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Estudio de Suelos Pistas A.H. Los Cedros-Ok
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CIMENTACION Y PAVIMENTACION
CONSTRUCCION DE PISTAS Y VEREDAS EN EL AA.HH. LOS
CEDROS I ETAPA, DISTRITO DE VENTANILLA – CALLAO -
CALLAO
ÍNDICE
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CONSTRUCCION DE PISTAS Y VEREDAS EN EL AA.HH. LOS CEDROS I ETAPA, DISTRITO DE VENTANILLA
1
CAPÍTULO IX ESTUDIO DE CANTERAS .......................................................................27
CAPÍTULO X CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................27
CAPÍTULO XI REFERENCIAS .............................................. ¡Error! Marcador no definido.
ANEXO I : PLANOS
ANEXO II : REGISTRO DE EXCAVACIONES
ANEXO III : ENSAYOS DE LABORATORIO
ANEXO IV : PANEL FOTOGRÁFICO
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CAPÍTULO I GENERALIDADES
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1.1 Objetivos
El presente estudio tiene por finalidad determinar las propiedades físico-
mecánicas del terreno sobre el cual se emplazara la infraestructura que
desarrolla el proyecto “CONSTRUCCION DE PISTAS Y VEREDAS EN EL
AA.HH. LOS CEDROS I ETAPA, DISTRITO DE VENTANILLA”, identificar el tipo
de suelo y sus características de resistencia y deformación, mediante la
realización de ensayos de laboratorio, las cuales servirán para el diseño de la
cimentación y pavimentación. Con la finalidad de cumplir con el programa de
trabajo, se realizaron las siguientes actividades:
1.2 Normatividad
Las normas que enmarcan el desarrollo del presente estudio son la E.050 Suelos
y Cimentaciones y E.030 Diseño Sismo Resistente.
Figura Nº 1.1: Ubicación del área de proyecto: “CONSTRUCCION DE PISTAS Y VEREDAS EN EL AA.HH.
LOS CEDROS I ETAPA, DISTRITO DE VENTANILLA”
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CAPÍTULO II GEOLOGÍA Y SISMICIDAD
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2.1 Introducción
Se ha evaluado las condiciones geológicas del área perteneciente al proyecto
“CONSTRUCCION DE PISTAS Y VEREDAS EN EL AA.HH. LOS CEDROS I
ETAPA, DISTRITO DE VENTANILLA””, a su vez se ha realizado el mapeo
geológico de superficie, caracterización y delimitación de los depósitos existentes
en el área en estudio de acuerdo a la información brindada por el Instituto
Geológico Minero y Metalúrgico INGEMMET, “Geología del Cuadrángulo de
Chancay”, Hoja 24-i, Setiembre de 1992.
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Figura Nº 2.2: Leyenda Estratigráfica, Ventanilla, Lima.
2.5 Sismicidad
El área en estudio se encuentra en el Distrito de Ventanilla, Provincia del Callao,
Departamento de Lima, Zona 3, Z=0.4 de la Zonificación Sísmica del Perú. De
acuerdo a las Normas de Diseño Sismo Resistente NTE E.030, los parámetros
geotécnicos corresponden a perfil de suelo Tipo S3, suelos flexibles o con
estratos de gran espesor, periodo que define la plataforma del espectro para
cada tipo de suelo Tp(s) = 0.90seg. y factor de suelo S =1.4. El Mapa de
Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas, presentado por Alva Hurtado
(1974), ante la posibilidad de ocurrencia de un sismo las intensidades pueden
alcanzar IX en la escala Mercalli Modificado.
Sismicidad Alta
Sismicidad Media
Sismicidad Baja
Figura Nº 2.3: Mapa de Zonificación Sísmica Norma Técnica E.030 Diseño Sismo Resistente
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CAPÍTULO III INVESTIGACIÓN DE CAMPO
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3.1 Introducción
El alcance de las investigaciones de campo deberían ser apropiados para el
tamaño e importancia de la estructuras y satisfacer la complejidad de las
características locales. El programa de exploración, así como la determinación de
los ensayos de laboratorio, se han guiado por los requerimientos y condiciones
específicos del sitio.
Cuadro Nº3.1
Resumen de Excavación de Calicatas
Inicio de
Profundidad
Ubicación Calicata Muestras Filtraciones
(m)
(m)
C-1 1.00 01 N.P.
C-2 1.50 01 N.P.
C-3 1.50 01 N.P.
AA.HH. LOS
CEDROS C-4 1.50 01 N.P.
I ETAPA C-5 1.00 02 N.P.
VENTANILLA
C-6 1.00 01 N.P.
C-7 1.00 02 N.P.
C-8 1.50 01 N.P.
N.P.: No presenta
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CAPÍTULO IV ENSAYOS DE
LABORATORIO
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4.1 INTRODUCCIÓN
Para caracterizar el suelo de cimentación, se debe determinar un número de
características mediante pruebas de laboratorio, estas características y pruebas
estandarizadas establecidas en las normas ASTM, han sido seguidas en la
elaboración de los ensayos de laboratorio.
Cuadro Nº 4.1
Resumen de Los Ensayos Estándar de Laboratorio
Prof. Granulometría (%) Límites (%) C. H. Clasificación
Calicata Muestra
(m) Grava Arena Finos L.L. I.P. (%) SUCS
Cuadro N° 4.3
Resumen del Ensayos Especial de Corte Directo
Corte Directo
Clasificación
Calicata Muestra
SUCS c Ф
2
(Kg/cm ) (Kg/cm2)
C-2 M-1 SP 0.05 30.4
Cuadro Nº 4.4
Resumen del Ensayo de CBR
PROCTOR C. B. R. (%)
CALICATA MUESTRA MDS O.C.H 95% 100%
(gr/cc) (%) (0.1") (0.1")
Cuadro Nº 4.5
Resultados Contenidos de Ion Sulfato
Clasificación SO4
Calicata Muestra
SUCS (ppm)
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CAPÍTULO V
PERFILES ESTRATIGRAFICOS
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5.1 GENERALIDADES
90,00
80,00
70,00
60,00
Incidencia Porcentaje (%)
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
SP SP-SM
Clasificacion SUCS 83,33 16,67
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Figura Nº 5.1: Incidencia de los materiales que componen la clasificación SP
grava 14%, arenas 80% y finos 4%.
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CAPÍTULO VI
ANÁLISIS CIMENTACIÓN
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6.1 HIPÓTESIS DE ANÁLISIS
Para realizar el análisis de capacidad de carga y asentamiento del suelo de
cimentación donde se ubicaran la infraestructura proyectada de la
“CONSTRUCCION DE PISTAS Y VEREDAS EN EL AA.HH. LOS CEDROS I
ETAPA, DISTRITO DE VENTANILLA”, se deberá considerar las siguientes
hipótesis básicas.
- Cimentación superficial.
- El análisis de la capacidad de carga del terreno considera la cimentación
segura contra una falla por corte general y falla por corte local del suelo que
la soporta.
- La cimentación de las infraestructuras se realizará en el suelo a la
profundidad mínima recomendada.
Cuadro Nº 6.1
Resumen de Parámetros Angulo de Fricción
Corte Directo
Angulo de
Estrato de Cimentación
Cohesión c Fricción Interna
2
(Kg/cm ) Ø
(º)
Cuadro Nº 6.2
Profundidad Mínima de Cimentación
Profundidad de
Estrato de Cimentación
Desplante (m)
1
Qult = ScCNc+ Sqγ1DfNq+ Sγ γ2BNγ
2
qu
q ad
Fs
Dónde:
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Sγ = 0.6
Sq = 1 + tg ø
Cuadro Nº 6.3
Parámetros adoptados para el diseño Capacidad Portante por Corte
Angulo de
Angulo de Cohesión Peso Peso Unitario
Nivel de Fricción
Fricción Suelo Suelo Unitario del del Suelo
Desplante Df Suelo de Cimentación Suelo
Cimentación ø Cimentación c Suelo γt Superficial γf
(m) Superficial ø
(º) (Kg/cm2) (Tn/m3) (Tn/m3)
(º)
Arena mal graduada SP,
1.20 Arena mal graduada 30.0 0.0 27 1.70 1.55
limosa SP-SM
Cuadro Nº 6.4
Capacidad Portante Por Corte
Ancho Zapata Profundidad Df qadm
Tipo Sγ Sq Nγ Nq
B(mts.) (mts.) (kg/cm2)
2
qB(1 )
Si If
Es
Dónde:
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Los resultados obtenidos de la evaluación de los depósitos, indican que al nivel
de cimentación la predominancia de los materiales son arena mal graduada SP,
por lo tanto para los módulos elásticos se considera lo siguiente:
Cuadro Nº 6.5
Asentamiento Inmediato Si
Forma de la Qadm B Es Si
2 2 u If
Cimentación (Ton/m ) (m) (Ton/m ) (cm)
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CAPÍTULO VII
ANALISIS PAVIMENTACION
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7.1 SUELO DE SUBRASANTE
Se considera para la determinación del CBR de la subrasante, el valor obtenido
en el Ensayo de Laboratorio. La subrasante correspondiente al suelo debajo de
la superficie actual, será clasificada en función al CBR representativo para
diseño, en una de las cinco categorías siguientes:
Cuadro N° 7.1
Clasificación Subrasante CBR
Clasificación CBR
S0 : Subrasante Muy
< 3%
Pobre
S1 : Subrasante Pobre 3% - 5%
S4 : Subrasante Muy
> 20%
Buena
Para la obtención del CBR de diseño se ha considerado los valores obtenidos del
ensayo de laboratorio, el servicio de la pista nueva es para vehículos ligeros,
micros y en forma esporádica camiones, por lo tanto se considera un tráfico
ligero a medio. En el siguiente cuadro se indica los resultados obtenidos del
CBR.
Cuadro N° 7.2
Clasificación Subrasante CBR
Ubicación CBR(95%MDS)
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Cuadro N° 7.3
Ejes Equivalentes Acumulados (estimados por el consultor)
Tasa de
Clasificación Tipo de Nº de Factor de Factor
IMDA Crecimiento EAL
de Vehículos Vehículo Vehículos Crecimiento Camión
(%)
Particular Ligero 50 18250 2.5 25.545 0,0020 932.380003
Micro 5 1825 2.5 25.545 0,5000 23309.5001
EAL 24241.8801
Número de carriles en ambas direcciones: 1 Factor dirección = 1
Número de carriles en una sola camión: 1 =1 Factor Carril = 1
EAL = 24241.8801
EAL = 2,42E+05
Cuadro N° 7.4
Estructura del Pavimento Flexible Asfalto
Cuadro Nº 7.5
Resumen de los Espesores Finales del Pavimento, según AASHTO 93
Pavimentos Asfaltico con Capas Granulares
CB
EAL (cm)
Ubicación R
20AÑOS Carpeta
(%) Base Mejoramiento
Asfáltica
AA.HH. LOS 25.
2.42E+05 5.0 15.0 15.0
CEDROS 8
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CAPÍTULO VIII AGRESION DEL SUELO A
LA CIMENTACION
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8.1 ANÁLISIS QUÍMICOS DE SUELOS
La alteración química del concreto puede ser de carácter intrínseco o extrínseco,
según se deba a la reacción de sus componentes o se origine por agentes
externos. La descomposición del concreto puede presentarse por:
- Acción del suelo y del agua: de la napa freática, de ríos y del mar que toman
contacto con las estructuras.
- Fluidos que circulan en canalizaciones o tuberías de concreto.
- Líquidos o materias secas pulverulentas que son almacenados en reservorios
o silos.
Cuadro N° 8.1
Cuadro Comparativo de Sulfatos y su Grado de Agresividad al Concreto
(Valores Expresados en Partes por millón)
Comité 318-83 ACI BRS DIGEST (Segunda Serie) 90
(Americana) (Inglesa)
Grado de Rel,
Sulfatos Rel, Sulfatos Contenido
Ataque Sulfatos en Tipo de Sulfatos en Tipo de a/c,
en a/c, en el mínimo de
el suelo cemento el suelo cemento máxi
el agua máxima agua cemento
ma
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adjunta los resultados de los ensayos químicos de suelos realizados para el
presente estudio.
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9.1 INTRODUCCIÒN
Los trabajos de mecánica de suelos realizados en canteras se desarrollaran con la
finalidad de investigar las características del suelo que permitan establecer que
canteras serán utilizadas en las distintas capas estructurales del pavimento, áreas
de préstamo de material para conformar los rellenos. Se tomaran muestras
disturbadas de cada una de las exploraciones ejecutadas, las mismas que serán
remitidas al laboratorio especializado. Los trabajos en el laboratorio se orientaran a
determinar las características físicas y mecánicas de los suelos obtenidos del
muestreo, las que servirán de base para determinar las características de cada tipo
de cantera y determinar su uso.
Cuadro Nº 9.1
Canteras Ubicadas
Distancia Total
Cantera Ubicación Propietario
Km.
Cantera la Onda Puente Piedra 11.40 Privado
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Figura Nº9.1: Ubicación de la Cantera, respecto a la ubicación del A.H. Los Cedros Ventanilla.
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EVALUACION: Los resultados de los ensayos de laboratorio indican que el material
predominante de esta cantera es una grava mal graduada con limo y arena GP-GM,
gravas de forma sub angulosa, de tamaño máximo de 4”, con over mayor a 3” en
10% a 15%, envuelto en una matriz arenosa de color beige, finos no plásticos. La
composición gravosa tamaños menores a 3” representa el 64.39%, la matriz
arenosa 27.23% y los finos 8.38%. Cumple la graduación del huso granulométrico
tipo B base granular del MTC 2000.
CURVA GRANULOMETRICA
Arena Grava
Limo y Arcilla
Fina Media Gruesa Fina Gruesa
0.075 0.425 2.00 4.75 19.00 75.00
100,00
80,00 T-1/M-1
% acumulado que pasa
SUPERIOR
INFERIOR
60,00
40,00
20,00
0,00
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
Diametro de las partículas (mm)
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Cuadro Nº 9.2
Resumen de Resultados
CANTERA LA ONDA
ENSAYO DE LABORATORIO
Corte 1
Límite Líquido % NP
Límite Plástico % NP
Índice Plástico % NP
Clasificación de Suelos para el uso en Vías de Transporte A-1A (0)
Clasificación SUCS GP-GM
MDS (gr/cm2) 2.245
Proctor Método Modificado
OCH % 8.0
95% 97.3
C.B.R (%) a 2.5 mm
100% 170.0
Partículas con una cara Fracturada (%) 15.53
Partículas con dos caras Fracturadas (%) 71.48
Sales Solubles (ppm) 2,709.2
Sulfatos Solubles (ppm) 1,132.0
Abrasión (%) 30.0
Equivalente de Arena (%) 49.1
Grava mal graduada con
Descripción del Suelo
limo y arena
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CAPÍTULO X CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
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10.1 La Investigaciones de Mecánica de Suelos para el proyecto “CONSTRUCCION
DE PISTAS Y VEREDAS EN EL AA.HH. LOS CEDROS I ETAPA, DISTRITO DE
VENTANILLA” ha comprendido las siguientes labores en campo y laboratorio.
- Zona 3 Z=0.4g
- Suelo Tipo S3
- Factor de Suelo S=1.4
- Espectro para el Tipo de Suelo Tp(s) = 0.90 seg
Cuadro N° 10.1
Capacidad portante del suelo de cimentación
Qadm
Ubicación Tipo Cimentación 2 Si (cm)
(Kg/cm )
AA.HH. LOS
Zapata Corrida 1.28 1.22
CEDROS
Cuadro Nº 10.2
Resumen de los Espesores Finales del Pavimento, según AASHTO 93
Pavimentos Asfaltico con Capas
CBR Granulares (cm)
Ubicación EAL20AÑOS
(%) Carpeta Mejoramiento
Base
Asfáltica Subrasante
AA.HH. LOS
2.42 E+05 25.8 5.0 20.0 15.0
CEDROS
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10.5 Los materiales que conforman el mejoramiento afirmado deberán cumplir con las
siguientes especificaciones granulométricas:
Cuadro N° 10.3
Huso Granulométrico Afirmado
Porcentaje que pasa
Tamiz
A-1 A-2
50 mm ( 2” ) 100 ---
37.5 mm ( 1½” ) 100 ---
25 mm ( 1” ) 90 - 100 100
19 mm ( ¾” ) 65 - 100 80 – 100
9.5 mm ( 3/8” ) 45 - 80 65 – 100
4.75 mm ( Nº 4 ) 30 - 65 50 – 85
2.0 mm ( Nº 10 ) 22 - 52 33 – 67
4.25 um (Nº 40 ) 15 - 35 20 – 45
10.6 Los agregados de la base granular, deberá cumplir con los siguientes requisitos
de calidad establecidos por las Especificaciones Técnicas Generales EG-2000
MTC; el C.B.R. (Relación Soporte de California) deberá ser superior a 100%,
para muestras ensayadas a la Óptima Humedad y al 100% de Máxima Densidad
Seca. El material de base deberá ser compactado hasta por lo menos el 100%
de la densidad obtenida por el método de prueba Proctor Modificado AASHTO T-
180. El contenido de humedad verificado en campo no deberá escapar del rango
de +/- 2% de la Optima Humedad de laboratorio.
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Cuadro Nº 10.4
Huso Granulométrico Base Granular
Porcentaje que Pasa en Peso
Tamiz Gradación Gradación Gradación
Gradación D
A B C
50 mm (2”) 100 100 --- ---
25 mm (1”) --- 75 – 95 100 100
9.5 mm (3/8”) 30 – 65 40 – 75 50 – 85 60 – 100
4.75 mm (Nº 4) 25 – 55 30 – 60 35 – 65 50 – 85
2.0 mm (Nº 10) 15 – 40 20 – 45 25 – 50 40 – 70
4.25 um (Nº 40) 8 – 20 15 – 30 15 – 30 25 – 45
75 um (Nº 200) 2–8 5 – 15 may-15 8 – 15
Cuadro Nº 10.5
Requerimiento Agregado Grueso Base Granular
REQUERIMIENTOS
Cuadro Nº 10.6
Requerimientos Agregado Fino Base Granular
REQUERIMIENTOS
ENSAYO NORMA < 3 000 > 3 000
M.S.N.M. M.S.N.M
MTC E
Índice Plástico 111 4% máx 2% máx
Equivalente de MTC E
arena 114 35% mín 45% mín
Sales solubles MTC E 0,55%
totales 219 máx 0,5% máx
Índice de MTC E
durabilidad 214 35% mín 35% mín
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10.7 El cemento asfáltico será del grado de penetración 85/100, preparado por
refinación del petróleo crudo por métodos apropiados. El cemento asfáltico será
homogéneo, carecerá de agua y no formará espuma cuando sea calentado a
160° C. Se debe tener en cuenta las temperaturas máximas de calentamiento
recomendados por PetroPerú, no calentándose más de 160° C. El cemento
asfáltico deberá satisfacer los siguientes requerimientos:
Cuadro Nº 10.7
Especificaciones del Cemento Asfaltico
CARACTERISTICAS MINIMA MAXIMA
10.8 Para las infraestructuras de concreto que se encuentren en contacto con el suelo
se recomienda el empleo de cemento Tipo V.
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Cuadro Nº 10.8
Cantera Recomendada
Longitud
Cantera Ubicación Uso Acceso Propietario
(Km)
Puente Relleno, Base
Cantera la Onda 12.73 Privado
Piedra Granular
10.10 Las veredas de acuerdo a la norma técnica CE.010 Pavimentos Urbanos será
considera la infraestructura siguiente espesor de concreto de cemento portland
igual a 100 mm resistencia f’c = 175 kg/cm2, sobre una base granular CBR =
30%, compactado al 95% de la máxima densidad seca del proctor modificado, la
subrasante deberá compactarse al 95% del proctor estándar.
Cuadro Nº 10.9
Requisitos infraestructura veredas
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