Estudio geotecnico final nuevo polvorin

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ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
SOCIEDAD MINERA EL BROCAL S.A.A.
“ESTUDIO DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION
PARA EL NUEVO POLVORÍN”
COLQUIJIRCA – CERRO DE PASCO
REALIZADO: GEO MASTER INGENIEROS CONSULTORES S.A.C.
CONSULTOR: ING. MARCO ANTONIO HERNANDEZ AGUILAR M.Sc.
MAYO DEL 2014

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ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES .......................................................................6
1.1. Objetivo del estudio...................................................................................................................7
1.2. Ubicación y descripción del área de estudio .......................................................................8
1.3. Altitud de la zona en estudio y condiciones climáticas.....................................................9
1.4. Sismicidad .................................................................................................................................10
2. INVESTIGACIONES Y ENSAYOS DE CAMPO........................................................13
2.1. Investigaciones de campo......................................................................................................13
2.2. Calicatas de exploración ........................................................................................................15
2.3. Perforaciones Diamantinas ....................................................................................................26
2.4. Ensayos SPT .............................................................................................................................34
2.5. Ensayos de permeabilidad .....................................................................................................40
3. ENSAYOS DE LABORATORIO...................................................................................48
3.1. Análisis granulométrico..........................................................................................................49
3.2. Límites de consistencia ..........................................................................................................51
3.3. Humedad natural ......................................................................................................................53
3.4. Determinación de la densidad natural .................................................................................56
3.5. Agresión al suelo de cimentación.........................................................................................58
3.6. Ensayo de corte directo ..........................................................................................................59
4. MODELO GEOTÉCNICO..............................................................................................62
4.1. Suelo de cimentación ..............................................................................................................62
4.2. Condiciones de contorno de cimentaciones......................................................................64
4.3. Condiciones sísmicas de la zona..........................................................................................66
4.4. Metodología de análisis ..........................................................................................................68
4.5. Parámetros de resistencia y compresibilidad....................................................................71
5. CAPACIDAD ADMISIBLE.............................................................................................72
6. ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS...............................................................................74
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.............................................................83

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LISTA DE TABLAS
Tabla 2-1: Ubicación de perforaciones................................................................................... 27
Tabla 4-2: Parámetros de resistencia..................................................................................... 71
LISTA DE CUADROS
Cuadro 1-1: Parámetros sismo-resistentes del subsuelo...................................................... 10
Cuadro 3-1: Numero de muestras por exploración................................................................ 49
LISTA DE FIGURAS
Figura 3-1: Mapa de la Zonificación Sísmica del Perú Norma E-030.................................... 11
Figura 3-2: Curvas de intensidades sísmicas máximas en el Perú....................................... 12
Figura 4-1: Mapa de Isoaceleraciones para determinar la aceleración máxima del suelo... 67
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 3-5: Curva Esfuerzo-deformación típica de las tres muestras.................................. 60
Gráfico 3-2: Curva de deformaciones horizontales y verticales. ........................................... 61
Gráfico 4-1: Tipos y porcentaje de incidencias de materiales en las calicatas ..................... 62
Gráfico 4-2: Tipos y porcentaje de incidencias de materiales en las perforaciones............. 62
Gráfico 4-3: Características de la Grava arcillosas en función a su porosidad, % de finos e IP.
.................................................................................................................................................. 63
Gráfico 4-3: Características de la Grava arcillosas en función a su porosidad y grado de
saturación................................................................................................................................. 63
Gráfico 4-5: Factores de corrección - Condición Pseudoestática...................................... 70
LISTA DE FOTOS
Foto N° 1: Zona del nuevo Polvorín. ........................................................................................ 9

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ANEXOS
ANEXO A: REGISTROS DE LAS CALICATAS Y PERFORACIONES.
ANEXO B: ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO
ANEXO C: PANEL FOTOGRÁFICO
ANEXO D: CROQUIS DE UBICACIÓN DE LA ZONA EN ESTUDIO Y CALICATAS

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ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACION
PARA LAS ESTRUCTURAS DEL NUEVO POLVORÍN
1. INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES
Por encargo de la Sociedad Minera El Brocal S.A.A., se han llevado a cabo los trabajos
necesarios para el desarrollo del Estudio de mecánica de suelos e Investigaciones
Geotécnicas de la zona proyectada para el Nuevo Polvorín, ubicada en el área del
Botadero cerca a las instalaciones del Tajo, en Colquijirca, Cerro de Pasco, en una
longitud aproximada de 330m, por 100m de ancho, donde se construirán diferentes
estructuras con la finalidad de ampliar las operaciones mineras de la Sociedad Minera el
Brocal.
Los trabajos de exploración y muestreo se han efectuado de acuerdo a lo indicado en la
Norma E-050 del RNC vigente y complementado a su vez con ensayos especiales que
han permitido determinar las características físicas, mecánicas e hidráulicas del suelo
recuperado dentro de la profundidad activa de la cimentación, y a partir de ellos, la
obtención de los parámetros geotécnicos necesarios que permitan la elaboración del
Estudio Definitivo.
El presente estudio ha sido evaluado mediante la exploración de 10 calicatas de hasta
3.2m de profundidad y 02 perforaciones diamantina de 15m cada una con recuperación
de muestras, ensayos de campo y laboratorio efectuados al terreno y a las muestras
representativas obtenidas de los estratos (muestras alteradas e inalteradas), así mismo
se ha realizado una evaluación Geotécnica con la finalidad de establecer las
condiciones actuales de la estratigrafía del suelo, que definan los tipos de suelos
existentes a fin de determinar la profundidad mínima de cimentación.

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Además de aplicar adecuados criterios de diseño para las cimentaciones de las obras
proyectadas del nuevo polvorín, tomando en cuenta que en todos los casos deben
satisfacerse las dos condiciones indispensables de sustentación de cargas externas,
esto es, que el coeficiente de seguridad de las cimentaciones con respecto a la rotura
por falla de resistencia al esfuerzo cortante en el suelo tenga un valor mínimo de tres
que es el coeficiente de seguridad comúnmente exigido y la segunda es que las
deformaciones provocadas en las obras por efecto de asentamientos diferenciales no
sean demasiado grandes a fin de no producir daños irreparables en las estructuras que
comprenda el Proyecto.
1.1. Objetivo del estudio
El presente informe tiene por objetivo principal el Estudio de Mecánica de Suelos
mediante Investigaciones geotécnicas con fines de evaluar las condiciones de
estabilidad de la cimentación de la infraestructura a proyectarse del nuevo polvorín,
evaluándose para ello la capacidad Portante y asentamientos del suelo de apoyo sobre
el cual se construirá la Obra que comprenden 09 diferentes áreas a evaluar, donde se
construirán las estructuras para zona de nitratos, zona de emulsiones encartuchadas,
almacén para cebo iniciador, tanques para emulsión, almacén de accesorios, oficinas,
sshh, comedor, garita con torre de vigilancia, sub estación eléctrica, cerco y portón de
ingreso.
Las exploraciones mediante calicatas y perforaciones permitirán determinar los perfiles
estratigráficos y conocer las características Físico-Mecánicas de los materiales
subyacentes dentro de la profundidad activa de cimentación, mientras que la realización
de ensayos tanto de campo y laboratorio permitirán conocer los parámetros mecánicos
e hidráulicas necesarios para la realización de los correspondientes análisis, así mismo
se evaluara en función a las condiciones geotécnicas los probables riesgos del suelos
de cimentación ante vibraciones inducidas u ondas originadas por sismos.

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1.2. Ubicación y descripción del área de estudio
Geográficamente la zona destinada para la ejecución del presente proyecto de
construcción del nuevo sector del polvorín, se encuentra ubicado en la zona del
Botadero Norte, cerca de las instalaciones del Tajo, en Colquijirca, en el Departamento
de Cerro de Pasco sobre una altitud promedio del orden de los 4430 msnm.
El área aproximada de la zona de estudio es de 33000 m
2
, con dimensiones del tramo
según plano proporcionado de 330m de largo y con un ancho aproximado de 100m, en
la zona donde se ha proyectado las nuevas instalaciones del polvorín.
Vista de la zona donde se ha proyectado el Nuevo Polvorin cerca al Tajo y al Botadero
Norte.

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Foto N° 1: Zona de evaluación geotécnica para proyectar las estructuras del Nuevo Polvorín.
1.3. Altitud de la zona en estudio y condiciones climáticas.
La zona donde se construirá las estructuras del nuevo polvorín, se encuentra a una
altitud promedio de 4425 m.s.n.m. Las zonas en estudio poseen un clima seco (Abril a
Noviembre) y lluvioso (Diciembre a Marzo).
En los meses de Junio y Julio son frecuentes las heladas y las precipitaciones, las
mismas que alcanzan de 400 a 700 mm por año. Durante el invierno, la temperatura
promedio oscila entre 0ºC y 5ºC llegando inclusive a valores de –12ºC. En el verano la
temperatura promedio oscila entre los 15ºC y 20ºC; es en esta época en que se
presentan precipitaciones moderadas.

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1.4. Sismicidad
De acuerdo al nuevo mapa de zonificación sísmica del Perú y la nueva Norma Sismo
Resistente (NTE E-030); y del Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas
observadas en el Perú (J. Alva Hurtado – Castillo Aedo, 1993) el cual está basado en
curvas isosístas de sismos ocurridos en el Perú y datos de intensidades puntuales de
sismos históricos y sismos recientes, se concluye que el área en estudio se encuentra
dentro de la zona de sismicidad media (Zona 2), existiendo la posibilidad de que ocurran
sismos de intensidades como VIII en la escala Mercalli Modificada. “Zonificación
Sísmica del Perú” y “Mapa de distribución de Máximas Intensidades Sísmicas”.
De acuerdo a la nueva Norma Técnica NTE E-30 y el predominio del suelo bajo la
cimentación, se recomienda utilizar en los diseños Sismo - Resistentes los siguientes
parámetros:
Factor de Zona Z = 0.30
Factor de amplificación del suelo S = 1.20
Período que define la plataforma del espectro Tp = 0.60
Cuadro 1-1: Parámetros sismo-resistentes del subsuelo.

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Figura 1-1: Mapa de la Zonificación Sísmica del Perú Norma E-030.
Zona de
Estudio

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Figura 1-2: Curvas de intensidades sísmicas máximas en el Perú.
OCEANO
PACIFICO
TUMBES
PIURA
CAJAMARCA
AMAZONAS
LORETO
LAMBAYEQUE
SAN MARTIN
LA LIBERTAD
ANCASH
HUANUCO
PASCO
UCAYALI
JUNIN
LIMA
ICA
HUANCAVELICA
AYACUCHO
APURIMAC
CUZCO
MADRE DE DIOS
PUNO
AREQUIPA
MOQUEGUA
TACNA
ECUADOR
COLOMBIA
BRASIL
BOLIVIA
CHILE
XI
XI
X
XI
X
IX
XI
VIII
IX
XI
XI
XI
X
IX
21°
19°
13°
15°
17°
1°
3°
5°
7°
9°
11°
81° 79° 75°
77° 73° 71° 69° 67°
0 50 10001020304050
ESCALA 1:2'000,000
LEYENDA
Ref. JORGE ALVA HURTADO et al (1974)
INTENSIDADES SISMICAS OBSERVADAS
MAPA DE DISTRIBUCION DE MAXIMAS
MAPA N°1
X
IX
VIII
VII
V
IV
XI VALOR EXTREMO DE
CARACTER LOCAL
CISMID
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
81° 79° 75°77° 73° 71° 69° 67°
21°
19°
13°
15°
17°
1°
3°
5°
7°
9°
11°
Zona de
Estudio

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2. INVESTIGACIONES Y ENSAYOS DE CAMPO
2.1. Investigaciones de campo
Con la finalidad de definir el perfil estratigráfico y condiciones geotécnicas del área del
Botadero Norte, donde se harán las obras civiles para el Nuevo Polvorín, se realizaron
un total de 10 calicatas y 02 perforaciones distribuidas de acuerdo a las 09
infraestructuras proyectadas según el plano de ubicación entregado. Las calicatas
fueron realizadas con maquina retro excavadora, dichos trabajos de campo han sido
supervisados por el personal de Geomaster SAC, a fin de evitar cualquier inestabilidad
de las excavaciones o incidentes dentro de las actividades a desarrollar.
Las calicatas se realizaron dentro de toda el área del nuevo polvorín, donde se
proyectaran las cimentaciones de las estructuras del nuevo polvorín, cuya nomenclatura
es C-01 hasta C-10; así mismo se efectuaron 02 perforaciones de hasta 15 m de
profundidad.
Las perforaciones rotativas se practicaron utilizando brocas diamantinas, las que al rotar
son refrigeradas por agua limpia, que circulan permanentemente en el sondaje como
fluido de perforación. Estas perforaciones son realizadas con diámetros HQ sistema
Wire Line, donde se utilizó el Core Barrel de 1.50 m de longitud, este muestreador de
doble pared evita que el agua de circulación tenga contacto con los testigos
aumentando de este modo el porcentaje de recuperación de las mismas.
Conociéndose el tipo de suelo a perforar, se puede determinar la variación de las
brocas a utilizarse, en este caso la zona en estudio corresponde a una zona de relleno
no controlado, en estado medio a suelto, donde se ha encontrado suelos heterogéneos
de características granulares gruesas formadas de manera general de gravas con
mezclas de finos limos y arcillas de mediana alta plasticidad, y en algunos casos se
presentan superficialmente suelos finos arcillosos con pocas gravas.

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Que al ser taladradas dejan paredes inestables en la perforación por lo que es
necesario emplear tubería de revestimiento (Cassing HW) de 4.5” de diámetro
implementada con su respectiva zapata, de manera que este sistema de soporte
pudiera profundizarse conjuntamente con el frente de perforación hasta la profundidad
proyectada.
Las muestras de los suelos recuperados en los trabajos de perforación, fueron
colocadas en las cajas porta testigos, distribuidas en forma secuencial separándose
cada corrida con tacos de madera que limitan las profundidades alcanzadas.
La ubicación de las calicatas se indica en el plano 02 Anexo D adjunto a este Informe.
Se extrajeron muestras alteradas e inalteradas de los estratos más representativos de
las calicatas, las cuales debidamente identificadas fueron enviadas a nuestro laboratorio
de Mecánica de Suelos para la elaboración de los ensayos Standard y especiales los
que se detallan más adelante.
En resumen podemos indicar que el programa de los trabajos de campo para el
presente estudio fue el siguiente:
Ejecución de 10 calicatas a cielo abierto hasta una profundidad máxima de 3.20m.
Extracción de muestras inalteradas de los suelos finos.
Ejecución de 02 perforaciones de hasta 15 m, donde se efectuaron 6 ensayos de
permeabilidad (Tipo Lefranc) y 14 ensayos SPT.
Obtención de muestras alteradas de los estratos más representativos
Clasificación Manual Visual de Suelos Norma ASTM D 2487
Determinación del perfil estratigráfico.
En el anexo 02 se presentan los ensayos de campo y laboratorio realizados.

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2.2. Calicatas de exploración
Con el objeto de determinar las características físicas y de resistencia del subsuelo
hasta la profundidad activa de la cimentación donde se apoyarán las estructuras para
las estructuras del nuevo polvorín, se realizaron 10 calicatas de hasta 3.2m.
De acuerdo a los resultados se observa que la zona de estudio corresponde a un suelo
de relleno no controlado, con una estratigrafía no homogénea que se encuentra en
estado medio a suelto y en algunos sectores en estado poco compacto.
De manera general el material predominante del suelo de cimentación está conformado
por gravas arcillosas, clasificado en el sistema internacional SUCS como GC, de color
gris oscuro a pardo, medianamente húmedo (w=12% a 17%), de mediana a alta
plasticidad (IP= 8% a 19%), medianamente denso, con gravas de tamaño máximo
desde 1 ½” hasta 3”, presencia de bolonería de 4” a 7” de diámetro y bloques de hasta
15” de diámetro.
Se presentan estratos de gravas limosas (GM) entre los 0.30 m a 1.30 m de color pardo
a gris, subyaciendo arenas arcillosas (SC) hasta 3.20m de profundidad, en condición
medianamente húmeda, plasticidad variable desde NP a 12%, consistencia de suelto a
medianamente denso y presencia de bolonería entre 4” a 8” de diámetro. En la calicata
C-10 se presentó lentes de limos de baja plasticidad (ML) desde 0.90 m a 2.20 m y en
la calicata C-06 lentes de arcilla entre los 0.40 m y 1.70 m de plasticidad media
(IP=13%).
En ninguna de las calicatas de exploración se encontró nivel freático o piezómetro.
En el anexo A se presenta los registros de las calicatas.

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Vista de la Ubicación de la C-01 de 3.0m de profundidad, donde se encontraron 03
estratos formados de gravas arcillosas de mediana a alta plasticidad.
Vista del perfil estratigráfico de la C-02 de 3.20m de profundidad, donde se aprecian
tres estratos de suelos bien definidos, formados de gravas con finos limosos y
arcillosos, esta zona se encuentra poco densa.

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Vista del perfil estratigráfico de la C-03 excavada hasta los 3.10m, donde se
encontraron suelos gruesos formados de gravas con mezclas de finos limosos y
arcillosos, del tipo GC a SC.
Perfil estratigráfico de la C-04, hasta los 3.0m de profundidad donde se aprecian 04
estratos formados de suelos gruesos con mezclas de finos arcillosos y limosos.

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Perfil estratigráfico de la C-05, formados por suelos de relleno granulares gruesos con
mezclas de finos arcillosos, hasta la profundidad excavada de 3.10m.
Perfil estratigráfico de la C-06, formados por suelos de relleno se encontraron suelos
gruesos gravas arcillosas y un estrato de suelo fino arcilla limosa, la profundidad
excavada fue de 3.10m.

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Perfil estratigráfico de la C-07, formados por suelos de relleno granulares gruesos con
mezclas de finos arcillosos, y bolonerias de forma aislada, hasta la profundidad
excavada de 3.20m.
Suelo de relleno en la C-08, donde se aprecian tres estratos hasta los 3.10m de
profundidad excavada, Se encontraron gravas con mezclas de arcillas y piedras de
hasta 8”. El suelo se encuentra suelto y los finos presentan alta plasticidad.

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Perfil estratigráfico de la C-09, formados por suelos de relleno sueltos, granulares gruesos con presencia
de bolones, y finos arcillosos, hasta la profundidad excavada de 3.20m.
Rellenos sueltos donde se aprecia un estado de suelo fino, limo arcillosos de color mostaza, subyaciendo
el suelo granular grueso gravas con arcillas del tipo GC.

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2.3. Perforaciones Diamantinas
Las perforaciones de sondeo vertical realizadas en la zona en estudio para la
construcción del proyecto NUEVO POLVORIN, fue ejecutada con máquina perforadora
Diamantina marca LONGYEAR LY-44, hidráulica con capacidad de perforación de
hasta 400 metros montada sobre un esquí de fierro equipado con todos los accesorios
necesarios de perforación, tales como:
Barras de Revestimiento Línea H.Q. 25 ml
Barras de Perforación Línea N.Q. 25 ml
Bomba Impulsora de agua marca Bean Royal Modelo – 420, con capacidad de 120
l/min.
Herramientas para las operaciones de izaje del varillado, acople y desacople de las
tuberías HQ – NQ.
Castillo para las operaciones de izaje de tuberías.
Stock de Brocas y Zapatas de diferente dureza y diseño según el tipo de suelo para
atravesar.
Tanque de almacenamiento de agua para refrigerado de las brocas.
Canaleta y cajas porta testigos para colocación de muestras obtenidas.
Cajas Porta testigos para colocación de testigos recuperados.
Como las perforaciones fueron realizadas en un zona de relleno no controlado, formado
en los primeros metros íntegramente en suelos granulares gruesos, con mezclas arcillas
blandas con medio a alto contenido de humedad con presencia de over de forma
aislada, fue necesario emplear tuberías de revestimiento (CASSING), las muestras
fueron recuperadas con el tubo muestreador, ubicado dentro de la tubería de
perforación cuyo sistema en conjunto penetra hasta la profundidad requerida.
Las muestras extraídas fueron colocados en las cajas porta testigos, distribuidos en
forma secuencial a medida que eran extraídas del subsuelo, separándose cada corrida
con tacos de madera que limitan las profundidades alcanzadas, utilizándose un
promedio de 03 cajas por cada sondaje realizado, correspondiente a P-01, P-02, en la
siguiente tabla se muestra la ubicación de las perforaciones.

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N° SONDAJE UBICACIÓN
COORDENADAS
NORTE ESTE
P – 01 NUEVO POLVORIN 8811635.27 360183.93
P – 02 NUEVO POLVORIN 8811529.59 360132.24
Tabla 2-1: Ubicación de perforaciones.
De acuerdo a la evaluación e inspección visual de las muestras recuperadas en las
perforaciones, el subsuelo está conformado por un depósito de materiales de rellenos
no compactados, cuyo tipo de suelo de forma general corresponden a gravas con
mezclas de finos arcillosos y limosos, con presencia de bolones de forma aislada,
Vista de la zona de
estudio donde se han
realizado las 02
perforaciones diamantinas
con recuperación de
muestras de 15m de
profundidad cada una. En
la zona del Nuevo
Polvorín.

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De los ensayos SPT y penetración con punta cónica se pudo comprobar que el material
evaluado presenta suelos gruesos formados de gravas con bolones debido al elevado
número golpes, que en su mayoría han llegado al rechazo.
Los ensayos de permeabilidad determinaron que los suelos evaluados corresponden a
materiales granulares gruesos, con alto volumen de vacíos, esto debido a que la zona
en estudio corresponde a suelos de rellenos no controlados en estado suelto, en la
mayoría de los casos el volumen de agua superó los 50 lt/min, sin observarse el retorno
de agua dentro de la tubería a la hora del ensayo.
En el anexo A se presenta los registros de las perforaciones realizadas, además en las
fotografías se puede observar los trabajos de campo realizadas en cada una de ellas.
a. Registro de Perforación
Los Registros de Perforación son formatos adecuados que sirven para definir las
anotaciones de las características más importantes de los materiales extraídos de la
perforación, información obtenida a partir de los testigos y los resultados de los ensayos
ejecutados.
En el registro que desarrollamos se indican, información general de los sondeos tales
como: nombre del proyecto, cota de la boca del taladro, coordenadas, profundidad final,
ubicación y número de sondeo, diámetros de perforación y revestimiento instalados,
recuperación de muestras, profundidad del nivel freático, porcentaje de retorno de agua
de perforación, número de cajas de testigos, descripción litológica, además de los
tramos de ensayos de resistencia SPT y resultados de los ensayos de permeabilidad.
El perfil Estratigráfico y Litológico de los registros de muestras recuperadas de la
perforación es mostrado en el Anexo A.

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b. Porcentaje de Recuperación de Muestras
La recuperación de la muestra se representa gráficamente siendo ésta una relación
porcentual entre la longitud de la muestra recuperada respecto a la longitud del tramo
perforado multiplicado por 100.
100
Re
%Re x
PerforadoTramodelLongitud
cuperadadeMuestraLongitud
muestradecuperación
c. Memoria descriptiva de los sondajes profundos
Información General
a) Sondaje P- 01
Inclinación con la Vertical 0°
Profundidad Programada 15.00 m
Profundidad Perforada 15.00 m
Inicio de la Perforación 01 – 05 – 2014
Fin en la Perforación 02 – 05 – 2014

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b) Sondaje P- 02
Inclinación con la Vertical 0°
Profundidad Programada 15.00 m
Profundidad Perforada 15.0 m
Inicio de la Perforación 02 – 05 – 2013
Fin en la Perforación 03 – 05 – 2013
Información Básica
a) Sondaje P – 01
Perforación o Taladro: HQ de 0.00 –15.00 m
Revestimiento: HW de7.00 m
b) Sondaje P – 02
Perforación o Taladro: HQ de 0.00 – 15.00 m
Revestimiento: HW de 5.00 m
d. Comportamiento del Agua en el Sondeo
En cada corrida se inspecciono las condiciones del subsuelo a fin de determinar o
ubicar alguna profundidad del nivel freático, en las 02 perforaciones realizadas no
se encontró nivel freático en el subsuelo.
e. Recuperación de Testigos
Las muestras obtenidas mediante el proceso de perforación iban siendo colocadas
en las cajas porta testigos de acuerdo a la secuencia o corrida perforada, las
cuales iban siendo separadas con tacos de madera para ir conociendo el avance
que se tenía en el proceso de recuperación de las muestras, la relación entre lo
perforado y lo recuperado nos indica el porcentaje de recuperación obtenido.

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De acuerdo a los registros de perforación, el porcentaje de recuperación promedio
son del 82.8% para el P-01, 78.6% para el P-02, lo que ha determinado un
promedio de recuperación de muestras del 81% para los sondeos practicados, lo
que hace que se tenga un buen porcentaje de recuperación que permite un buen
análisis e interpretación de las muestras obtenidas.
Caja porta testigo con las muestras recuperadas, donde se aprecian los tacos de madera que
Indica cada tramo perforado con su muestra recuperada.
f. Descripción general de los suelos encontrados en los sondajes de
perforación.
De los sondeos con perforación practicados, podemos determinar de manera
general una secuencia estratigráfica del subsuelo del área del Proyecto, el cual
corresponden a suelos de rellenos no controlados en estado suelto a medio,
presentando hasta los 5.0m un material conformado por gravas arcillosas con
mezcla de finos limosos y arenas, de compacidad media, plasticidad media a alta,
con alto contenido de húmeda, las grava son de caras angulosa de hasta 3”, y de
forma aisladas bolones de hasta 8”, suelos de color amarillento a plomizo.

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Continuando con los relleno no compactados, hasta la profundidad de 15 m se
observa predominancia de gravas limosas con mezcla de finos arcillosos y arenas,
de compacidad media, plasticidad media a baja, húmeda, con boloneria de hasta
5”, cuyo color es plomizo.
Cajas porta testigos con las muestras recuperadas en la P-01 hasta los 15m de profundidad.
Cajas porta testigos con las muestras recuperadas en la P-02 hasta los 15m de profundidad.

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2.4. Ensayos SPT
El ensayo de penetración estándar o SPT, según sus siglas en inglés (Standard
Penetration Test), es un ensayo normalizado de penetración dinámica. El procedimiento
del ensayo se realizó de acuerdo con la norma ASTM-D1586, que recomienda utilizar el
siguiente equipo:
Equipo de penetración Estandar del tipo SPT montada sobre un trípode variable
de hasta 5m de altura, equipado con todos los accesorios necesarios de
perforación, como son:
- 01 Martillo de acero de 140 Lb de peso según norma ASTM
- 01 Trípode desmoldable de acero telescópico de 5m de altura.
- 01 Poleas para guiar los golpes del martillo
- 02 Sogas para sujetar el martillo que gira a través de la polea.
- Barras de Perforación guías Línea AQ de hasta 15 ml.
Herramientas para las operaciones de izamiento del varillado, acople y desacople
de las tuberías AQ y caña partida,
Accesorios para desmontaje de muestras y colocación de tuberías,
Punta cónica,
Muestreadores de caña Partida del tipo SPT con puntas cónicas,
6 Cajas Porta testigos de madera para colocación de muestras recuperadas.
Cajas de madera y cartón para obtención de muestras alteradas e inalteradas
para ensayos de laboratorio de mecánica de suelos,
El ensayo consiste en la determinación del número de golpes necesario para que,
mediante la aplicación de una masa metálica, se introduzca en el terreno una
determinada profundidad de un muestreador metálico (cilíndrico y hueco, con diámetro
exterior de 51 mm e interior de 35 mm), el peso de la masa está normalizado, así como
la altura de caída libre, siendo éstas de 63.5 kg y 76.0 cm respectivamente.

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Este ensayo aparte de determinar la resistencia a corte por punzonamiento permite
también la obtención de una muestra alterada pero representativa del suelo. Los
ensayos realizados en el suelo a medida que se realizaba los trabajos de perforación
diamantina, se han realizado en condición saturado y parcialmente saturado a fin de
determinar la variación de la resistencia con el contenido de humedad y determinar su
comportamiento no drenado.
El resultado del ensayo es el denominado valor de N (NSPT) o resistencia a la
penetración estándar, que considera el número de golpes requeridos para la hinca de
los dos últimos tramos de 15 cm, existen un diversidad de formulas y correcciones de
ajuste que van de acuerdo al equipo (equipo manual, energía del martillo, línea de
tubería), materiales, sobrecarga, etc.
en gabinete los números de golpes obtenidos en campo se normalizan con la siguiente
fórmula:
432170 NNCN
Donde:
CN : Presión calculada de sobrecarga.
1 : Corrección por energía del martillo.
2 : Corrección de longitud de la barra.
| 3 : Corrección por la toma muestras.
4 : Corrección de diámetro de perforación.
Los numero de golpes del SPT se encuentran registrado en los registros de perforación
P-01 y P-02.
En algunos caso la punta de penetración ha sido cambiada por una punta cónica, en
general los resultado del SPT con uso de la caña partida o punta cónica han tenido
como resultado número de golpes mayor a 31 golpes/pie, y en la mayoría de casos se
ha tenido rechazo; esto se debe fundamentalmente a la presencia de gravas y bolones
presentes en el subsuelo.

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En general de acuerdo al tipo equipo utilizado, el factor de corrección por energía
aplicada y también la corrección por sobrecarga tienden a compensarse, por lo que se
puede tomar como el valor número de golpes de campo como un valor corregido.
a. Descripción de ensayos
SONDAJE P-01, SPT Nº01:
Los ensayos de Penetración Estándar se efectuaron a 1.0m, 2.0m, 3.5 m, 5.5m, 7.0m,
9.2 m y 13.0 m de profundidad, los valores de resistencia del suelo con la profundidad
solo pudieron penetran los primeros 15cm y 30cm, para luego ofrecer un rechazo a la
penetración, ya que el valor de N de campo para los últimos 15cm de penetración,
alcanzaron un valor muy alto en las profundidades donde se realizó el ensayo, esto se
debe a la presencia de suelos con gravas y bolonerias con mezclas de finos que
ofrecen rechazo en el suelo a ser penetrado, solo hubo una zona a las 5.5 m donde se
presentó un reducción del número de golpes, eso debido a la mayor presencia de finos.
Trabajos de evaluación de la resistencia del suelo con la profundidad se aprecia el
martillo de 140 lb. que cae de 76cm de altura.

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SONDAJE P-02, SPT Nº02:
Los ensayos de Penetración Estándar se efectuaron a 2.0m, 4.0 m, 6.0m, 7.0m, 9.2 m y
12.0m de profundidad, los valores de resistencia del suelo con la profundidad solo
pudieron penetran los primeros 15cm y 30cm, para luego ofrecer un rechazo a la
penetración, ya que el valor de N de campo para los últimos 15cm de penetración,
alcanzó un valor muy alto en las profundidades donde se realizó el ensayo, esto se
debe a la presencia de suelos con gravas y bolonerias con mezclas de finos que
ofrecen rechazo en el suelo a ser penetrado, solo hubo una zona a las 4.3 m donde se
presentó un reducción del número de golpes, eso debido a la mayor presencia de finos.
Trabajos de evaluación de la resistencia del suelo con la profundidad se aprecia el
martillo de 140 lb. que cae de 76cm de altura.

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2.5. Ensayos de permeabilidad
De acuerdo a las investigaciones mediante sondeos geotécnicos, se realizaron en total
6 ensayos de permeabilidad, cuyo valores oscilan entre 10
-3
a 10
-2
cm/s, considerando
al material como de alta permeabilidad, esto es debido a que la zona de estudio
corresponde a una zona de relleno conocida como el botadero Norte, donde los
materiales han sido colocados sin llevar un proceso de conformación por capas, que de
forma general se encuentran sueltos y con oquedades o vacíos que permiten mayor
capacidad hidráulica.
Los resultados de ensayo de permeabilidad se encuentran registrado en los registros de
perforación P-01 y P-02, así mismo en el anexo A.
Todos los ensayos de permeabilidad tipo Lefranc a carga constante, fueron practicados
para determinar la permeabilidad de los materiales involucrado, los mismos que han
sido realizados a cada 5m de profundidad, a medida que se avanzaba con la
perforación.
a. Procedimiento de la Prueba
En el ensayo Lefranc de carga constante la columna de agua (carga hidráulica) se
mantiene enrasado en un mismo nivel durante el desarrollo de la prueba.
Esto se consigue regulando el suministro de agua con las válvulas de admisión y
rebose que conforman el equipo de prueba.
Una vez que se consigue estabilizar la columna de agua en la tubería de revestimiento
se controla el gasto (caudal) de agua en caudalimetro a intervalos de tiempo constante
(para las pruebas se realizó a cada minuto transcurrido). La prueba concluye cuando el
gasto y el nivel de agua se mantienen uniformes por 10 ó más minutos.
En el presente trabajo se realizaron un total de 6 pruebas de permeabilidad, Lefranc a
carga constante en intervalos de profundidades de 5m.

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Perforación P-01: 5.5m-6.0m, 10m -10.50my 14.5m-15.0m Tipo Lefranc
Perforación P-02: 5.5m-6.0m, 10m -10.50my 14.5m-15.0m Tipo Lefranc
Vista de la prueba de permeabilidad tipo Lefranc a carga constante, donde se
Aprecia el ingreso del agua dentro de la tubería para estabilizar la columna de agua.
Las pruebas de permeabilidad a carga constante en algunos casos no se pudo determinar, ya que el
caudal de ingreso superaba 60 lt/min sin haber retorno del agua, lo que comprobaba que el suelo se
encontraba muy suelto

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Los cuadros siguientes muestran las lecturas registradas de las pruebas de
permeabilidad realizadas, las mismas que fueron tomadas por el personal de la
empresa GEOMASTER SAC.
a) Sondeo P-01 -1
PRUEBA DE LEFRANC
FONDO DEL POZO = 5.95 m
HQ = 4.50 M
ALTURA = 25 cm
COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD > 10
-3
(cm/s)
OBSERVACIÓN: EL CAUDAL VERTIDO ES MAYOR A 60 LITROS POR MINUTO, EN TODO EL
TIEMPO NO SE LOGRO ESTABLIZAR EL CAUDAL, POR LO QUE SU CONDUCTIVIDAD
HIDRAULICA ES ALTA.
Vista de la ejecución del ensayo de permeabilidad del tipo Lefranc a carga constante
Vista del tramo de material en el cual fue realizado el ensayo de permeabilidad.

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b) Sondeo P-01 -2
PRUEBA DE LEFRANC
Fondo del pozo = 10.50 m
HQ = 10.00 m
Altura = 25 cm
Coeficiente de Permeabilidad = 7.07x10
-3
(cm/s)
T
(min)
HIDROM.
(LT)
Q
(l/min)
0 140
1 180 40
2 220 40
3 261 41
4 301 40
5 341 40
6 383 42
7 424 41
8 465 41
9 506 41
10 547 41

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c) Sondeo P-01 -3
PRUEBA DE LEFRANC
HQ = 14.50 m
ALTURA = 25 cm
-3
(cm/s)
HIDRAULICA ES ALTA.

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d) Sondeo P-02 -1
PRUEBA DE LEFRANC
FONDO DEL POZO = 5.95 m
HQ = 4.50 m
ALTURA = 60 cm
-3
(cm/s)
HIDRAULICA ES ALTA.

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a) Sondeo P-02 -2
PRUEBA DE LEFRANC
HQ = 10.00 m
ALTURA = 30 cm
-3
(cm/s)
HIDRAULICA ES ALTA.

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b) Sondeo P-02 -3
PRUEBA DE LEFRANC
HQ = 14.50 m
ALTURA = 35 cm
-3
(cm/s)
HIDRAULICA ES ALTA.

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3. ENSAYOS DE LABORATORIO
En la exploración del suelo se tomaron muestras de los diferentes estratos de cada una
de las calicatas ejecutadas, para su posterior análisis y clasificación en el laboratorio de
Mecánica de Suelos.
Las calicatas fueron distribuidas de tal manera de poder obtener un registro de la
estratigrafía general a lo largo de la zona de estudio.
El croquis de ubicación de la zona en estudio, en el anexo D muestra la distribución de
las calicatas ejecutadas, además del panel fotográfico, en el anexo C se muestran las
calicatas ejecutadas y sus perfiles estratigráficos.
Con las muestras obtenidas se realizaron los siguientes ensayos de acuerdo a las
Normas Standards de la American Society for Testing and Materials.
* Análisis Granulométrico Norma ASTM D 422.
* Clasificación de Suelos Norma ASTM D 2487.
* Ensayos de Límites de Consistencia Norma ASTM D 4318.
* Limite Líquido Norma ASTM D 423.
* Límite Plástico Norma ASTM D 424.
* Contenido de Humedad Natural Norma ASTM D 2216.
* Ensayo de Peso Unitario o Volumétrico Norma ASTM D 2237.
* Ensayo de Corte Directo Norma ASTM D 3080.
* Peso especifico y absorción de la grava
* Análisis químicos de sales,
* Análisis de cloruros
* Análisis de sulfatos y
* Determinación del Ph.
Los resultados de los ensayos de Laboratorio se muestran en el anexo B.

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Se obtuvieron 32 muestras representativas de los diferentes estratos obtenidos por la
clasificación por inspección manual visual a lo largo de todo el perfil estratigráfico,
obtenidas de cada una de las 10 calicatas ejecutadas, distribuidas de la siguiente
manera:
Cuadro 3-1: Numero de muestras por exploración.
3.1. Análisis granulométrico.
Se realizaron los análisis granulométricos de cada una de las muestras obtenidas de
acuerdo a la norma ASTM D-422. Los resultados obtenidos se muestran en los cuadros
que a continuación se presentan:
CALICATA 01 PROFUNDIDAD CLASIF. SUCS CLASIF. AASHTO % FINO
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. GC A-2-6 18.51
MUESTRA 02 0.40m – 1.20m. GC A-2-6 31.10
MUESTRA 03 1.20m – 3.00m. GC A-2-6 19.54
MUESTRA 01 0.00m – 0.30m. GC A-2-6 20.74
MUESTRA 02 0.30m – 1.30m. GM A-1-b 21.26
MUESTRA 03 1.30m – 3.20m. SC A-2-6 27.57
EXPLORACION # DE MUESTRAS
CALICATA C-01 3
CALICATA C-02 3
CALICATA C-03 4
CALICATA C-04 4
CALICATA C-05 3
CALICATA C-06 3
CALICATA C-07 3
CALICATA C-08 3
CALICATA C-09 3
CALICATA C-10 3
TOTAL 32

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MUESTRA 01 0.00m – 0.30m. GC A-2-6 27.08
MUESTRA 02 0.30m – 1.10m. SC A-6 36.67
MUESTRA 03 1.10m – 1.90m. GM-GC A-2-4 12.05
MUESTRA 04 1.90m – 3.10m. GC A-2-6 20.01
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. SC A-6 37.95
MUESTRA 02 0.40m – 1.60m. GP-GM A-1-a 8.62
MUESTRA 03 1.60m – 2.00m. GC A-2-6 24.04
MUESTRA 04 2.00m – 3.00m. GM-GC A-2-4 22.69
MUESTRA 01 0.00m – 0.60m. GC A-2-6 20.36
MUESTRA 02 0.60m – 1.40m. GM A-2-4 32.06
MUESTRA 03 1.40m – 3.10m. GC A-2-6 22.59
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. GC A-2-4 29.14
MUESTRA 02 0.40m – 1.70m. CL A-6 66.30
MUESTRA 03 1.70m – 3.10m. GC A-2-6 34.99
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. GC A-2-6 24.25
MUESTRA 02 0.40m – 1.80m. GC A-2-6 18.92
MUESTRA 03 1.80m – 3.20m. GP-GC A-2-6 10.04

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MUESTRA 01 0.00m – 0.90m. GC A-2-6 25.34
MUESTRA 02 0.90m – 1.90m. GC A-2-6 24.08
MUESTRA 03 1.90m – 3.10m. GC A-2-6 28.67
MUESTRA 01 0.00m – 1.20m. GC A-2-6 18.87
MUESTRA 02 1.20m – 2.10m. GC A-7-6 41.98
MUESTRA 03 2.10m – 3.20m. GP-GC A-2-6 11.14
MUESTRA 01 0.00m – 0.90m. GC A-2-7 20.08
MUESTRA 02 0.90m – 2.20m. ML A-4 54.08
MUESTRA 03 2.20m – 3.10m. GC A-2-6 21.92
3.2. Límites de consistencia
De igual forma se realizaron para las muestras representativas de las calicatas
ejecutadas los Límites de Consistencia, siendo estos el Límite Líquido y el Límite
Plástico.
Las siguientes tablas muestran los valores de los límites de consistencia obtenidos de
las muestras extraídas de las calicatas ejecutadas.
CALICATA 01 PROFUNDIDAD L.L. ( % ) L.P. ( % ) I.P ( % )
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 35.10 19.26 15.84
MUESTRA 02 0.40m – 1.20m. 34.40 19.09 15.31
MUESTRA 03 1.20m – 3.00m. 36.70 20.52 16.18

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MUESTRA 01 0.00m – 0.30m. 35.40 21.33 14.07
MUESTRA 02 0.30m – 1.30m. 23.00 NP NP
MUESTRA 03 1.30m – 3.20m. 34.90 20.70 14.20
MUESTRA 01 0.00m – 0.30m. 38.20 19.31 18.89
MUESTRA 02 0.30m – 1.10m. 35.00 20.50 14.50
MUESTRA 03 1.10m – 1.90m. 24.60 17.92 6.68
MUESTRA 04 1.90m – 3.10m. 39.00 23.32 15.68
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 35.60 23.52 12.07
MUESTRA 02 0.40m – 1.60m. 22.70 NP NP
MUESTRA 03 1.60m – 2.00m. 34.80 21.49 13.31
MUESTRA 04 2.00m – 3.00m. 27.50 21.38 6.12
MUESTRA 01 0.00m – 0.60m. 35.00 21.38 13.61
MUESTRA 02 0.60m – 1.40m. 21.50 19.58 1.92
MUESTRA 03 1.40m – 3.10m. 34.70 22.71 11.99
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 37.90 29.15 8.75
MUESTRA 02 0.40m – 1.70m. 38.00 24.47 13.53
MUESTRA 03 1.70m – 3.10m. 37.70 24.35 13.35

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MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 35.40 20.65 14.75
MUESTRA 02 0.40m – 1.80m. 34.80 20.53 14.27
MUESTRA 03 1.80m – 3.20m. 34.40 19.77 14.63
MUESTRA 01 0.00m – 0.90m. 35.00 22.08 12.92
MUESTRA 02 0.90m – 1.90m. 36.40 22.96 13.44
MUESTRA 03 1.90m – 3.10m. 46.50 28.06 18.44
MUESTRA 01 0.00m – 1.20m. 34.50 22.44 12.06
MUESTRA 02 1.20m – 2.10m. 45.40 25.29 20.11
MUESTRA 03 2.10m – 3.20m. 36.80 21.22 15.58
MUESTRA 01 0.00m – 0.90m. 40.80 29.41 11.39
MUESTRA 02 0.90m – 2.20m. 29.90 24.20 5.70
MUESTRA 03 2.20m – 3.10m. 34.30 21.90 12.31
3.3. Humedad natural
Realizadas las calicatas y evaluado el perfil estratigráfico que mostraba cada una de
ellas, se tomaron muestras representativas de los estratos para obtener su contenido
de humedad natural con la que podemos definir si el suelo se encuentra en estado
húmedo o saturado y así evaluar los parámetros en su condición más desfavorable
(caso saturado), si así el suelo se presentara.

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Las tablas siguientes muestran los resúmenes de los valores de las humedades
naturales obtenidas de cada estrato.
CALICATA 01 PROFUNDIDAD HUMEDAD NATURAL ( % )
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 12.14
MUESTRA 02 0.40m – 1.20m. 12.50
MUESTRA 03 1.20m – 3.00m. 11.76
MUESTRA 01 0.00m – 0.30m. 12.62
MUESTRA 02 0.30m – 1.30m. 16.56
MUESTRA 03 1.30m – 3.20m. 15.93
MUESTRA 01 0.00m – 0.30m. 17.46
MUESTRA 02 0.30m – 1.10m. 14.97
MUESTRA 03 1.10m – 1.90m. 14.89
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 17.51
MUESTRA 02 0.40m – 1.60m. 13.69
MUESTRA 03 1.60m – 2.00m. 14.74
MUESTRA 04 2.00m – 3.00m. 19.78
MUESTRA 01 0.00m – 0.60m. 15.32
MUESTRA 02 0.60m – 1.40m. 18.37
MUESTRA 03 1.40m – 3.10m. 16.18

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MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 19.64
MUESTRA 02 0.40m – 1.70m. 13.54
MUESTRA 03 1.70m – 3.10m. 19.11
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 16.75
MUESTRA 02 0.40m – 1.80m. 12.83
MUESTRA 03 1.80m – 3.20m. 12.01
MUESTRA 01 0.00m – 0.90m. 10.00
MUESTRA 02 0.90m – 1.90m. 15.77
MUESTRA 03 1.90m – 3.10m. 21.64
MUESTRA 01 0.00m – 1.20m. 13.58
MUESTRA 02 1.20m – 2.10m. 22.84
MUESTRA 03 2.10m – 3.20m. 15.06
MUESTRA 01 0.00m – 0.90m. 17.32
MUESTRA 02 0.90m – 2.20m. 23.46
MUESTRA 03 2.20m – 3.10m. 17.86

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3.4. Determinación de la densidad natural
Considerando las características del suelo en estudio que presentan finos plásticos,
para determinar la densidad natural se tomaron muestras inalteradas en bloques y con
el método de la parafina en el laboratorio se pudo determinar su densidad natural.
Los resultados obtenidos a diferentes niveles se muestran en los cuadros siguientes:
CALICATA 01 PROFUNDIDAD
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 03 1.20m – 3.00m. 1.77
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 01 0.00m – 0.30m. 1.85
MUESTRA 03 1.30m – 3.20m. 1.93
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 01 0.00m – 0.30m. .1.98
MUESTRA 04 1.90m – 3.10m. 1.91
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 03 1.60m – 2.00m. 1.93
MUESTRA 04 2.00m – 3.00m. 1.99
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 01 0.00m – 0.60m. 1.89
MUESTRA 02 0.60m – 1.40m. 2.05
MUESTRA 03 1.40m – 3.10m. 1.87

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DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 1.95
MUESTRA 02 0.40m – 1.70m. 1.87
MUESTRA 03 1.70m – 3.10m. 1.99
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 01 0.00m – 0.40m. 1.94
MUESTRA 02 0.40m – 1.80m. 1.98
MUESTRA 03 1.80m – 3.20m. 1.73
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 02 0.90m – 1.90m. 1.94
MUESTRA 03 1.90m – 3.10m. 1.86
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 01 0.00m – 1.20m. 2.10
MUESTRA 03 2.10m – 3.20m. 1.82
DENSIDAD NATURAL
(gr/cm3)
MUESTRA 01 0.00m – 0.90m. 2.05
MUESTRA 03 2.20m – 3.10m. 1.76

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3.5. Agresión al suelo de cimentación
El suelo bajo el cual se cimentará la estructura puede tener un efecto agresivo a la
cimentación. Este efecto está en función de los elementos químicos que actúan sobre el
concreto y el acero de refuerzo, causando efectos nocivos y hasta destructivos sobre
las estructuras (sulfatos y cloruros principalmente).
Sin embargo, la acción química del suelo sobre el concreto sólo ocurre a través del
agua subterránea que reacciona con el concreto; de este modo el deterioro del concreto
ocurre bajo el nivel freático, zona de ascensión capilar o presencia de agua infiltrada,
por otra razón (rotura de tuberías, lluvias extraordinarias, inundaciones, etc.).
El concreto es un material que en general tiene un comportamiento satisfactorio ante
diversos ambientes químicamente agresivos. El concepto básico reside en que el
concreto es químicamente inalterable al ataque de agentes químicos que se hallan en
estado sólido.
Para que exista alguna posibilidad de agresión, el agente químico debe estar en
solución en una cierta concentración y además tener la opción de ingresar en la
estructura de la pasta durante un tiempo considerable, es decir, debe haber flujo de la
solución concentrada hacia el interior del concreto y este flujo debe mantenerse el
tiempo suficiente para que se produzca la reacción.
Los principales elementos químicos a evaluar son las sales, sulfatos cloruros y Ph, por
su acción química sobre el concreto y acero respectivamente y las sales solubles
totales por su acción mecánica sobre el cimiento, al ocasionarle pérdida de resistencia
al cortante de manera brusca debido al lavado de las sales.
De los resultados de los análisis químicos combinados obtenidos a partir de muestras
representativas de 03 calicatas se tienen los siguientes resultados: Cuyas muestras
fueron analizadas en la Universidad Agraria la Molina.

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CALICATA
N º
MUESTRA PROFUNDIDAD
SALES
TOTALES
CLORURO
S
SULFATOS pH
C-08 M-03 1.90m – 3.10m. 0.352% 0.016% 0.125% 7.95
C-09 M-03 2.10m – 3.20m. 0.216% 0.018% 0.061% 7.88
C-10 M-03 2.20m – 3.20m. 0.265% 0.003% 0.116% 7.49
Estos resultados muestras que la zona de estudio presenta entre 2100ppm a 3500ppm, de sales totales cuya
concentración es media.
3.6. Ensayo de corte directo
Obtenidas las muestras representativas inalteradas de las calicatas mas
representativas, con características de formación de los suelos más desfavorables, se
prosiguió a ejecutar los ensayos de Corte Directo en muestras inalteradas a su
densidad natural y saturando la muestra en la etapa del corte con la finalidad de
encontrar sus parámetros de resistencia del material estudiado, que servirán para el
cálculo de la capacidad portante del terreno.
En la siguiente tabla se indican los valores de los resultados obtenidos de la muestra
analizada.
Parámetros de Resistencia
Material SUCS Fricción ( º )
Cohesión
( Kg/cm
2
)
C-08 M-03 GC 31.49° 0.00
C-09 M-03 GP-GC 36.41° 0.15
C-10 M-03 GC 36.41º 0.00

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Gráfico 3-1: Curva Esfuerzo-deformación típica de las tres muestras.

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Gráfico 3-1: Curva de deformaciones horizontales y verticales.
Gráfico 3-3: Envolvente de resistencia Máxima para determinar los parámetros de resistencia.

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4. MODELO GEOTÉCNICO
4.1. Suelo de cimentación
En función a las evaluaciones de campos, ensayos de campo y ensayos de laboratorio
han permitido definir las condiciones estratigráficas del subsuelo de la zona del nuevo
polvorín.
En general el material predominante en la zona está compuesto por gravas con arenas
y mezclas de finos arcillosos con limosas del tipo GC, de mediana plasticidad hasta los
3.0 m de profundidad a lo largo del subsuelo estudiado, con algunos sectores de lentes
de arcillas o limos hasta los 2.2 m como es lo observado en la calicata C-06 y C-10.
Gráfico 4-1: Tipos y porcentaje de incidencias de materiales en las calicatas
Gráfico 4-2: Tipos y porcentaje de incidencias de materiales en las perforaciones.

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En los siguientes gráficos se muestran las características de la grava arcillosa
encontrada en las calicatas, en general se concluye que este material evaluado se
encuentra en estado no saturado, solo en la C-04 se observó filtraciones de agua por
escorrentías superficiales, así mismo presenta media a alta porosidad y se encuentra
en estado medianamente denso a suelto, índice plástico y % de finos son relativamente
medios a altos.
Gráfico 4-3: Características de la Grava arcillosas en función a su porosidad, % de finos e IP.
Gráfico 4-4: Características de la Grava arcillosas en función a su porosidad y grado de saturación.

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Los materiales gravosos con arcillosas pueden producir una condición no
drenada, y por el estado en que se encuentra los materiales más representativos
la forma de falla esperada será de tipo localizada.
4.2. Condiciones de contorno de cimentaciones
A. Nivel Piezómetro y freático
De acuerdo a las excavaciones realizadas, en toda el área del nuevo polvorín, no
se encontró el nivel freático, sin embargo cualquier evento extraordinario de
lluvias puede ocasionar o producir flujos por el subsuelo que presenta valores de
permeabilidades altas, como fue observado en la excavación de la C-04 a la
profundidad de 1.50m, donde las paredes de las excavaciones presentaban
escurrimientos de agua, por lo que en los cálculos se debe considerar este
factor en la estabilidad de la cimentación.
Vista del perfil de la C-04 donde se aprecia las filtraciones de agua por las paredes de la excavación a
partir de 1.50m de profundidad.

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B. Profundidad de cimentación
En general podemos definir que el suelo de cimentación de todas las estructuras
a proyectarse en el nuevo polvorín corresponde a materiales de rellenos no
controlados por ser esta zona destinada al botadero norte, donde los suelos
encontrados son heterogéneos sin una estratigrafía bien definida, los mismos
que en algunos sectores y a diferentes profundidad se encuentran en estado
medio a suelto con zonas de oquedades y vacíos apreciables que ante cargas
transmitidas y flujos de agua sufren reacomodos y asentamientos prolongados.
En general los suelos encontrados como suelo de cimentación corresponden a
materiales granulares gruesos formados de gravas con finos arcillosos y mezclas
de arenas de mediana a alta plasticidad, clasificados como del tipo GC.
Así mismo en las C-06 y C-10 hasta 1.70m y 2.20m de profundidad se
encontraron suelos finos formados de limos y arcillas con poca grava y arenas
clasificadas como del tipo ML a CL.
En consecuencia del tipo de suelo encontrado se puede recomendar como
profundidad de cimentación mínima Df = 1.00 m; pero en la zona donde se
presenten estratos de suelos finos arcilla o limo como son las calicatas C-06 y C-
10 se deberá realizar la excavación hasta los 2.2 m o hasta encontrar suelo
gravo arcilloso o grava limosa, y colocar relleno de concreto como sub-cimiento.
Sin embargo teniendo en consideración que la zona en estudio corresponden a
suelos de relleno no controlados en estado medios a sueltos y ante el riesgo de
presentarse asentamientos diferenciales por las cargas transmitidas y reacomodo
de las partículas ante flujos de agua por infiltración, se recomienda hacer una
excavación y remoción del material de relleno en un espesor de 3.0m como
mínimo y hacer un relleno controlado de ingeniería con material de cantera en
capas compactadas con la colocación de geomallas para controlar los
asentamientos de los estratos inferiores, hasta alcanzar la cota de cimentación
recomendada de Df = 1.00m.

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4.3. Condiciones sísmicas de la zona
El análisis de la influencia de las condiciones In-Situ del suelo con respecto a las
consecuencias debido principalmente al efecto de vibraciones, requieren un
conocimiento de complejas interrelaciones entre las características Físicas y Mecánicas
propias de cada tipo de suelo, profundidad de los estratos, amplitud de los movimientos,
características de los factores de frecuencia en los movimientos y los detalles
estructurales de las edificaciones.
De acuerdo a la historia sísmica estudiada por el Dr. Silgado (1973) la zona en estudio
presenta mediana sismicidad. El subsuelo de apoyo donde se recomienda cimentar las
estructuras del Nuevo Polvorín tendrá un comportamiento sísmico poco desfavorable,
el mismo que corresponde a depósitos de relleno no controlados, formados de
materiales granulares gruesos gravas con mezclas de finos arcillosos y según el
reglamento nacional de construcciones estos suelos se clasifican como tipo II, con
período predominante Ts igual a 0.6 segundos con un factor de amplificación sísmica
de 1.2 y amax = 0.10g a 0.15 g.
Para un sismo de Magnitud Máxima = 6.5º escala de Richter para un período de retorno
de 50 años, según el mapa de isoaceleraciones a nivel nacional desarrollado por
Castillo 1993.

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Figura 4-1: Mapa de Isoaceleraciones para determinar la aceleración máxima del suelo.
Zona de
Estudio

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4.4. Metodología de análisis
A. Método de análisis
Bajo el teorema de cota superior, se utilizara la ecuación que se acomode al
mecanismo de falla más probable en este tipo de terreno, el mismo que tendrá en
cuenta la condición de falla no drenada, para ello se reducirán los números de
capacidad portante.
Condición estática
Para nuestro caso, el suelo de fundación es de granulometría gruesa, con
abundante grava, poco poroso, por lo que los mecanismos de falla serán de tipo
drenado, pudiéndose utilizar la ecuación de exponencial logarítmica planteada por
Terzaghi, K. y Peck, R.B. (1967), modificado por Vesic, A. (1973). La capacidad
admisible de carga última es definida como:
DNBSDNqSDNcSq qqqcccuE ...
2
1
.... (Ec. 1)
La capacidad portante admisible la podemos definir como la división de esta
capacidad ultima entre un factor se seguridad.
FS
q
q uE
Ead. (Ec. 2)
Donde:
FS : Factor de seguridad = 3.0.
cN , qN , N : Números de capacidad de portante.
cS , qS , S : Factores de forma.
cD , qD , D : Factores de profundidad.
c : Cohesión (kPa).
fDq 1 : Presión de sobrecarga (KPa).
2 : Peso unitario del suelo (KN/m3
).
fD : Profundidad de desplante de la cimentación, 1.0 m.
B : Ancho de la cimentación (m).
Nf : Nivel freático (m).

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La forma o mecanismo de falla están directamente relacionados a los números de
capacidad portante, los parámetros de resistencia a fin de determinar estos
números de capacidad portante podrían reducirse de la siguiente forma:
'
3
2 cc (Ec. 3)
)'tan3/2tan(a (Ec. 4)
Condición pseudoestática
Para una condición sísmica (Pseudo-estática), hay diversos autores que indican
que los números de capacidad portante varían bajo esta condición, sin embargo es
difícil de predecir este efecto en el mecanismo de falla; dado que el proceso de falla
de una cimentación se produce una vez el suelo alcanza su máximo grado de
compresibilidad, luego del cual se va a producir un desviador que causa el colapso
de la superestructura, cuya hipótesis es realizar el equilibrio de trabajo externo y
interno. El trabajo interno dado por la resistencia y fuerzas estabilizadoras del
sistema y el trabajo externo dado por la carga de la superestructura.
En función a la teoría de coulomb y teorema de cota superior podemos estimar un
mecanismo de falla para una condición dinámica (Richards y M. Budhu, 1993),
como sigue:
EqqqcccuD NSBNSqNScq ..
2
1
.. (Ec. 5)
La capacidad portante admisible la podemos definir como la división de esta
capacidad ultima entre un factor se seguridad.
FS
q
q uD
Dad. (Ec. 6)
Donde:
FS : Factor de seguridad = 3.0.
cN , qN , N : Números de capacidad de portante.

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c , q , : Factores de reducción de números de capacidad portante.
cS , qS , S : Factores de forma.
c : Cohesión (KPa).
fDq : Presión de sobrecarga (KPa).
: Peso unitario del suelo (KN/m3
).
fD : Profundidad de desplante de la cimentación, 1.0 m.
B : Ancho de la cimentación (m).
Tan = kh/1-kv
º
º
º
º
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
N D/N
Tan = kh/1-kv
º
º
º
º
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
NqD/Nq q
Tan = kh/1-kv
º
º
º
º
NCD/NC c
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Gráfico 4-5: Factores de corrección - Condición Pseudoestática.
B. Factor de seguridad
En todos los casos se llegará a un coeficiente de seguridad de 3, para determinar la
capacidad de apoyo admisible en los estratos finos con mezclas de gravas blandas
con el objetivo principal de:
- Prevenir las variaciones naturales de la resistencia al corte del suelo.
- Prevenir contra la probable disminución local en la Capacidad de carga del suelo
durante el proceso constructivo.
- Prevenir asentamientos perjudiciales de la cimentación.
- Por las incertidumbres correspondiente al método de cota superior.
- Tener en cuenta las variaciones en la Capacidad de apoyo con los cambios en
las dimensiones de la cimentación, de acuerdo con las cargas a transmitir.

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4.5. Parámetros de resistencia y compresibilidad
Los parámetros geotécnicos ingenieriles de los suelos representativos más
desfavorables según el registro estratigráfico para el suelo de cimentación fueron
obtenidos mediante ensayos de Corte Directo en laboratorio y mediante correlaciones
de acuerdo a los suelos encontrados propuestas por Burmister, 1962; lambe &
Whitman, 1969. Referenciados en Geotechnical Engineering de R. Hunt, 1984; y
Michael Carter and Stephen P. Bertley en Correlatión of soil properties, 1991.
Las propiedades geotécnicas de los materiales de cimentación de la infraestructura del
nuevo polvorín analizados en laboratorio se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 4-1: Parámetros de resistencia.
Parámetros del suelo Gravas arcillosas
Peso Unitario Humedo por encima de la cimentación 1,
[ton/m³]
1.90
Peso Unitario Humedo por debajo de la cimentación 2,
[ton/m³]
1.85
Humedad, [%] 12-22
Limite líquido, [%] 34-40
Limite Plástico, [%] 19-29
Porosidad / índice de Vacío 0.38/0.61
Clasificación SUCS GC
Cohesión/ ángulo de fricción VC
(1)
, [Pa/°] 0.15 Kg/cm
2
y 36°
Índice de compresión del suelo Cc, Saturado-Elástico 0.030
Índice de descarga del suelo Cs, Saturado-Plástico 0.010
Aceleración pseudestática 0.12g

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5. CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE
Para el cálculo de capacidad portante en condiciones estáticas se ha tomado en
consideración lo siguiente:
El suelo de fundación está clasificado como grava arcillosa, por lo que su
comportamiento no drenado.
La falla del suelo es de tipo localizada.
El ancho de cimentación interpolado es de 0.50 m a 1.20 m.
La profundidad desplante de la cimentación se ha analizado con un Df = 1.0m.
considerando el suelo de apoyo natural (relleno suelto ) y el suelo de reemplazo
compactado.
El ángulo de rozamiento es de 36°, mientras que la cohesión es 0.15 Kg/cm2
.
Los números de capacidad portante han sido adoptados en función a la solución
dada por Hansen, mientras que los factores de profundidad por vesic, factores de
forma en función a Hansen.
Reemplazando:
En ( c ) C’ = 1.0 Ton / m
2
En ( d ) ’ = 25.84
o
Obteniéndose:
N´c = 22.01 N´q = 11.66 N´ = 7.74
PARA CIMENTACION CORRIDA
DNBSDNqSDNcSq qqqcccuE ...
2
1
....
qult = 0.5 2 * B * N´ *S + 1 * Df * N´q + C´ * N´c* Sc
qult = 0.5*1.85*B*7.74*1.00 + 1.90*1.00*11.66 + 1.0*22.01*1.00
qult = 7.16*B Ton/m
2
+ 44.164 Ton/m
2
qult = 0.716*B + 4.416 Kg/cm
2
( B en metros )

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PARA CIMENTACION CUADRADA
qult = 0.5 2 * B * N´ *S + 1 * Df * N´q*Sq + C´ * N´c* Sc
qult = 0.5*1.85*B*7.74*0.6 + 1.90*1.00*11.66*1.484 + 1*22.01*1.53
qult = 4.296 *B Ton/m
2
+ 66.55 Ton/m
2
qult = 0.4296*B + 6.655 Kg/cm
2
( B en metros)
Considerando para diferentes anchos de cimentación la tabla siguiente muestra los
valores de capacidad portante obtenidos:
El factor de seguridad contra falla por capacidad de carga debe ser del orden de 3,
encontrándose el valor de la capacidad portante Admisible ó de diseño siguiente:
Qadm = 1/3 Qd
PARA CIMENTACIÓN CORRIDA
Obteniéndose para este tipo de Cimentación un valor de capacidad portante
admisible mínimo de 1.70 Kg/cm
2
.
PARA CIMENTACIÓN CUADRADA
admisible mínimo de 2.35 kg/cm
2
.
Df ( m ) Qd ( Kg / cm
2
) Qadm ( Kg / cm
2
)
B = 0.80 m. 1.00 4.99 1.66
B = 0.90 m. 1.00 5.06 1.69
B = 1.00 m. 1.00 5.13 1.71
B = 1.20 m. 1.00 5.28 1.76
ANCHO DE CIMENTACIÓN
Df ( m ) Qd ( Kg / cm2
) Qadm ( Kg / cm2
)
B = 0.80 m. 1.00 7.00 2.33
B = 1.20 m. 1.00 7.17 2.39
B = 1.50 m. 1.00 7.30 2.43
B = 1.80 m. 1.00 7.43 2.48
ANCHO DE CIMENTACIÓN

Telefa x.(01) 257-3967 Cel. (01) 96281683
Santiago de Surco
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Considerando el tipo de material encontrados en las exploraciones realizadas, y
el tipo de cimentación recomendado, se pudo comprobar que la zona en estudio se
encuentra sobre un relleno suelto ( Botadero Norte ) que no ha sido colocado de
manera controlada en capas compactadas, debiendo haber seguido los procedimientos
de rellenos de ingeniería a una humedad óptima y hasta alcanzar un porcentaje mínimo
de compactación de acuerdo a su ensayo Proctor.
Estos relleno en algunos estratos se presentan poco densos, pero existe una
heterogeneidad en los materiales depositados que han sido colocados por volteo y solo
conformado por el tiempo con el paso de los Volquetes, lo que ha ocasionado que
existan sectores muy sueltos y alto volumen de vacíos que ante cargas trasmitidas y
flujos de agua por infiltración van a generar asentamientos diferenciales y reacomodo
de partículas que producirán la inestabilidad de las estructuras a construir.
Pues esto hace que por las características del suelo de apoyo de ser un relleno
no controlado y más por presentar matriz fina muy plástica, los asentamientos que se
presentan no son uniformes y se puede alcanzar asentamientos diferenciales elevados
por encima de los máximos permisibles haciendo que la estructura entre en falla.
Por lo tanto estos suelo de rellenos existentes que corresponden de manera
general a gravas arcillosas con mediana a alta plasticidad, no son adecuado como
suelo de soporte por su baja resistencia y elevado asentamiento, debiéndose
necesariamente REMOVER todo este primer estrato y parte del segundo estrato
encontrado y reemplazarlo por un material de cantera seleccionado de mayor
resistencia y baja deformación, pues las estructuras necesariamente se deben cimentar
sobre un suelo más competente, por consiguiente se debe reemplazar el suelo
inadecuado por otro de mejores características geotécnicas en una profundidad por
debajo de la cimentación que abarque toda la zona de sus esfuerzos transmitidos (bulbo
de presiones).

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El Bulbo de presiones se puede calcular de acuerdo al esfuerzo trasmitido y la
geometría de la cimentación a proyectar, el Bulbo de presiones generalmente tiene su
influencia en una profundidad de 2B, donde B es el ancho de la cimentación, por los
tipos de estructuras a cimentar la cimentación debería tener un valor desde B = 0.80m
hasta 1.5m, de ancho, lo que hace que el suelo de reemplazo sea de 3.00m por debajo
de la profundidad de cimentación recomendada.
0.70m
NPT
Df=1.00m
B = 1.20m
GC (GRAVA ARCILLOSA NO CONTROLADA)
SUELO EXISTENTE
SUELO DE REEMPLAZO 2.40m. GP- GM ( GRAVA LIMOSA )
RECOMENDADO SUELO DE REEMPLAZO DE CANTERA
(MATERIAL DE CANTERA) CON USO DE GEOMALLAS

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SUELO DE REEMPLAZO PARA RELLENO CONTROLADO MATERIAL DE
CANTERA GRAVA CON FINOS LIMOSOS ( GP - GM ).
= 41.10º
c = 0.00 Kg/cm
2
0.15 Kg/cm
2
por la trabazón de las gravas
1 = 2.06 ton/m
3
2 = 2.06 ton/m
3
Es = 400 a 600 Kg/cm
2
= 0,26
Df = 1.50 m.
B = variable (Cimentación corrida y zapata cuadrada)
Sc, S = Factores de forma
SUELO DE REEMPLAZO COMPACTADO GP – GM
Reemplazando:
En ( c ) C’ = 1.00 Ton / m
2
En ( d ) ’ = 30.18
o
Obteniéndose:
N´c = 30.58
N´q = 18.78
N´ = 23.01
PARA CIMENTACION CORRIDA
qult = 0.5* 2 * B * N´ *S + 1 * Df * N´q*Sq + C´ * N´c* Sc
qult = 0.5*1.90*B*23.01*1.00 + 1.95*1.0*18.78*1.0 + 1.00*30.58*1.00
qult = 21.86*B Ton/m
2
+ 67.201 Ton/m
2
qult = 2.186*B + 6.72 Kg/cm
2
( B en metros )

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PARA CIMENTACION CUADRADA
qult = 0.5* 2 * B * N´ *S + 1 * Df * N´q*Sq + C´ * N´c* Sc
qult = 0.5*1.90*B*23.01*0.60 + 1.95*1.0*18.78*1.484 + 1.00*30.58*1.614
qult = 13.116 *B Ton/m
2
+ 103.702 Ton/m
2
qult = 1.3116*B + 103.702 Kg/cm
2
( B en metros)
Considerando para diferentes anchos de cimentación la tabla siguiente muestra los
valores de capacidad portante obtenidos:
El factor de seguridad contra falla por capacidad de carga debe ser del orden de 3,
encontrándose el valor de la capacidad portante Admisible ó de diseño siguiente:
Qadm = 1/3 Qd
PARA CIMENTACIÓN CORRIDA
admisible mínimo de 2.80 Kg/cm
2
.
PARA CIMENTACIÓN RECTANGULAR
admisible mínimo de 3.90 kg/cm
2
.
2
) Qadm ( Kg / cm
2
)
B = 1.00 m. 1.00 11.68 3.89
B = 1.20 m. 1.00 11.95 3.98
B = 1.40 m. 1.00 12.21 4.07
B = 1.60 m. 1.00 12.47 4.16
ANCHO DE
CIMENTACIÓN
2
) Qadm ( Kg / cm
2
)
B = 0.80 m. 1.00 8.47 2.82
B = 0.90 m. 1.00 8.69 2.90
B = 1.00 m. 1.00 8.91 2.97
B = 1.10 m. 1.00 9.12 3.04
ANCHO DE
CIMENTACIÓN

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