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8/20/2019 ESTUDIO DE SUELOS FINAL .pdf

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“CAMBIO DE TUBERIA DE 8” DE AGUA VIJUS”

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INDICE

1.0 GENERALIDADES

1.1 Objetivo

1.2 Ubicación de la Zona de Estudio

1.3 Características Topográficas del Terreno

1.4 Clima

1.5 Eventos Sísmicos

1.6 Organización del Estudio

2.0 INVESTIGACIONES DE CAMPO Y LABORATORIO

2.1 Investigaciones de Campo

2.2 Trabajos de Laboratorio

3.0 OBRAS LINEALES

3.1 Perfil Estratigráfico

3.2 Parámetros de Diseño Sísmico

4.0 RESULTADOS QUÍMICOS

5.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ANEXOS

PLANO DE UBICACIÓN DE CALICATAS

PLANO DE PERFILES ESTATIGRÁFICOS

PLANO DE UBICACIÓN

REGISTROS DE EXCAVACIÓN

PANEL FOTOGRÁFICO


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1.0 GENERALIDADES

Los trabajos relacionados con el proyecto : “CAMBIO DE TUBERIA DE 8 DE AGUA

VIJUS”, en la especialidad de mecánica de suelos, tiene por objetivo, el evaluar las

características que permitan desarrollar al nivel de Obras Generales los diseños definitivos

de La Línea de Conducción del sistema de Agua Potable que alimenta al Pueblo de Vijus,

a la planta y a los campamentos de la minera.

1.1 Objetivo

El presente trabajo tiene por objetivo, realizar la evaluación física y química de los

materiales encontrados hasta la profundidad donde descansarán las obras de ingeniería

proyectadas para el mejoramiento de la Línea de Conducción que es parte del sistema de

Agua Potable.

Como producto terminado, de las investigaciones efectuadas, se tendrá las características

de los diferentes materiales que conforman el sustento de las obras indicadas,

efectuándose las recomendaciones correspondientes para la etapa constructiva, así como

proporcionar la información correspondiente para estimar los costos unitarios asociados al

presupuesto de obra.

1.2 Ubicación de la Zona de Estudio

El área del proyecto corresponde al tramo comprendido entre Termica y La planta de

Tratamiento de Vijus ubicados en el área de la Compañía Minera Poderosa en la Distrito

de Pataz, Provincia de Pataz, Departamento de La Libertad.

1.3 Características Topográficas del Terreno

La topografía es de pendientes pronunciadas cuyas cotas disminuyen en el trayecto

desde Térmica hasta la planta, permitiendo el funcionamiento hidráulico del sistema.

1.4 Clima

El clima es del tipo templado o conocido como clima de montaña baja, propio de regiones

con esta altitud (1500msnm). La temperatura sobrepasa los 20ºC %. La temperatura es un

factor característico en los diferentes comportamientos de los suelos y de los materiales de

construcción.


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1.5 Eventos Sísmicos

El territorio está situado sobre una franja sísmica muy activa, conocida como el "Círculo

Circum Pacíficum", el cual tiene en el Perú una dirección NW, paralelo a la costa. La

mayoría de los movimientos sísmicos se han generado en esta zona por la interacción de

las placas oceánicas (Nazca) y la continental, provocando una presión que al liberar

energía genera sismos superficiales y otros de focos profundos (zonas de Benioff).

Como conclusión se puede decir que el registro sísmico que indica la disposición

epicentral de los eventos, en el área de estudio no tiene una predominancia de ocurrencias

sísmicas, sin embargo muy cerca del área (al suroeste) han ocurrido sismos fuertes con

intensidades entre VI y VIII en la escala de Mercalli, según el Mapa de distribución de

máximas intensidades sísmicas (Alva et., al, 1984).

1.6 Organización del Estudio

Con la finalidad de dar cumplimiento al objetivo planteado, el estudio se organizó de la

manera siguiente:

- Investigaciones de campo y laboratorio.- Contiene la información correspondiente

a las exploraciones efectuadas en el terreno, el muestreo y las recomendaciones

para efectuar los trabajos de laboratorio, así como la ejecución de los mismos.

- Obras lineales.- Se relaciona a la integración de los trabajos efectuados, tanto en

el campo como en el laboratorio, que permiten interpretar la estratigrafía

coincidentes con los ejes. Estas líneas corresponden a las proyectadas y para un

mejor entendimiento en lo posible se han definido como ejes que presentan un

inicio y un final.

- Conclusiones y recomendaciones.- Presenta las conclusiones más importantes

obtenidas del procesamiento de la información de campo, laboratorio y gabinete.

Las recomendaciones se orientan a asegurar las obras establecidas en el proyecto

integral, que complemente las actividades que se llevarán a cabo durante la obra.

- Anexos.- Contiene la información básica y completa de las prospecciones

efectuadas, los resultados de laboratorio, los planos y álbum fotográfico.


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Vista aérea de la Zona de trabajo – Termica-PTAP Vijus..(fuente Google Earth)


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2.0 INVESTIGACIONES DE CAMPO Y LABORATORIO

2.1 Investigaciones de Campo

Con los trabajos de campo se ha identificado los materiales involucrados en el entorno a

las profundidades en que se apoyarán las obras. Entre las actividades establecidas se

consideró prospecciones tipo excavaciones a “cielo abierto” o “calicatas” con fines de

reconocimiento estratigráfico y obtención de muestras representativas del suelo para

ensayos de laboratorio. La profundidad programada fue de 1.2 m o hasta alcanzar niveles

inexcavable (roca).

La identificación de las calicatas, están referidas a las siglas “C-i”, donde "i" varía desde

uno hasta el número total de calicatas. Además, de cada prospección efectuada se

tomaron muestras definidas por las siglas, "M-i", que corresponde a la muestra número "i",

de una calicata determinada, las mismas que se obtuvieron en estado disturbadas, para la

posterior remisión al laboratorio.

Cada grupo de muestras esta asociado a una determinada prospección resumida en un

formato denominado "Registro de Excavación", que se adjunta al presente en los Anexos.

En estos registros se determina las potencias de los estratos participantes en la

prospección, además se incluye la descripción de los materiales encontrados,

detallándose las características más relevantes de la exploración.

Las excavaciones se efectuaron mediante el empleo de herramientas básicas, tales como

pala, pico y barreta. Las profundidades alcanzadas, fueron variables y dependieron del tipo

de terreno encontrado ya que el fondo rocoso limito la excavación. La vista aérea adjunta

presenta la Ubicación de la Zona de Trabajo y en el plano PC-1 y PC-2 la ubicación de las

calicatas, Desde la calicata C-1 proxima a Termica, hasta la última, calicata C-17, a pocos

metros de la Planta de tratamiento.

2.2 Trabajos de Laboratorio

Con las muestras obtenidas de las prospecciones efectuadas y remitidas al laboratorio, se

realizaron los ensayos de acuerdo a las recomendaciones de la American Society for

Testing and Materials (ASTM), a aquellas muestras diferentes entre sí. En términos

generales, se puede mencionar que los ensayos considerados para el proyecto,

responden a:

- Contenido de sulfatos

- Contenido de Sales Solubles

Los ensayos se han realizado de acuerdo a la homogeneidad en que se presentan lossuelos, verificándose los horizontes de los materiales y agrupando de acuerdo a la


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similitud física. Con este análisis, los ensayos ejecutados han respondido a las muestras

representativas de la zona, que permiten establecer características de suelos que servirán

para los trabajos de ejecución de obra y para la elaboración de los precios unitarios con

fines de movimiento de tierras.

Las muestras que estarán en contacto con las estructuras proyectadas y que se han

extraído de la profundidad de la parte mas baja, han sido ensayadas mediante análisis

químicos como sales y sulfatos

3.0 OBRAS LINEALES

Estas obras lineales se han evaluado mediante prospecciones que se ubican a lo largo del

eje que sigue las trayectorias de funcionamiento hidráulico. En el cuadro adjunto se aprecia

el resumen de las calicatas ejecutadas. Se aprecia la designación de la calicata, la

profundidad evaluada, nivel freático encontrado y su ubicación segun la progresiva.

Cuadro Nº 3.1Resumen de Excavación de Calicatas

Calicata Profundidad(m)

N° deMuestras

Alteradas

NivelFreático

Progresiva

C-1 0.40 1 N.A. 0+005

C-2 0.30 1 N.A. 0+390

C-3 0.45 1 N.A. 0+620

C-4 0.75 1 N.A. 0+700

C-5 0.40 1 N.A. 0+950

C-6 0.60 1 N.A. 1+100

C-7 0.90 1 N.A. 1+450

C-8 0.80 1 N.A. 1+800

C-9 0.65 1 N.A. 2+200

C-10 1.10 1 N.A. 2+250

C-11 0.85 1 N.A. 2+400

C-12 0.90 1 N.A. 2+450

C-13 0.55 1 N.A. 2+735

C-14 0.65 1 N.A. 2+980

C-15 0.60 1 N.A. 3+060

C-16 0.25 1 N.A. 3+120

C-17 0.90 1 N.A. 3+235


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3.1 Perfil Estratigráfico

El trabajo de campo permitió recopilar la información suficiente y necesaria para elaborar el

perfil estratigráfico asociado a un eje determinado como obra lineal.

El Perfil Estratigráfico, presenta la descripción de los materiales encontrados en lasdiferentes calicatas efectuadas, integrándose aquellas comprometidas a lo largo del eje

tratado.

3.2 Parámetros de Diseño Sísmico

La zona se ubica en la costa y responde a los eventos sísmicos. Las figuras adjuntas

presentan las características de la zona y para la cual se establece las intensidades

respectivas.

Considerando un suelo rígido, de gran potencia, se ha determinado el periodo que define

la plataforma del espectro para el material, el factor de suelo y el factor de zona, serán

considerados de la manera siguiente:

- Periodo predominante; Tp = 0.4 seg.

-

Factor de Suelo; S = 1.0- Factor de Zona; Z = 0.4

Véase el mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas (Alva et., al, 1984) y el

mapa de Zonificación Sísmica del Perú, según el Reglamento Nacional de Construcción,

ahora Norma Técnica de Edificación E.030 Diseño Sismorresistente.


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L E Y E N D A

XI VALOR EXTREMO DE

CARACTER LOCAL

X VI

IX

VII

V

CURVAS DE INTENSIDADES MAXIMAS

IVVIII

Escala de Intensidades de Mercalli

BRASIL

B O L I V I A

ECUADOR

COLOMBIA

O C E A N O

CHILE

P A C I F

I C O

Mapa de distribución de máximas intensidades sísmicas (Alva et., al, 1984)

Zona de Estudio


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ECUADOR

COLOMBIA

BRASIL

ZONA 1

Z O N A 2 Z O

N A 3

O C E A N O

P A C I F I C O

ZONA 3 : SISMICIDAD ALTA

ZONA 2 : SISMICIDAD MEDIA

ZONA 1 : SISMICIDAD BAJA

B O L I V I A

CHILE

ZONIFICACIÓN SÍSMICA

DEL PERÚ

Mapa de Zonificación Sísmica del Perú

Norma Técnica de Edificación E.030 Diseño Sismorresistente


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4.0 RESULTADOS QUÍMICOS

Los resultados de los ensayos químicos, corresponden a aquellos que permita determinar la

agresividad de los suelos frente a las estructuras proyectadas.

El suelo bajo el cual se cimienta toda estructura tiene un efecto agresivo a la cimentación.

Este efecto está en función de la presencia de elementos químicos que actúan sobre el

concreto y el acero de refuerzo, causándole 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 ese modo el deterioro del concreto ocurre bajo el nivel freático, zona de ascensión capilar

ó presencia de agua infiltrado por otra razón (rotura de tuberías, lluvias extraordinarias,

inundaciones, etc.)

Los principales elementos químicos a evaluar son los sulfatos y sales por su acción química

sobre el concreto. En el siguiente cuadro se presentan los límites permisibles recomendados

por el Comité ACI 318-83 con cantidades en partes por millón (p.p.m) de sulfatos, cloruros y

sales solubles totales, así como el grado de alteración y las observaciones del ataque a las

armaduras y al concreto.

La Normatividad se basa en las recomendaciones del ACI y en la Norma Técnica Nacional

E-060, Estructuras de Concreto Armado, cuyos valores se resumen en las tablas siguientes.

Tabla Nº 4.1.- CONCRETO EXPUESTO A SOLUCIONES DE SULFATOS

Exposición asulfatos

Sulfatos solublesen agua, presenteen el suelo comoSO4 % en peso

Sulfato en aguappm Cemento Tipo

Despreciable 0.0 – 0.1 0 – 150 IModerado 0.1 – 0.2 150 – 1500 II

Severo 0.2 – 2.0 1500 – 10000 V

Muy severo > 2.0 > 10000 V más puzolana


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Presencia en elSuelo de:

RangosPermisibles

ppm Alteración Método

NormaNTP

Cloruros > 1000 Perjudicial Argentométrico4500 CI

B

Sulfatos

0-1000 Despreciable

Colorimétrico AWWA1000-2000 Moderada

2000-20000 Severa

> 20000 Muy severa

Sales Solubles

Totales> 15000 Perjudicial ASTM D-590

CUADRO 4.2.- TIPO DE CEMENTO EN OBRAS LINEALES

Resultados de Laboratorio

CALICATA C - 3 C - 6 C - 15

MUESTRA M - 1 M - 2 M - 3

PROF. (m) 0.45 0.60 0.60

SALES SOLUBLES TOTALES (ppm) 1026 1122 6663

SULFATOS EXPRESADOS COMO ION SO4= (ppm) 305.71 232.99 2834.68

Resultados obtenidos del laboratorio de la Universidad Nacional Agraria La Molina (ver

anexos)

Las sales solubles encontradas en los suelos no tiene una cantidad que perjudique la

resistencia mecánica, mientras que Los sulfatos que se presentan en los suelos tienen un

nivel de despreciable en los primeros kilómetros para lo cual se podrá emplear cemento

Pórtland Tipo I. salvo a la altura de la calicata C-15 (a partir del km 3+000) donde essevera y para lo cual se podrá emplear cemento Tipo V.


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5.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El presente trabajo tuvo por objeto, realizar la evaluación física, mecánica y química de los

suelos donde descansarán las diferentes obras de ingeniería proyectadas,

correspondientes a las obras del proyecto: “CAMBIO DE TUBERIA DE 8” DE AGUA

VIJUS”.

La evaluación geotécnica ha consistido en la ejecución de 19 calicatas con toma de

muestras de suelo y ensayos de laboratorio.

El material encontrado en el trayecto de la Línea de Conducción esta conformado por

material de relleno predominantemente arenosos tipo lastrado, con fragmentos de gravas

de bordes angulosos sobre una base rocosa fracturada en diferentes grados, siendo la

unidad litoestatigrafica roca sedimentaria, la capacidad de carga de este tipo de material

se estima superior a los 6 kg/cm2. En este tramo no se encontró nivel freático.

Para el tipo de obra a ejecutar de cargas bastantes bajas no fue necesario calcular los

parámetros para determinar la capacidad portante del suelo de fundación pero si fue

necesario verificar el tipo de agresividad del material en contacto con las obras de

concreto (Camaras de aire y purga).

Los trabajos deberán comprender entibamiento parcial, en los casos que el residente o el

supervisor lo crean conveniente para evitar que durante los trabajos se suscite algúnaccidente.

Para la cama de apoyo de las tuberías se recomienda utilizar material de préstamo.

El material no es excavable manualmente en la base rocosa, tendrá que usarse equipomecanizado como compresora con martillo y uso de explosivos controlados en la baserocosa sana.

El material de excavación deberá ser reemplazado con material de préstamo o realizar el

proceso de eliminación de partículas mayores a 4”. El proceso de compactación se deberá

ejecutar en capas con espesores no mayor de 0.30 m.

De la agresividad química

De los ensayos agresividad del material en contacto con las obras de concreto tuvo como

resultando un suelo no agresivo con el concreto por lo que el tipo de cemento a emplear

será Pórtland Tipo I en los primeros kilimetros salvo a partir del km 3+000 donde debera

usarse en caso de ser necesario cemento tipo V, y en caso de excavaciones que genere

dudas al profesional deberá solicitar nuevos análisis.


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De los parámetros sísmicos

Los parámetros sísmicos se han diferenciados de acuerdo al tipo de material evaluado. El

cuadro presenta los valores como el periodo que define la plataforma del espectro para el

tipo de suelo, el factor de suelo y el factor de zona.

Detalle Parámetro

Periodo predominante (Tp) 0.4 seg.

Factor de Suelo (S) 1.0

Factor de Zona (Z) 0.4


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DESCRIPCIÓN DE CALICATAS

CALICATA C-01

El Area donde se han excavado la calicata, corresponde al tramo del trayecto de lalinea de conducción existente en la via afirmada en la progresiva 0+005 próximo aTermica.

0.00 - 0.40 m Material predominantemente arenoso, presenta fragmentos degrava de bordes angulosos, semicompacta.

0.40 Roca fracturada superficialmente a roca sanaObservaciones: No presenta nivel freático.

Fotos CA-01


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CALICATA C-02

Progresiva 0+390 próximo a Termica.

0.00 - 0.30 m Material predominantemente arenoso, tipo lastrado, presentafragmentos de grava de bordes angulosos, semicompacta.

0.30 - Roca fracturada superficialmente a roca sanaObservaciones: No presenta nivel freático.


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CALICATA C-03

Progresiva 0+620 .

0.00 - 0.45 m Material predominantemente arenoso, tipo lastrado, presentafragmentos de grava de bordes angulosos, semicompacta.



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CALICATA C-04


0.00 - 0.75 m Material predominatemente gravoso con matriz arenosa, tipolastrado, color marrón oscuro, grava de bordes angulosos, tamprom. 3-4pulg. semicompacta.



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CALICATA C-05


0.00 - 0.40 m Material predominantemente arenoso, tipo lastrado, presentafragmentos de grava de bordes angulosos.



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CALICATA C-06


0.00 - 0.40 m Material predominantemente gravoso con matriz arenosa, tipolastrado, color marrón oscuro, grava de bordes angulosos,compacidad media a alta.

0.40 - 0.60 m Material predominantemente arenoso, tipo lastrado, color marrónoscuro, presenta fragmentos de grava de bordes angulosos,compacidad media a alta



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CALICATA C-07

Progresiva 1+450.

0.00 - 0.90 m Material predominantemente gravoso con matriz arenosa, colormarron oscuro, grava de bordes angulosos.

0.90 - Roca muy fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.


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CALICATA C-08

Progresiva 1+800.

0.00 - 0.80 m Material predominantemente arenoso, color marrón oscuro,presenta fragmentos de grava de bordes angulosos.



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CALICATA C-09

Progresiva 2+200 .

0.00 - 0.65 m Material predominantemente gravoso con matriz arenoso, gravade bordes angulosos, de 2 a 3pulg.



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CALICATA C-10

Progresiva 2+250.

0.00 - 1.10 m Material predominantemente gravoso con matriz arenoso, gravade bordes angulosos, tam. Max. de 8 pulg.



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CALICATA C-11

Progresiva 2+400.

0.00 - 0.85 m Material predominantemente gravoso con matriz arenoso, colormarrón oscuro, grava de bordes angulosos, con presencia deraíces.



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CALICATA C-12

Progresiva 2+450.

0.00 - 0.90 m Material predominantemente arenoso, tipo lastrado, color marrónoscuro, presenta fragmentos de grava de bordes angulosos.



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CALICATA C-13

Progresiva 2+735.

0.00 - 0.55 m Material predominantemente arenoso, tipo lastrado, color marrónoscuro, presenta fragmentos de grava de bordes angulosos.compacidad media a alta.



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CALICATA C-14

Progresiva 2+980 .

0.00 - 0.65 m Material predominantemente arenoso, color marrón claro,presenta fragmentos de grava de bordes angulosos, compacidadmedia a alta.

0.65 - Roca fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.


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CALICATA C-15

Progresiva 3+060.

0.00 - 0.60 m Material predominantemente arenoso, color marrón, presentafragmentos de grava de bordes angulosos.



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CALICATA C-16

Progresiva 3+120.

0.00 - 0.25 m Material predominantemente arenoso, color marrón oscuro,presenta fragmentos de grava de bordes angulosos,semicompacta.



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CALICATA C-17

Progresiva 3+235 .

0.00 - 0.90 m Material semirocoso, semicompacto. Presencia de raíces.


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