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Jr. Paraguay B-3 Telf. 084235385

CÓDIGO RNP SO420781

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ÍNDICE GENERAL 1.

MEMORIA DESCRIPTIVA.

2.

UBICACIÓN.

3.

FINALIDAD DEL ESTUDIO.

4.

NORMATIVIDAD.

5.

CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO.

6.

ESTUDIO DE CAMPO.

7.

ENSAYOS Y ANÁLISIS DE LABORATORIO.

8.

UBICACIÓN DE LAS CALICATAS.

9.

NAPA FREÁTICA.

10.

RESULTADOS 1. Identificación y Clasificación de los Suelos 2. Perfiles Estratigráficos 3. Próctor Modificado 4. C.B.R 5. Valor R

11.

CAPACIDAD PORTANTE DE LA SUBRASANTE.

12.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

13.

PERFILES ESTRATIGRÁFICOS 08

14.

GALERÍA DE FOTOGRAFÍAS

3

MEMORIA DESCRIPTIVA I. INTRODUCCIÓN La Mecánica de Suelos, es una rama de la Ingeniería que tiene por objeto realizar los estudios, ensayos y pruebas; tanto In Situ como también en Laboratorio. La finalidad esencial del Estudio de Mecánica de Suelos, es dar respuesta a los requerimientos y las exigencias - cada vez mayores - sobre la calidad, seguridad y estabilidad de las diversas obras de Infraestructura Vial; que comprende construcción de Carreteras, Pistas, Arterias urbanas Pavimentadas; así como Puentes, Obras de Arte, Estabilización de Taludes, etc. que plantea la ingeniería y tecnología moderna en el rubro de vías, así como las

recomendaciones del

Reglamento Nacional de Edificaciones; que condicionan conocer previamente las características físico mecánicas de los suelos, sobre los que se colocarán las diferente capas de la estructura vial de las obras proyectadas. Para resolver estas cuestiones y otras interrogantes que plantea la Geotecnia, se ha realizado el presente Estudio de Mecánica de Suelos que se desarrolla en la presente Memoria Descriptiva.

1. SUB RASANTE Es particularmente indispensable, conocer la capacidad portante de la Sub Rasante que generalmente está expresada en término del C.B.R. (California Bearing Rattio); en base a cuyos valore, se dimensionan las diferentes capas de la estructura vial.

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Así mismo es exigencia de los requisitos y especificaciones técnicas, Identificación y Clasificación de las diferentes tipos de suelos que conforman la pared Estratigráfica de la Sub Rasante, para el diseño de los Perfiles Estratigráficos. El presente Estudio de Mecánica Suelos, se ha realizado para el Proyecto de Mejoramiento Integral de la Infraestructura Vial de la APV Tres Cruces, Distrito de San Sebastián, Cusco - Cusco. El Trabajo se ha realizado en atención al gentil encargo de los beneficiarios. En la Memoria Descriptiva, se desarrollan los aspectos más importantes de este Estudio de Mecánica de Suelos.

II. UBICACIÓN La APV Tres Cruces se ubica al norte de la urbanización Santa Rosa y entre la Urbanización Vallecito y la APV San Gabriel; a 3329 msnm, en la circunscripción de Distrito de San Sebastián, en la Provincia y Región Cusco teniendo con puntos extremos las siguientes coordenadas: Por el Norte: 13º27' L.S. y 71º55' L.O., por el Este: 13º29' L.S. y 71º52' L.O., por el Sur: 13º37' L.S. y 71º54' L.O., y por el Oeste: 13º32' L.S. y 71º57' L.O.

III. FINALIDAD DEL ESTUDIO El Estudio de Suelos de la Sub rasante, se realiza con el fin de determinar: 1. La Identificación de los distintos tipos y grupos de suelos que conforman la Sub rasante de las calles en estudio, mediante el procedimiento de la Clasificación, por los Métodos del SUCS y AASHTO; para cuyo fin se realizan los ensayos y análisis en el Laboratorio. 2. Realizar los ensayos de Próctor Modificado y el C.B.R. (Razón de Soporte California). 3. Luego con los resultados de los ensayos de CBR y Próctor calcular la Capacidad Portante de la Sub-rasante, y con estos Índices se diseñará la estructura del pavimento.

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IV. NORMATIVIDAD Es necesario precisar que este Estudio de Suelos se ha ejecutado siguiendo los lineamientos y recomendaciones contenidas en Edificación NTE E.050:

Suelos y

la Norma

Técnica de

Cimentaciones del Reglamento Nacional de

Construcciones; así como la normatividad del Ministerio de Transportes y comunicaciones. Así mismo los ensayos y análisis de Laboratorio, se han efectuado según las normas de la ASTM (American Society For Testing Materials) y la AASHTO (American Association Of State Highway and Transportation Officials).

V. CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO. Las principales características del Proyecto son: 1. Todas las calles de la APV Tres Cruces, recibirán como cobertura de rodadura del Pavimento, Losa de Concreto. Así mismo las Veredas y Escaleras. 2. La longitud, el ancho y otros detalles geométricos de las calles, están detalladas en los planos del Proyecto. 3. La estructura del Pavimento, se construirá de la siguiente forma: I) La Sub Rasante, debidamente compactada, según especificaciones técnicas. II) Capas de Sub Base y Base, debidamente conformadas y compactadas. III) Losa de Concreto. IV) Veredas de concreto. 4. Todas las demás características del Proyecto, están contenidas en los planos y documentos respectivos.

VI. ESTUDIO DE CAMPO En las calles de la APV Tres Cruces, se han efectuado los siguientes trabajos y estudios: 1. Reconocimiento de las vías en estudio; y ubicación de las Calicatas y Pozos.

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2. Apertura de 07 calicatas. 3. Las calicatas aperturadas, tienen una profundidad entre 1.50 a 1.80 m desde el nivel de la pista actual. 4. Descripción Estratigráfica de Campo. 5. Extracción de muestras de cada Calicata y Pozo; las mismas que fueron enviadas al Laboratorio para los ensayos y análisis correspondientes.

VII. ENSAYOS Y ANALISIS DE LABORATORIO Los ensayos y análisis, se han realizado, según las normas siguientes: NORMA NPT

NORMA ASTM

NORMA AASHTO

1) Contenido de Humedad

NPT 339.127

D 2216

T – 77

E 108

2) Análisis Granulométrico

NPT 339.128

D 422 E-11-70

T – 77

E 107

3) Límites Líquido

NPT 339.129

D 4318

T – 89/90

E 110

4) Límites Plástico

NPT 339.129

D 4318

T – 89/90

E 111

5) Clasificación: H.R.B. y SUCS

NPT 339.134

D 2487

T - 77

E 116

6) Próctor Modificado

NPT 339.171

D 1557

T - 180

E 117

7) Razón de Soporte C.B.R.

NPT 339.167

D 2487

T - 66

E 118

D E S C R I P C I Ó N DE ENSAYOS

VIII. UBICACIÓN DE LAS CALICATAS y POzos

NORMA MTC

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Ix. NAPA FREÁTICA Hasta la profundidad sondeada, no se detectó presencia de Napa Freática; sin embargo, el contenido de Humedad, se incrementa a medida que se profundiza, por lo que se posiblemente el Nivel Freático, se encuentre a mayor profundidad

X. RESULTADOS 1.

CLASIFICACIÓN Con los resultados de los ensayos de Granulometría y Límites de

Atterberg, se han Identificado los

tipos de suelos, por medio del Sistema

Unificado de Casagrande o SUCS y el método AASHTO. Los tipos de suelos más predominantes o característicos estudiadas en las calicatas de sondeo, son los clasificados como: CL, Arcillas limosas arenosas, son las que priman. Se tienen los suelos GM, de gravas arenosas limosas; SM-SC de arenas limo arcillosa con gravas; y otros suelos de menor presencia. En la capa superficial, debajo de las capas de rodadura: carpeta asfáltica, hay presencia de

suelo orgánicos, mezclados con desmonte y otros, en

espesores que varían de 0.40 a 0.50 m, que deben ser limpiados y reemplazados con material de afirmado, según las secciones de los cortes.

2.

PERFILES ESTRATIGRÁFICOS. Se han diseñado 8 Perfiles Estratigráficos de la Subrasante que se

adjuntan al presente Informe. En los Perfiles señalados se desarrolla una descripción correspondiente de los tipos de suelos que conforman el subsuelo o Sub rasante.

3.

ENSAYOS DE PRÓCTOR Y C.B.R.

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Los ensayos de Próctor Modificado se realizan con el fin de determinar los valores de la Máxima Densidad y la Humedad Óptima. Con estos índices, se procede a la realización de los ensayos de California Bearing Rattio o Razón de Soporte California o C.B.R. La Humedad Óptima, es el porcentaje de agua necesario para combinar el suelo que se utiliza para los ensayos de C.B.R. Por otro lado, la Máxima Densidad es el valor para obtención de los valores portantes del C.B.R. y K.

XI. CAPACIDAD PORTANTE DE LA SUB-RASANTE: CBR, California Bearing Ratio. En esta prueba se moldean muestras de materiales de subrasante o de las capas de la estructura (sub-base y base), en distintos niveles de compactación (90%, 95% y 100% de AASHTO estándar o modificado); se someten a saturación por cuatro días y se prueban por medio de la penetración de un pistón de tres pulgadas de diámetro a una velocidad de 0.05 pulgadas por minuto. Se anotan los valores de penetración cada 0.1 pulgadas, hasta llegar a 0.5 pulgadas. Los resultados de carga sobre área (en psi) se comparan con valores de referencia obtenidos con piedra triturada de alta calidad, que a una penetración de 0.1 pulgada le corresponde 1000 psi. De tal manera que si un determinado material presenta un esfuerzo de 120 psi (360 libras de carga para la penetración de 0.1”, dividido entre 3 pulg 2 de área del pistón) el CBR de ese material es 12% del material de referencia (120 sobre 1000). Es difícil imaginar la relación que existe entre el ensayo y la carga de tráfico a la que es sometido el material cuando está en servicio.

Módulo de Reacción, k. Otro de los ensayos que se practican para evaluación de pavimentos, es la prueba de placa cargada o Plate-loading Test.

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Esta prueba se utiliza para evaluar la capacidad de subrasantes, rellenos, bases y, ocasionalmente, pavimentos terminados. Sin embargo, su mayor uso es en la determinación in situ del llamado “Módulo de reacción de la subrasante, k” para el diseño de pavimentos rígidos. El ensayo se hace por medio de varias placas concéntricas de acero (12, 18, 24 y 30 pulgadas), las que se someten a un sistema de carga por medio de un jack o gato hidráulico, soportadas por un equipo pesado (Por ejemplo: un camión cargado). La subrasante se somete a presiones conocidas, a una velocidad de carga predeterminada, y se mide la deflexión de la placa por medio de diales colocados en los puntos tercios del borde exterior de la placa de 30”. Los diales están sujetos a una viga anclada a cierta distancia del área de carga. El módulo “k” se calcula dividiendo la carga unitaria (psi) sobre la deflexión de la placa (pulg). Para utilizar el valor del módulo en el análisis de Westergaard, se selecciona un valor para el módulo de reacción del suelo. El valor más representativo de “k” se obtiene cuando la intensidad de carga es de 10 psi. El valor se ajusta luego para la condición más desfavorable de humedad que se puede esperar en el pavimento en servicio.

VALORES DEL CBR Y “K” CALLE Pachacutec Pachacutec Huáscar Chima Manco II Manco Inca Tupac Yupanqui

CALICATA PROFUNDIDAD C–1 C–2 C–3 C–4 C–5 C–6 C–7

0.30 - 1.50 0.40 - 1.10 0.50 - 1.50 0.70 - 1.40 0.40 - 1.50 0.40 - 1.50 1.40 - 1.80

Máxima Humedad CBR al Densidad Óptima 95% MD

CBR al Valor k 100 % Lb/plg³

1.936 1.912 1.751 1.793 1.734 1.681 1.894

16.37 15.47 8.81 8.97 8.74 8.31 16.70

9.76 9.88 12.81 12.64 13.11 13.22 9.71

1. C.B.R DE DISEÑO

13.42 12.73 7.25 7.38 7.16 6.84 13.74

215 195 175 177 171 168 220

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CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL C.B.R. DE DISEÑO. Para dimensionar o diseñar la estructura de los espesores del Firme y del Pavimento, es criterio establecido que se deban elegir los valores menores del C.B.R. que correspondan al 95% de la Máxima Densidad del Próctor Modificado. Los valores de la Capacidad Portantes, varían entre: un mínimo 6.84 % a un máximo de 13.74 %; de CBR; y de 168 a 220 Lb/plg³, como valores de R.

DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO El valor o índice del CBR de Diseño se determina siguiendo la normativa del Método AASHTO – 93; para cuyo fin, previamente se determina el valor “C” mediante la comparación de los Módulos Resilientes obtenidos en Laboratorio. Por medio de este procedimiento, se ha determinado la Capacidad Portante de la Sub Rasante; obteniéndose los valores del o índices del CBR (CBRDiseño) y el valor “k”.

C.B.R. DE DISEÑO CALCULADO. Los valores del CBR y R de Diseño calculados, por calles son: CALLE Pachacutec Huáscar Chima Manco II Manco Inca Tupac Yupanqui

PROFUNDIDAD

CBR de Diseño

Valor k Lb/plg³

0.30 - 1.50 0.50 - 1.50 0.70 - 1.40 0.40 - 1.50 0.40 - 1.50 1.40 - 1.80

13.10 7.0 7.0 7.0 7.0 13.74

205 173 173 173 173 220

NOTAS: 1) Se ha determinado el CBR = 7.0% de Diseño, para las calles Huáscar, Chima, Manco II y Manco Inca, para un trabajo más uniforme. En la calle Tupac Yupanqui, se deberá realizar el trabajo de reemplazar el relleno de la capa de basura de 1.40 m de espesor.

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XII. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES: CUADRO SINTÉTICO DE VALORES

Calicata C-1 C-2 C-3 C-4 C-5 C-6 C-7 Profundidad (m) 0.30 - 1.50 0.40 - 1.10 0.50 - 1.50 0.70 - 1.40 0.40 - 1.50 0.80 - 1.20 1.40 - 1.60  Máxima (g/cm³) 1.936 1.912 1.751 1.793 1.734 1.681 1.894 H. Óptima (%) 9.76 9.88 12.81 12.64 13.11 13.22 9.71 L. Líquido (%) 21.61 22.31 30.83 30.91 30.55 26.44 26.09 I. Plástico (%) 19.40 19.70 22.44 22.51 22.34 21.23 20.41 Tam. Máximo 1" Nº 4 Nº 4 1" Nº 4 Nº 10 2" Pasa N° 200 (%) 23.40 28.00 79.20 61.70 64.90 86.40 30.70 Clasif. SUCS SM SM CL CL CL ML - CL SM - SC Clasif. AASHTO A - 1 - b (0) A - 2 - 4 (0) A - 4 (8) A - 4 (5) A - 4 (6) A - 4 (8) A - 2 - 4 (0) C.B.R. 95% MD 13.42 12.73 7.25 7.38 7.16 6.84 13.74 1.

La capa superficial, cuyo espesor varía entre 0.30 m a 0.70 m, es un suelo de contenido variado, conformado por suelo orgánico, elementos de desmonte, etc., en matriz de arcilla limosa arenosa. Se recomienda que esta capa debe ser reemplazada con material de afirmado. En la calicata C – 7 (calle Tupac Yupanqui), se tiene una capa de relleno diverso y basuras con un espesor de 1.40 m, por eso se ejecutará un trabajo previo de limpieza de esta capa,

2.

Se recomienda que la Sub rasante, antes de la colocación de la capa de Afirmado, se debe compactar a una densidad equivalente al 90% mínimo de la Máxima Densidad del Próctor Modificado del suelo de la Sub rasante cuyos valores son:

CALLE

Máxima Humedad Densidad Óptima

Pachacutec Huáscar Chima Manco II Manco Inca Tupac Yupanqui

1.936 1.751 1.793 1.734 1.681 1.894

9.76 12.81 12.64 13.11 13.22 9.71

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3.

Los materiales de Afirmado que se usen en las capas de Sub Base y Base, deben provenir de Canteras cuya calidad debe cumplir las normas y especificaciones técnicas.

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Las capas de Sub Base y Base deben ser compactadas a un mínimo del 95% de la Máxima Densidad del Próctor Modificado, del material que se use.

5.

Los valores determinados en el presente Estudio de Suelos, son sólo válidos para las Sub rasantes del presente estudio.

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REFERENCIAS. 1) 2)

Norma Técnica E.050 Edificaciones del Perú.

Suelos

Exploración Geotécnica (1987).

y

Cimentaciones.

Reglamento

Nacional

de

Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos.

3)

A. Terzaghi Karl. And Peck. R. B (1967) “soil mechanics engineering practice”, John Wiley abd Sons, New York.

4)

Yves Lacroix and H.M. Hrn (1967) “Direct Detemination and Indirect Evaluation of Relative Density and Its Use on Earthwork Construction Projects”

5)

Vesic, A.S (1973) “Análisis de la capacidad de carga de cimentaciones superficiales, Revista Ingeniería Vol XLII N° 1 México D.F”

6)

Juárez Eulalio Badillo y Alfonso Rico Rodríguez. “Teoría y Aplicaciones de la Mecánica de Suelos” Tomo II”.

7)

Ralph B. Peck. Hanson (1982). “Ingeniería de Cimentaciones”.

8)

Mecánica de Suelos Y Cimentaciones George B. Sowers - George F. Sowers.

9)

Manuel Delgado Vargas. “Ingeniería de Cimentaciones” (Fundamentos e Introducción al Análisis Geotécnico).

10)

José Rodríguez Ortiz: “Curso Aplicado de Cimentaciones” (6ta. Edición Madrid)

11)

Joseph E. Bowles: “Manual de Laboratorio de Suelos y Cimentaciones”.

12)

Braja M. Das. Principios de Ingeniería de Cimentaciones.

13)

Carlos Crespo Villalaz. “Mecánica de Suelos y Cimentaciones”.

14)

Manual de la AASHTO.

15)

Manual del Instituto Americano del Asfalto.

16)

Manuales del ACI (American Institute Of Concret)