRE.

TRAMO TIPO DE CARRETERA DISTANCIA TIEMPO

CAJAMARCA –
GREGORIO PITA TROCHA 86 KMS 2 h26 m

2.5. CONDICIONES CLIMATICAS.-

- El clima que presenta la zona en estudio es de tipo frió, húmedo y lluvioso, presenta

las siguientes condiciones:

* Altitud 2,705 m.s.n.m.

* Temperatura media mensual más alta en el año: 18.2 °C

* Temperatura media mensual más baja en el año: 12 °C

* Precipitación en el trimestre más frió en el año: > 400 mm.

* Zona de clima semi seco, frió con lluvias en otoño, invierno y primavera, con

humedad relativa con un 85%.

- La precipitación durante el año se concentra en los meses de diciembre al mes de

abril en donde ocurre el 90% de la precipitación anual.

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3. CONDICIONES GEOLOGICAS.-
3.1. GEOLOGIA
- El área en estudio se encuentra en el Distrito Chota, la formación de suelos existentes
en dicha Ciudad corresponde a la Era Mesozoica Sistema: Cretáceo, Serie: Media,
Pisos turoniano y cenomaniano y está formado por unidades estratigráficas que están
referidas a la formación Cajamarca Km-c y el grupo Quilquiñan Km-q, que han
originado la formaciones de suelo fino y arcillas del conglomerado.
La información elaborada por el “INGEMMET” (Instituto Geológico Minero y
Metalúrgico) del Sector Energía y Minas, Mapa Geológico del Cuadrángulo de Chota
(14-f), nos indica que en esta cuenca ocurren rocas sedimentarias, volcánicas e
intrusivas, cuyas edades están comprendidas entre el cretáceo y el cuaternario reciente.
Estas rocas son de edad terciaria, definiéndose como uno de los últimos eventos de
magmatismo, se compone por lavas y tufos dacíticos, andesitas, aglomerados y
brechas, en partes interestratificada con sedimentos arcillosos, de areniscas con
contenidos de carbón.
La litología de la zona en estudio, presenta estratos según las calicatas exploradas,
siendo de tipo: “CL” (arcillosas de mediana plasticidad).
3.2. EFECTO DE SISMO.-
- Según la Norma E.030, diseño sismorresistente, del Reglamento Nacional de
Edificaciones, la región Cajamarca (Distrito Gregorio Pita) forma parte de la Zona 2
dentro de las zonas sísmicas en que ha sido dividido nuestro territorio nacional.
De otro lado, sabiendo que en los estratos del suelo del área en estudio predominan los
suelos: “CL” (arcillosas de mediana plasticidad), le corresponde una clasificación
de suelo tipo S3.
Para el cálculo del cortante basal de estructura, se determinará por la siguiente
expresión:
T  hn
C  2.5 P  C  2.5 T
T CT

ZUCS
V P
R

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Dónde:
V = Fuerza cortante basal
U = Factor, coeficiente de uso e importancia
C = Factor de amplificación sísmica
T = Periodo fundamental
S = Tipo de perfiles de suelo
R = Coeficiente de reducción de fuerza sísmicas
P = Peso de la edificación

La clasificación, el período que define la plataforma del espectro Tp, y el factor suelo
S, para el diseño estructural serán los que se detallan a continuación:

PARAMETROS DE SUELO
TIPO DESCRIPCIÓN Tp (s) S

S3 Suelos flexibles o con estratos de gran espesor 1.0 1.4

En resumen los factores utilizados se mencionan a continuación:

PARAMETROS VALORES
Z 0.25
U 1.00
S 1.4
Tp 1.0

4. ACTIVIDADES REALIZADAS.-
4.1. TRABAJOS DE CAMPO.-
- Los trabajos de campo han sido dirigidos por el responsable del Laboratorio,
obteniendo la información necesaria, para la determinación de las propiedades físicas
y resistencia del suelo, mediante la exploración directa.
- La investigación del sub-suelo de la zona en estudio se efectuó mediante 02 calicatas
a cielo abierto, distribuidas dentro del área que ocupará la pavimentación proyectada,
designada como: C1 y C2; llegando hasta la profundidad de -2.20 m. De tal manera
que abarque toda el área destinada a la realización del proyecto y que nos permita
obtener con bastante aproximación la conformación litológica de los suelos, (ver plano
de ubicación de calicatas).
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- A partir de allí se han obtenido de las calicatas muestras alteradas del tipo Mab (Las
cuales fueron acondicionadas adecuadamente, para su traslado al Laboratorio).
- Con estos resultados nos permite investigar las características geo mecánicas del
subsuelo y así mismo confeccionar los perfiles estratigráficos del suelo,
correspondiente a los sondeos practicados, para realizar ensayos de clasificación y
evaluarlos de acuerdo al Sistema Unificado de Suelos “SUCS - AASHTO”, que son
los más descriptivos basado en el reconocimiento del tipo y predominio de sus
componentes, como el diámetro de las partículas, gradación plasticidad y
compresibilidad.
4.2. TRABAJOS DE LABORATORIO
De las muestras alteradas del tipo Mab, se han determinado las propiedades físicas:
Contenido de humedad (ASTM-D2216), Límite líquido, Límite plástico, Índice
plástico (ASTM–D4318), Análisis granulométrico (ASTM– D422), Contenido de
sales (BS1377–Parte 3), Proctor Modificado ASTM – D1557, California Bearing
Ratio (CBR) AASHTO – T88.

4.2.1. IDENTIFICACION Y CLASIFICACION

- La identificación y clasificación se realizó de acuerdo a lo especificado en la norma

ASTM – 2487-69, según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos “SUCS” y

“AASHTO”, se ha obtenido el análisis granulométrico por tamizado y los límites de

ATTERBERG (Límite Líquido, límite plástico), utilizando la copa de Casa Grande y

el Rolado, para poder clasificarlo ya que su conformación es de características tipo:

“CL” (arcillosas de mediana plasticidad).

- La identificación nos ha determinado el tipo de ensayos a realizar en el Laboratorio,

para el tipo de suelo hallado, teniendo en cuenta la finalidad buscada, de determinar si

el suelo subyacente es apto para la construcción correspondiente.

4.2.2. PERFIL ESTATIGRAFICO

Se determino los perfiles estratigráficos, con la identificación y clasificación de los
suelos, los perfiles estratigráficos de las 02 calicatas se detallan en el anexo.

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CUADRO Nº 02: RESUMEN DE LA CONFORMACION DEL

SUBSUELO DEL AREA EN ESTUDIO.

CALICATA / MUESTRA C1- M 1 C2- M 1

Profundidad (m) 0.30 a 2.20 0.30 a 2.20

Humedad Natural. 18.96% 21.52%

Sales Totales. 0.000% 0.013%

Limite Líquido (%). 35.98 34.23

Limite Plástico (%). 20.91 20.44

Índice Plástico (%). 15.08 13.79

Máxima Densidad Seca (gr/cm³) 1.83 1.81

Optimo Contenido de Humedad (%) 15.79 16.07

CBR 95 % 8.50 8.75

Clasificación SUCS CL CL

Clasificación AASTHO A-6 (15) A-6 (13)

4.2.3. CONTENIDO DE SALES TOTALES.-

La presencia de sales solubles, cuando se encuentran en concentraciones en los suelos,
en los que van a descargas las estructuras de concreto, las que se ven atacadas por
estos agentes, que penetran por la porosidad del concreto, haciéndolos susceptibles de
colapsar por inmersión al disolverse las ligas químicas por la humedad con que ha
penetrado haciéndolo frágil y expansiva, envejeciéndolos prematuramente.
Los reglamentos nacionales repiten parcialmente las especificaciones dadas en la
tabla 19A-A-4 del California Building Code:
Exposición a Sulfato (SO4) Tipo de Mínimo
Sulfatos en agua, Cemento f’c,
ppm kg/cm2
Despreciable 0-150 - -
Moderado 150-1500 II, IP(MS),IS(MS) 280
Severo 1500-10000 V 315
Muy severo > de 10000 V mas puzolana 315

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El US. Department of Agriculture, clasifica los suelos en clases:

Clase Porcentaje de sal
Clase 0: Libre 0-0.15
Clase 1: Ligeramente afectada 0.15-0.35
Clase 2: Moderadamente afectado 0.35-0.65
Clase 3: Fuertemente afectado Mayor que 0.65

Se ha determinado el contenido de sales de todas las muestras del tipo Mab, de las 02
calicatas.
Los máximos contenidos de sales ocurren en las calicatas denominadas C2-M1, valen
0.013 %, de acuerdo a la clasificación del Departamento de Agricultura de los Estados
Unidos (USDA), el suelo se encuentra libre de sales, por lo que se recomienda usar
cemento Tipo I. De acuerdo al Uniform Building Code, la resistencia mínima del
concreto a usarse debe ser de f´c = 210 kg/cm², en los elementos que van a estar en
contacto con el suelo y la humedad.

4.2.4. EXPANSIBILIDAD

Los investigadores Holtz y Gibbs en su libro “Propiedades de ingeniería de las

arcillas expansivas”, clasifica el Potencial de expansión según el valor del índice
plástico (IP):
Índice de Límite de
Grado de Probable
plasticidad, IP Contracción
Expansión expansión (%)
(%) (%)
Muy alto > 35 <11 >30
Alto 25 a 41 7-12 20-30
Medio 15 a 28 10-16 10-20
Bajo < 18 >15 <10

Kassiff, Liben y Wiseman, han encontrado la relación entre el IP y el probable

levantamiento de arcillas compactadas, según el siguiente cuadro:
Levantamiento de la
IP (%)
superficie (cm)
10 0
20 1
30 4
40 7
50 13

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Los limites líquidos máximos ocurren en las calicatas C1-M1, valen 35.98 % y y su
correspondiente índice de plástico es de 15.08 % Según la clasificación de Holtz y
gibas el grado de expansión del suelo es medio, y el cambio de volumen del suelo del
estado seco al saturado es menor al 20%.

4.2.5. ENSAYO PRÓCTOR MODIFICADO (ASTM D-1557)

El ensayo de próctor se efectúa para determinar un óptimo contenido de humedad,

para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación
determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno,
para así saber qué cantidad de agua se debe agregar para obtener la mejor
compactación.

Con este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el

proceso el contenido inicial de agua del suelo, encontrando que valor es de
fundamental importancia en la compactación lograda. En efecto, se observa que a
contenidos de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen más altos
pesos específicos secos y por lo tanto mejores compactaciones del suelo, pero que esta
tendencia no se mantiene indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto
valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultado peores
compactaciones en la muestra.

4.2.6. CALIFORNIA BEARING RATIO – CBR (ASTM D-1883)

El índice de California (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de

un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente controladas. Se
usa en el proyecto de pavimentos flexibles auxiliándose de curvas empíricas. Se
expresa en porcentaje como la razón de la carga unitaria que se requiere para
introducir un pistón a la misma profundidad en una muestra de tipo piedra partida. Los
valores de carga unitaria para las diferentes profundidades de penetración dentro de la
muestra patrón están determinados. El CBR que se usa para proyectar, es el valor que
se obtiene para una profundidad de 0.1 pulgadas. Como el CBR de un agregado varía
de acuerdo a su grado de compactación y el contenido de humedad, se debe repetir
cuidadosamente en el laboratorio las condiciones del campo, para lo que se requiere un

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control minucioso. A menos que sea seguro que el suelo no acumulara humedad
después de la construcción, los ensayos CBR se llevan a cabo sobre muestras
saturadas.

III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. CONCLUSIONES

 Se puede concluir, que a lo largo de la zona en estudio la estratigrafía presenta un

estrato superficial, compuesto por suelo arcilloso-arenoso con limos mezclados
con materia orgánica existente en la zona (raíces y restos vegetales), en zonas
puntuales. Luego según la clasificación SUCS, están formados por suelos de tipo:
CL (arcillas de mediana plasticidad).

. En forma general se puede decir que el tramo donde se construirá la

pavimentación presenta un suelo de fundación que tiene una buena capacidad de
soporte (CBR) (>05.00; <10.00 %).

CUADRO N° 03: FUNCIÓN AL CBR (REFERIDO AL 95% DE LA MDS

DEL PROCTOR MODIFICADO).
Clasificación Clasificación C.B.R.
Calicata
SUCS AASHTO (95%)
C1-M1 CL A-6 (15) 8.50
C2-M1 CL A-6 (13) 8.75

 No se ha encontrado nivel freático a la profundidad promedio de -2.20 m, referida

al nivel de terreno natural al momento de la exploración del suelo.

 La máxima densidad seca del ensayo proctor modificado se detalla en el siguiente

cuadro.

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CUADRO N° 04: PROCTOR MODIFICADO

Calicata Máxima Optimo

densidad Seca Contenido de
(gr/cmз) Humedad (%)

C-1 1.83 15.79

C-2 1.81 16.07

 Para el diseño estructural el suelo se clasifica como S 3, el periodo que define la

plataforma del aspecto Tp = 1.0 segundos, y el factor suelo S igual a 1.4

 El grado de expansión es medio, y el cambio de volumen del suelo del estado

seco al saturado es menor al 20 %, Considerar este efecto en la construcción de
obras civiles.

2. RECOMENDACIONES

 Un sistema de drenaje longitudinal y transversal deberá ser prolijamente

construido de acuerdo a sus ubicaciones y dimensiones a fin de captar, conducir y
alejar del camino el agua de escorrentía proveniente de las lluvias, disminuyendo
el efecto de la humedad, y el cambio consecuente de volumen del suelo expansivo.

 En la pavimentación a construirse: “RECONSTRUCCIÓN DEL TRAMO 2-59-

CALLE SAN JOSE, DESDE CALLE SAN JACINTO CERDAN HASTA LA
QUEBRADA, DISTRITO DE GREGORIO PITA – SAN MARCOS –
CAJAMARCA”, existe presencia de rellenos orgánicos variables de 0.00 a 0.30
m compuesto de arcillas y limos orgánicos de color marrón oscuro, consistencia
media. presencia de raices y restos vegetales, por lo tanto deberá ser eliminado o
cortado en 0.60 m, considerando desde el nivel de la subrasante y reemplazarlo
con materiales granulares, los primeros 0.20 m puede ser hormigones gruesos,
material de tipo OVER de diámetros no menor de 6” ni mayor de 8”, debidamente
compactados. Como base 0.20 m. de material granular AASTHO A-1-a (0)
compactado al 100 % de la densidad máxima seca del ensayo Próctor Modificado
y finalmente colocar una losa de concreto f¨c=210kg/cm2 de espesor 0.20 m.

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 La sub rasante también deberá ser compactado como mínimo al 95 % de densidad

máxima seca del proctor modificado.

 El contenido de sales máximo es de 0.013 % que lo clasifica como ligeramente

afectado de sales. Se recomienda usar Cemento Tipo I. En la construcción de
obras de concreto que van a estar expuestas a la humedad y sales, el f’c no debe
ser menor a 175 kg/cm2 en la prueba cilíndrica del concreto a los 28 días.

 En la construcción de veredas a utilizarse para tránsito peatonal, cortar el suelo en

0.30 m, y reemplazar los primeros 0.10 m con arena fina y limpia clasificación
AASHTO A-3(0), seguido de material granular clasificación AASTHO A-1-a (0)
con una capa de 0.10 m, y compactarlos al 95 % de la Densidad Máxima Seca del
Ensayo Proctor Modificado y finalmente colocar una losa de concreto
f¨c=175kg/cm2 de espesor 0.10 m .

 Deberán hacerse como mínimo cinco pruebas de control de calidad. (Pruebas de

densidad de campo) en la compactación antes indicada de sub rasante, sub base,
base y veredas.

 Debido a presencia de lluvias en la zona, se recomienda proteger la zona del

proyecto con obras de drenaje, para disminuir el efecto de la humedad, y el
cambio consecuente de volumen del suelo expansivo.

 De las recomendaciones incluidas en este informe, así como la descripción

generalizada del perfil del suelo que presenta, están basados en el programa de
exploración de campo descrito en la sección respectiva. De acuerdo a la práctica
usual de la Ingeniería de Suelos, dicho programa se considera adecuado, tanto en
el número de sondajes como en la profundidad de éstos, para la ubicación del
terreno estudiado, su extensión y el tipo de estructura de la que se trata.

 Sin embargo, por la naturaleza misma de los suelos encontrados, en los que siendo
necesario generalizar la información obtenida en algunos sondeos a toda el área
del proyecto, no siempre es posible tener seguridad total acerca de la información
obtenida. Por lo tanto se recomienda, que en el caso poco probable que durante la
construcción se observan suelos con características diferentes a las indicadas en
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este informe, se notifique de inmediato al Proyectista para efectuar las

correcciones necesarias.

 Construir de acuerdo a las especificaciones dadas por las Normas Peruanas de

Estructuras, Reglamento Nacional de Edificaciones y la Norma ACI – 2005 del
American Concrete Institute.

IV. BIBLIOGRAFIA.-
 Reglamento Nacional de Edificaciones.

 Mecánica de Suelos y Cimentación, Crespo Villalaz.

 Propiedades Geofísicas de los suelos, Joseph Bowles.

 Mecánica de Suelos/William Lambe-Robert Whitman.

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V. ANEXOS

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Mapa del cuadrángulo Geológico de San Marcos (15-g)

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VI. REPORTAJE DE FOTOS

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Foto Nº 1. Detalle del perfil del suelo en Calicata C-1.

Foto Nº 2. Detalle del perfil del suelo en Calicata C-2.

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VII. ENSAYOS DE LABORATORIO

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