Municipalidad Distrital de Pichari

ESTUDIO GEOTCNICO Y DE MECNICA DE SUELOS DEL AREA DE TERRENO PARA LA CONSTRUCCION DE AULAS EN LA I.E.P. N 38392 PICHARI BAJA1.- ASPECTOS GENERALES.-

1.1.- Ubicacin y Acceso.-

La evaluacin geotcnica y de mecnica de suelos, se realiz sobre un sector de terreno plano, de forma triangular y de un rea aproximada de 1,080.62 metros cuadrados, el mismo que se ubica al centro de la propiedad, de la Institucin Educativa N 38392 Pichari Baja. La propiedad, que incluye al rea evaluada, tiene su frontis hacia una avenida principal, sin nombre, de fluida circulacin en la localidad.

El rea de estudio, polticamente pertenece al poblado de Pichari Baja, distrito de Pichari, provincia La Convencin y departamento Cusco, siendo las coordenadas de ubicacin U.T.M. aproximadas, de la calicata N 2 (centro del rea evaluada), las siguientes:

8 615,418 Norte

626,218 Este

579 m.s.n.m.

Partiendo de la ciudad de Ayacucho, mediante carretera asfaltada-afirmada se llega a la localidad de San Francisco, ubicada en la margen izquierda del ro Apurimac y perteneciente a Ayacucho en un tiempo aproximado de 05 horas Luego se pasa el puente Inter. departamental sobre el ro Apurimac y se llaga a la localidad de Kimbiri que pertenece al Cusco. Siguiendo por la margen derecha del ro Apurimac, aguas abajo, se llega a la localidad de Pichari aproximadamente 30 minutos; de aqu se pasa a Pichari Baja en un tiempo aproximado de 5 minutos en camioneta.

1.2.- Objeto del Estudio.-

Mediante observaciones de campo, levantamiento superficial, mapeo y toma de muestras en calicatas y ensayos de laboratorio de mecnica de suelos, el objetivo principal del presente estudio ha sido determinar la estratigrafa y condiciones geotcnicas del terreno de fundacin, para que se puedan disear en forma apropiada las estructuras de cimentacin de las nuevas aulas de la I.E.P. N 38392 Pichari Baja.1.3.- Mtodo de Trabajo.-

1.3.1. Trabajo de Campo.-

- Reconocimiento y levantamiento geolgico-geotcnico del rea de estudio

- Ejecucin de 03 calicatas ubicadas en lugares apropiados del terreno.

- Mapeo y toma de muestras en el fondo de cada calicata

- Determinacin de procesos geodinmicos de mayor incidencia

- Relacin de la geologa local con la regional

- Toma de fotografas

1.3.2. Trabajo de Gabinete.-

- Interpretacin de la informacin de campo

- Pruebas de laboratorio en cada muestra de las calicatas- Interpretacin de resultados de pruebas de laboratorio

- Clculo de capacidades portantes- Elaboracin del plano de ubicacin

- Elaboracin del plano geolgico-geotcnico

- Elaboracin de la seccin Geolgica-geotcnica

- Elaboracin de seccin estratigrfica

- Elaboracin del informe del Estudio2.- ASPECTOS GEOLGICOS.-

2.1.- GEOLOGA GENERAL DE LA ZONA.-En la zona de Pichari Baja, afloran mayormente rocas sedimentarias-metamrficas y depsitos secundarios de origen aluvial y coluvial, cuyas edades van del paleozoico al cuaternario reciente. De la ms antigua a la mas moderna, se tienen las siguientes:

2.1.1. Gupo CabanillasLas rocas del grupo Cabanillas son las que se exponen con mayor extensin en la regin y llegan hasta las cercanas del rea de estudio, hacia el NE.

Consiste en dos miembros, uno superior constituido por una alternancia de areniscas cuarzosas y limolitas pizarrosas, y otro inferior con una intercalacin de limolitas pizarrosas de color negro y estructura laminar y con menor proporcin de areniscas cuarzosas.

El miembro inferior de este grupo, es decir areniscas cuarzosas y limonitas, constituye el basamento en la zona de Pichari Baja y por ende en el rea de estudio, las mismas que por alteracin y meteorizacin in situ y/o transporte, han dado lugar a cuantiosos depsitos secundarios recientes. 2.1.2. Depsitos Recientes

Constituyen el suelo superior de la localidad de Pichri Baja, y son el producto de la alteracin y meteorizacin de las areniscas y limonitas del grupo Cabanillas, los que se encuentran dispuestos en extensas terrazas laterales casi horizontales, a lo largo del cauce del ro Apurimac.

Se trata de conglomerados de matriz gravosa-limosa que adhiere a grandes fragmentos redondeados de roca arenisca de hasta 0.70 a 1.00 metro de dimetro, que en conjunto tienen una moderada consistencia.

En el rea de estudio se presentan con una potencia estimada de ms de 10 metros, y constituyen el suelo de fundacin para el implante de las estructuras de cimentacin de las aulas a construir.

La consistencia de este material es variable en la zona, siendo menor cerca de las mrgenes del ro Apurimac y mayor a medida que se aleja de ellas-

El material fluvial de arrastre y deposicin reciente, se halla distribuido en playas en el fondo del lecho del ro, que, a la altura de Pichari Baja, lo extraen para su uso como agregados de concreto, por su buena calidad.

2.2.- GEOLOGA LOCAL DEL AREA DE ESTUDIODel levantamiento superficial a la escala 1/500 y del mapeo de 03 calicatas, se ha podido determinar la siguiente secuencia estratigrfica, para el terreno del rea constructiva proyectada: Superficialmente se halla una delgada capa de material orgnico de 0.30 a 0.70 metros de espesor, a manera de cobertera, de color gris, baja consistencia y moderada humedad. .

Por debajo de la capa superficial orgnica, se expone un potente horizonte de material conglomertico que se estima en mayor de 10 metros, constituido por una matriz gravosa limosa que adhiere a fragmentos redondeados de roca arenisca (bolones), que en conjunto tiene una textura heterogenia y una moderada consistencia y estabilidad.

Este horizonte conglomertico, es el resultado de la erosin y acumulacin lateral del ro Apurimac, a travs del tiempo, sobre las areniscas y limonitas del grupo Cabanillas, dando lugar a extensas terrazas de material fragmentado y redondeado de diferente granulometra, ubicadas en ambas mrgenes del cauce.

En este tipo de material conglomertico, se implantarn las estructuras de cimentacin de las nuevas aulas que se proyectan construir.

Por debajo del potente horizonte conglomertico y a una profundidad no determinada, deben existir las areniscas y limolitas intactas del grupo Cabanillas, que es el basamento de la zona.

2.2.- GEODINAMICA EXTERNAEn general, todos los procesos de geodinmica externa estn relacionados a factores fisiogrficos, litolgicos, hidrolgicos y climticos, que son inherentes a cada regin.

De acuerdo a su altitud y segn la clasificacin de W. Kooppen, a la zona de Pichari Baja le corresponde un clima de Sbana (Aw), que se manifiesta a lo largo del valle del ro Apurimac y se caracteriza por ser clido, lluvioso y hmedo, con precipitaciones en todas las estaciones del ao, siendo ms intensas en los meses de Octubre a Enero.Debido a las caractersticas climticas y dependiendo de la pendiente y consistencia del terreno, se van a desarrollar procesos geodinmicos, tales como deslizamientos, derrumbes, asentamientos, inundaciones y erosin de suelos, con diferente grado de intensidad.

Las caractersticas del rea de estudio, es decir muy poca pendiente del terreno (terraza sub horizontal) y moderada a buena consistencia de material de fundacin, se prev que la accin geodinmica externa va ser muy reducida, por lo que la estabilidad de las aulas proyectadas, est garantizada.

3.- ASPECTOS GEOTECNICOS.-

3.1.- UBICACIN Y MAPEO DE CALICATAS.-Se han ubicado 03 calicatas de exploracin dispuestas adecuadamente en el rea destinada a la construccin de nuevas aulas en la Institucin Educativa de Pichari Baja, y se excavaron hasta una profundidad promedio de 1.80 metros con bastante dificultad por las caractersticas de bolonera del terreno. Del fondo de cada calicata se tom una muestra de material para su estudio, seleccin y envo al laboratorio de Mecnica de Suelos, para los ensayos correspondientes.

El mapeo detallado de cada calicata, ha arrojado la siguiente informacin estratigrfica:Calicata N 1 (C1).-

De 0.00 metros hasta 0.30 metros, se expone una delgada capa de material orgnico de color gris oscuro a negro, con races de pastos, de aspecto limoso, mala consistencia y poca humedad.De 0.30 metros a 1.50 metros (fondo de calicata), se presenta una grava arenosa y limosa, algo arcillosa, de color gris a marrn claro, compuesta de una matriz gravo-arenosa que engloba a bolones de roca arenisca, redondeados, color pardo, competentes y con dimetros hasta de 0.50 metros. A medida que se profundiza en la excavacin, la matriz cambia de color a marrn claro y se torna ms arcillosa.

Las paredes de la calicata se muestran estables y consistentes, con poca humedad y aspecto granular heterogenio.Calicata N 2 (C2).-

De 0.00 metros hasta 0.70 metros, se expone una capa mayor de material orgnico de color negruzco y con races de pastos, aspecto limoso, baja consistencia y poca humedad.De 0.70 metros a 1.80 metros (fondo de calicata), se presenta una grava arenosa de color gris oscuro y de aspecto conglomertico, con regular proporcin de bolones de roca, compuesta de una matriz gravo-arenosa que engloba a bolones de arenisca cuarzosa, adheridos a una matriz arenosa de moderada consistencia. Las paredes de la calicata tienen buena estabilidad y poca humedad. Los bolones de roca son semi redondeados con dimetros de hasta .0.50 metros en una proporcin del orden del 30%.

El terreno donde ubica la calicata, as como el de toda el rea evaluada, es relativamente plano y est cubierta casi ntegramente por pastizales.

El color negruzco de la matriz y los bolones de arenisca, permiten deducir que las rocas originales (grupo Cabanillas) fueron areniscas y pizarras.Calicata N 3 (C3).-

De 0.00 metros hasta 0.40 metros, existe una delgada capa de material orgnico cubierta ntegramente de pastizales, de color gris a negruzco, aspecto limoso, baja consistencia y moderada humedad.De 0.40 metros a 2.10 metros (fondo de calicata), se expone una grava arenosa algo arcillosa, de aspecto conglomertico, con una matriz fina que adhiere a fragmentos grandes de arenisca, de forma redondeada, con dimensiones de hasta 0.50 metros de dimetro, que en profundidad dificulta la excavacin de la calicata. El material en las paredes de la calicata, se muestra estable y con moderada consistencia. A medida que se profundiza, la proporcin de bolones de roca se incrementa con respecto a la matriz.3.2.- ANLISIS DE LA CIMENTACIN3.2.1. Condiciones de Cimentacin.-

En base a la investigacin de campo y al anlisis de las caractersticas y estratigrafa del terreno de fundacin, se deduce que presenta buenas condiciones de cimentacin, debido a su condicin granular conglomertica y su consistencia semi compacta a compacta.3.2.2. Profundidad y Tipo de Cimentacin.-

Por los resultados de los ensayos de laboratorio, trabajos de campo, perfiles estratigrficos y teniendo en cuenta las caractersticas fsico-mecnicas del terreno de fundacin, donde se construirn las nuevas aulas de la I.E.P. N 38392 de Pichari Baja, se concluye que las cimentaciones sern superficiales, del tipo zapatas aisladas y/o cimientos corridos simples, desplantados en suelo natural del tipo gravoso limoso GM en estado compacto, a la profundidad mnima de 0.90 metros, medida a partir del nivel de la superficie del terreno.3.3. INTERPRETACIN DE PRUEBAS DE MECANICA DE SUELOS.-

Para la evaluacin geotcnica del material de fundacin del rea constructiva, se han ejecutado 3 calicatas, dispuestas adecuadamente para que representen al total del rea en referencia. En el fondo de cada calicata se tom una muestra de material para las pruebas correspondientes.

Los resultados de las pruebas de laboratorio de granulometra y densidad, para los parmetros que se indican, han dado los siguientes valores:

Calicata (C1) Calicata (C2) Calicata (C3)

Lmite Lquido : 39.4 40.2 ------

Lmite Plstico : 30.1 29.0 N. P.

ndice de Plasticidad : 9.3 11.2 N..P.

Clasificacin S.U.C. : GM GM GM

Clasificac.AASHTO : A-2-4(0) A-2-6(1) A-1-b(0)

Densidad hmeda (gr/cm3) : 1.85 1.82 1.87 Densidad seca (gr/cm3) : 1.68 1.65 1.72

Para las pruebas de corte directo, se han tomado parte de las muestras obtenidas en el fondo de las calicatas. Las pruebas en mencin han dado los siguientes resultados, para los parmetros que se indican:

Calicata (C1) Calicata (C2) Calicata (C3)

Angulo de Friccin () : 32 32 33 Cohesin (c) (kg/cm2) : 0.02 0.02 0.00

3.4. CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE.-

Para determinar la capacidad portante admisible del terreno, se han considerado las condiciones fsico-mecnicas del material de fundacin (Muestras tomadas en las calicatas C1, C2 y C3 del rea de construccin), que representan las condiciones mas favorables y las menos favorables respectivamente y se han propuesto dimensiones recomendables para la cimentacin. El clculo correspondiente se ha efectuado con la teora de Terzaghi y, por tratarse de suelos estables y compactos, se ha utilizado la que corresponde al caso de Falla General, que tiene la siguiente formula:

Donde:q adm. = Capacidad de carga admisible (Kg. / cm2)

c

= Cohesin (Kg. / cm2)

g

= Densidad natural del suelo (gr. / cm3)

Df

= Profundidad de la cimentacin (m.)

B

= Ancho de la zapata (m.)

Nc, Nq, Ng = Coeficientes de capacidad de carga en funcin de

FS

= Factor de seguridad.

= Angulo de friccin interna.

Al rea de la Calicata C1, muestra M1, le corresponde los siguientes parmetros:Densidad natural del suelo hmedo (grs. / cm3):gh =1.85

Densidad natural del suelo seco (grs. / cm3):gs =1.68

ngulo se friccin interna

: =32

Cohesin (Kg. / cm2)

: c =0.02

Profundidad de cimentacin (m.)

:Df =0.90

Ancho de la Zapata (m.)

: B =1.20

Factor de Seguridad

:FS=

Con los que se obtiene la siguiente capacidad portante admisible:

Al rea de la Calicata C2, muestra M1, le corresponde los siguientes parmetros:Densidad natural del suelo hmedo (grs. / cm3):gh =1.82

Densidad natural del suelo seco (grs. / cm3):gs =1.65

ngulo se friccin interna

: =32

Cohesin (Kg. / cm2)

:c =0.02

Profundidad de cimentacin (m.)

:Df =0.90

Ancho de la Zapata (m.)

: B =1.20

Factor de Seguridad

:FS=3

Con los que se obtiene la siguiente capacidad portante admisible:

: =30

Al rea de la Calicata C3, muestra M1, le corresponde los siguientes parmetros:Densidad natural del suelo hmedo (grs. / cm3):gh =1.87

Densidad natural del suelo seco (grs. / cm3):gs =1.72

ngulo se friccin interna

: =33

Cohesin (Kg. / cm2)

:c =0.01

Profundidad de cimentacin (m.)

:Df =0.90

Ancho de la Zapata (m.)

: B =1.20

Factor de Seguridad

:FS=3

Con los que se obtiene la siguiente capacidad portante admisible:

Se recomienda, disear la estructuras de cimentacin con la menor de las capacidades portantes calculadas, o sea de 1.80 Kg/cm2, ya que est sujeta a un factor de seguridad igual a 3.

De acuerdo al valores resultantes de capacidad portantes, se propone que las cimentaciones sean superficiales del tipo de zapatas aisladas y/o cimientos corridos simples, desplantadas en un suelo natural tipo grava limosa (Conglomertico) GM, a una profundidad mnima de 0.90 metros, medidos a partir del nivel de la superficie del terreno

La obtencin de parmetros de capacidad de carga y las normas aplicadas, son como siguen:

Nombre Smbolo Ensayo Norma

ngulo de friccin interna Corte directo ASTM D-3080Cohesin c Corte directo ASTM D-3080Densidad natural g Cono de arena ASTM D-1556Coeficientes de carga Nc, Nq, Ng Tablas Tablas CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1.- El rea de ubicacin de la I.E.P. N 38392 de Pichari Baja, polticamente pertenece al anexo de Pichari Baja, distrito de Pichari, provincia de La Convencin y departamento de Cusco.2.- El rea constructiva, motivo de evaluacin, tiene una superficie relativamente plana, una forma triangular y una extensin aproximada de 1,080.62 metros cuadrados, y se ubica dentro de la propiedad de la Institucin Educativa Pichari Baja.3.- El suelo de fundacin es una grava arenosa de aspecto conglomertico con bolones de roca, que ha resultado de la alteracin y meteorizacin de areniscas, de limonitas y en menor grado de pizarras, que pertenecen al grupo litolgico Cabanillas.4.- Los ensayos granulomtricos, clasifican al material de fundacin, constituido por gravos limosas con bolones de roca, como un suelo granular de tipo GM, con buenas condiciones de cimentacin.

5.- En base a los parmetros de densidad, ngulo de friccin y cohesin, conseguidos mediante ensayos, y para una profundidad de cimentacin de 0.90 metros y ancho de zapata de 1.20 metros, se ha calculado una capacidad portante promedio de 1.84 Kg/cm2.6.- De acuerdo al valor obtenido de capacidad portante calculada, es recomendable que las estructuras de cimentacin sean del tipo de zapatas aisladas y/o cimientos corridos simples.

7.- En el diseo de las estructuras de cimentacin, se recomienda considerar el valor mas bajo de las capacidades portantes calculadas, es decir de 1.80 Kg/cm2, ya que est sujeto a un factor de seguridad igual a 3.

8.- Las caractersticas del rea de evaluacin geotcnica, como baja pendiente del terreno y moderada consistencia del material de fundacin, se prev que la accin geodinmica va se muy reducida, lo que garantiza la estabilidad y la ausencia de riesgos en las aulas a construir. PLANOS Y ANEXOS:

Plano Geolgico-Geotcnico local

Secciones Geotcnicas A-A Perfil estratigrfico del terreno de fundacin.

Reportes de pruebas de Mecnica de suelos

Fotografas del rea de estudioFoto N 1 (0235)

Pabelln de aulas que muestra el nombre de la Institucin Educativa (I.E.P. N 30392 Pichari Baja) cuyo frontis da a una avenida principal sin nombre, bastante transitable en la zona.Foto N 2 (0234)

Parte de los pabellones antiguos de la Institucin Educativa, que actualmente se hallan en malas condiciones de habitabilidad, sin embargo se siguen utilizando como aulas y otros ambientes de servicio

Foto N 3 (0227)Ubicacin de la calicata N 1 adyacente a un pabelln antiguo, sobre un terreno plano y cubierto de pastizales. Se puede observar el material granular y los bolones de roca extrados de la calicata.

Foto N 4 (0233)

Perfil estratigrfico mostrado por la calicata N 1. Se observa la capa superficial de material orgnico y, hacia el fondo el material gravoso con bolones de roca, del cual se obtuvo la muestra.

Foto N 5 (0222)

Lugar de ejecucin de la calicata N 2 en la parte frontal de otro pabelln antiguo, donde se aprecia al material extrado consistente en grava arenosa con regular cantidad de bolones de roca.

Foto N 6 (0226)La vista permite observar la profundidad de la calicata N 2, existiendo en el fondo de la misma grandes bolones de roca en una matriz gravosa arenosa, que dificultan la excavacin de la calicata.

Foto N 7 (0215)

Punto de ubicacin de la calicata N 3, sobre un terreno plano que se extiende hasta el lmite de la propiedad. Se observa que el material extrado contiene un mayor nmero de bolones de roca con respecto a la matriz.

Foto N 8 (0219)

Profundidad de la calicata N 3, que al fondo expones el material de fundacin con las mismas caractersticas conglomerticas heterogneas, del cual se tom la muestra para los ensayos de laboratorio 1

q adm. = ------- (c Nc + g Df Nq + 0.4g B N g)

FS

q adm.= 1.83 Kg/cm2 C1

q adm.= 1.80 Kg/cm2 C2

q adm.= 1.90 Kg/cm2 C3

MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIN PRIMARIA DE LA I.E. N 38392 MX-P DE PICHARI BAJA, DISTRITO DE PICHARI- PROVINCIA LA CONVENCIN-CUSCO"