Informe mecanica de suelos
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INFORME
TEMA: ASENTAMIENTO DE CARRETRAS
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ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS
PROYECTO
ESTUDIO DE SUELOS EN UN ASENTAMIENTO DE UN TRAMO DE LA
CARRETERA FERNANDO BELAUNDE TERRY, QUE SE ENCUENTRA
UBICADO EN EL SECTOR SAN JOSÉ DEL MORRO- DISTRITO DE
MOYOBAMBA, PROVINCIA DE MOYOBAMBA- VALLE ALTO MAYO, REGIÓN
SAN MARTÍN
NUEVA CAJAMARCA – DICIEMBRE DEL 2015
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PROYECTO:
MEMORIA DESCRIPTIVA 1. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
1.0. Introducción
1.1. Antecedentes del estudio
1.2. Finalidad del estudio
1.3. Ubicación del trazo de la vía
1.4. Accesibilidad
1.5. Clima y Vegetación
2 RECOPILACION DE LA INFORMACION BASICA EXISTENTE
2.1. Información Hidrometereológica
2.2. Información Geológica
3 EXPLORACIÓN DE SUELOS Y OBTENCIÓN DE MUESTRAS
3.1. Trabajos realizados
3.1. Ensayo de Laboratorio de Mecánica de Suelos
3.2. Trabajos de Gabinete
3.3. Resultados obtenidos
4. GEOLOGÍA DE LA FRANJA DEL TRAZO
4.1. Litología
4.2. Estratigrafía
4.3. Estructuras Geológicas
4.4. Geomorfología
5. CARACTERÍSTICAS GEOTECNICAS DEL TERRENO DE FUNDACIÓN
5.1. Descripción del perfil estratigráfico
5.2. Características generales
5.3. Sectores críticos
6. ESTUDIOS DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA
6.1. Descripción de Canteras
6.2. Fuentes de Agua
7. CONCLUSIONES
8. RECOMENDACIONES
9. ANEXOS
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PROYECTO:
MEMORIA DESCRIPTIVA
1. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
1.0. INTRODUCCIÓN
El estudio de mecánica de suelos es de mucha importancia porque en
la época actual, la construcción de todo tipo de obra civiles demanda
un buen control de calidad en todas sus etapas, tanto de diseño como
de construcción, lo que implica el conocimiento de las propiedades y del
comportamiento de los distintos materiales involucrados entre los
cuales se encuentra el suelo.
Las construcciones de obras civiles sufren diversas fallas en el suelo de
fundación dentro de esto tenemos el asentamiento o deslizamiento el
cual es una forma de inestabilidad gravitatoria que se caracteriza por el
desplazamiento en un trecho relativamente corto a lo largo de una
pendiente de una masa coherente de materiales poco consolidados o
capas de roca. El movimiento se caracteriza por el deslizamiento a lo
largo de una superficie plana o cóncava. Entre las causas de los
asentamientos se encuentran movimientos sísmicos, absorción
excesiva de agua, congelamiento y derretimiento, socavamiento en su
base, y carga de la pendiente.
Se producen asentamientos traslacionales cuando una masa de terreno
se desplaza a lo largo de una superficie plana, entre las superficies
planas donde se producen estas fallas se encuentran planos de
encuentro o depósitos, especialmente donde una capa permeable se
encuentra sobre una superficie impermeable. Los asentamientos en
bloque son un tipo de asentamientos trasnacionales en los cuales uno
o más trozos de roca se desplazan pendiente abajo como una masa
relativamente coherente.
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1.1. Antecedentes del estudio
Descripción de Proyecto:
El presente proyecto comprende el estudio definitivo de ingeniería
referido al estudio de causas del asentamiento del tramo de la carretera
Fernando Belaunde Terry con la finalidad de que posteriormente ser
utilizada como material de investigación para el mejoramiento de dicho
tramo para brindar mejor transitabilidad y confort a la sociedad.
El objetivo principal de este estudio es de realizar las pruebas del
terreno de fundación, utilizando diversos ensayos en laboratorio las
cuales nos ayudara a determinar cuáles fueron las causas del
asentamiento.
1.2. Finalidad del Estudio
El estudio tiene como finalidad de determinar las características
geotécnicas del terreno de fundación, estudio de los materiales de
préstamo que han sido utilizados para la compactación del terreno en
la cual se construyó la carretera.
1.3. Ubicación del trazo de la vía
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UBICACIÓN
La visita de campo fue desarrollado el día jueves 08 de octubre del
2015, en un tramo de la Carretera Fernando Belaunde Terry,
encontrándose ubicado a 0+0190 km. del Sector San José del morro, al
Oeste de la Provincia de Moyobamba, y a una distancia aproximada de
4+800 km. De la misma provincia, Valle Alto Mayo, Región San Martín;
Zona 18S; teniendo como ubicación georreferencial en coordenadas
U.T.M. PSAD. 56: Y = 276730.00;
X = 9331635.00
1.4. Accesibilidad.
El acceso al lugar estudiado es vía terrestre.
1.5. Clima y Vegetación.
El sector cuenta con un clima tropical, temperatura anual máxima de
30° C. y la temperatura mínima de 17° C. y cuenta con una vegetación
muy densa.
2. RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN BÁSICA EXISTENTE
La ciudad de Moyobamba está expuesta a procesos geológicos e
hidrometeorológicos como los deslizamientos e inundaciones.
2.1. INFORMACIÓN HIDROMETEOROLÓGICA
En concordancia con la información de las estaciones climatológicas,
distribuidas en la región estudio, se presenta la distribución de las
precipitaciones medias anuales, durante los últimos 20 años. Se puede
observar dos periodos lluviosos, uno entre los meses de febrero a mayo
y otro de septiembre a diciembre; Para la ciudad de Moyobamba en el
mapa de Isoyetas se tiene una precipitación media anual de 1400mm.
Además se cuenta con información de las precipitaciones pluviales
máximas anuales en 24 horas, de las estaciones de Moyobamba, Rioja
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y Soritor. La información estadística mensual y anual se complementa
con el mapa de Isoyetas de Moyobamba, hasta la ciudad de Lamas
(fuera del área del estudio).
2.1.1. PELIGROS HIDROMETEREOLÓ||||||GICOS Y OTROS
INUNDACIONES.
Las inundaciones por río se desarrollan lentamente, a veces
durante un plazo de días, sin embargo las inundaciones
repentinas pueden ocurrir en solo unos minutos, sin señales
visibles de lluvia. Sus efectos pueden ser muy locales,
afectando a un vecindario o comunidad, o de gran tamaño,
afectando las riberas completas de los ríos y varios poblados.
EROSIÓN FLUVIAL.
Es un peligro natural, relacionado con la acción hídrica delos
ríos, socavando y profundizando los valles, ensanchándolos y
alargándolos.
EROSIÓN DE LADERAS.
Se refiere a la formación de cárcavas o surcos, por la acción de
las lluvias, que al deslazarse erosionan el material superficial.
La evaluación de las cárcavas se da tanto en profundidad como
lateralmente. Este fenómeno constituye la etapa inicial de las
quebradas. Se desarrolla en zonas desprovistas de vegetación.
2.2. INFORMACIÓN GEOLÓGICA
La Geología de Moyobamba se sitúa sobre una formación cenozoica
del terciario superior. Los materiales sueltos más recientes del
cuaternario están constituidos por depósitos aluviales, residuales y
fluviales, compuestos por arcillas, limos, arenas finas, y algunos
fragmentos de gravas, localizados en las cercanías de los cursos de
aguas fluviales.Los suelos predominantes han evolucionado a partir de
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los procesos de meteorización de la formación terciaria constituida por
la intercalación de horizontes de areniscas, arcillas y lodositas. Cuya
matriz es principalmente arcillosa o limosa. En el corte vertical de la
columna estratigráfica entre el nivel inferior del cauce del río Mayo y la
parte superior de la ciudad de Moyobamba situada a 86 metros del nivel
inferior del río Mayo, se puede observar en la zonas de taludes,
pendientes que varían entre 30° y 40°, sedimentos semisueltos que
caracterizan a la formación terciaria antes mencionada.
CONTEXTO GEODINÁMICO REGIONAL
La región San Martín es afectada frecuentemente por inundaciones y
deslizamientos pero pocos estudios muestran su recurrencia.
2.2.1. PELIGROS GEOLÓGICOS QUE AFECTAN A LA REGIÓN
MOVIMIENTOS EN MASA
FENÓMENOS DE MOVIMIENTOS EN MASA. Son procesos
de movilización lenta o rápida que involucran suelo, roca o
ambos, y donde la fuerza de gravedad actúa en forma
constante y más aún cuando un agente erosivo (el agua)
arrasa materiales pendiente abajo.
FACTORES QUE CONDICIONAN LA OCURRENCIA DE
PROCEOS DE MOVIMIENTOS EN MASA
FACTORES DE SITIO: Litología y pendiente del terreno,
discontinuidad de las rocas, naturaleza del suelo, alternancia
de rocas de diferente competencia, actividad biológica
FACTORES DEL ENTORNO GEOGRÁFICO: Dinámica
fluvial, precipitaciones pluviales, aguas subterráneas o
infiltración de aguas, Sismicidad
FACTORES ANTRÓPICOS: Excavaciones, voladuras,
deforestación, ocupación de terrenos no planificada
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2.2.2. TIPOS DE PELIGROS GEOLÓGICOS
CAÍDAS
Ocurren cuando una masa de cualquier tamaño se
desprende de un talud de pendiente fuerte a lo largo de una
superficie. Se producen en rocas muy fracturadas detonados
por sismos o lluvias.
Se diferencian:
Caída o desprendimiento de roca. Cuando se separa
una masa, fragmento de roca y el desplazamiento es a
través del aire o caída libre, a saltos o rodando.
Derrumbes. Desplazamiento violento de una masa de
roca, suelo o ambos por gravedad, sin presentar una
superficie o plano definido, y más bien una zona irregular
de ruptura. Se producen por lluvias intensas, saturación,
socavamiento fluvial, rocas muy meteorizadas y
fracturadas, etc.
DESLIZAMIENTOS
Caracterizados por desarrollar una o varias superficies de
ruptura, una zona de desplazamiento y una zona de
acumulación del material desplazado al pie de la ladera.
Deslizamiento rotacional. Superficie de ruptura es
circular o semicircular y cóncava hacia arriba.
Deslizamiento tradicional. Cuando la superficie de
ruptura sigue un plano de discontinuidad litológica.
VUELCOS
Llamados también inclinación o volteo. Implican una rotación
o giro de unidades con forma de bloques o columnas, sobre
una base, bajo la acción de la gravedad. Ocurren
exclusivamente en medios rocosos con presencia de
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sistemas de discontinuidades contra talud o ladera; estos
pueden desencadenar en caídas y derrumbes.
FLUJOS
Flujos o coladas que van desde extremadamente lentos a
extremadamente rápidos, principalmente en suelos (poco
frecuente en rocas). Pueden ser canalizados o no
canalizados.
AVALANCHAS DE ROCAS.
Es un movimiento extremadamente rápido, masivo, de
fragmentos rocosos a partir de un gran deslizamiento o caída
de rocas. Pueden viajar varios kilómetros.
REPTACIÓN E SUELOS.
Movimiento lento del, sin una superficie de falla definida, con
desplazamientos de pocos cm por año. Para el caso de
zonas tropicales, está relacionado a la saturación del suelo
por precipitaciones pluviales y con cierta pendiente, se están
presentando en zonas deforestadas. Pueden proceder a un
movimiento más rápido o violento como otro flujo,
deslizamiento, derrumbe o movimiento complejo.
MOVIMIENTOS COMPLEJOS
Es la combinación de dos o más tipos de movimientos en
masa. Los más comunes en la región son:
Deslizamiento-flujo
Derrumbe-flujo
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3. EXPLORACION DE SUELOS Y OBTENCION DE MUESTRAS
2.1. TRABAJOS REALIZADOS
2.1.1. Trabajos realizados.
EN CAMPO:
En primer lugar se realiza la ubicación del terreno
(asentamiento)
Se procede a limpieza del terreno (eliminación de materia
orgánica).
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Excavación del terreno.
Extracción de la muestra; 25 kg para ensayo de proctor y
CBR. 2 kg para determinar porcentaje de humedad.
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2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
2.2.1. ENSAYO PARA DETERMINAR EL
PORCENTAJE DE HUMEDAD
EQUIPOS Y
MATERIALES
Balanza de
precisión.
Tarros.
Estufa.
Guantes.
PROCEDIMIENTO
1. Se pesa los tarros.
2. Se coloca el espécimen de ensayo en los tarros, se pesó
127.21 gramos aproximadamente.
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3. Se coloca el tarro con el material húmedo en el horno.
4. Se seca la muestra durante 24 horas.
5. Cuando la muestra se haya secado se pesa el tarro y la
muestra seca.
6. Cálculo del contenido de humedad.
Con la siguiente formula:
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2.2.2. ENSAYO DE GRANULOMETRIA
MATERIALES
Serie de tamices.
Juego de mallas
Balanza.
Taras.
MATERIAL:
Muestra seca aproximadamente 1000 gr.
PROCEDIMIENTO
1. Pesamos la muestra.
2. Lavamos la muestra.
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3. Secar la muestra.
4. Pasar la muestra por el juego de tamices.
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5. Agitar en forma manual o mediante el equipo vibrador.
6. Determinamos los porcentajes de los pesos retenidos en cada
tamiz.
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2.2.3. ENSAYO DE LIMITE LÍQUIDO
EQUIPOS Y MATERIALES
Taza de Casagrande.
Acanalador.
Plato de evaporación.
Espátula de hoja flexible.
Horno de secado.
Balanza de precisión.
Pipeta.
PROCEDIMIENTO
1. Se tamiza la muestra seca extraída de campo.
2. Se pone la muestra en el plato de evaporación agregándolo
suficiente cantidad de agua.
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3. Luego se mescla con la espátula hasta lograr una pasta
homogénea.
4. La muestra debe curarse durante el tiempo que sea
necesario para lograr una adecuada distribución de la
humedad.
5. Se coloca la muestra sobre la taza de Casagrande preparado
previamente, para luego alisar la superficie con la espátula.
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6. Una vez enrazado o alisado se pasa el acanalador para
dividir la pasta en dos partes.
7. Cuando se tiene el surco se gira la manivela del aparato con
una frecuencia de 2 golpes por segundo, contando el número
de golpes necesarios para que la ranura cierre.
8. Finalmente se tomó aproximadamente 31.45 gramos del
material que se junta en el fondo del surco para determinar
la humedad.
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2.2.4. ENSAYO DE LÍMITE PLASTICO
MATERIALES
Copa de casa grande.
Balanza.
Ranurador.
Espátula.
Tarros.
PROCEDIMIENTO
1. Tomar una porción de la muestra del ensaye acondicionada
de aproximadamente 1 cm.
2. Amasar la muestra entre las manos y luego hacerla rodar con
la palma de la mano la base del pulgar sobre la superficie de
amasado conformando un cilindro solo con el peso de mano.
3. Se amasa hasta formar círculos delgados.
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4. Se procede a colocar en los tarritos para luego colocarlos en
la estufa.
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2.2.5. ENSAYO SE PROCTOR
MATERIALES
Molde de compactación con base y collar
martillo de compactación
latas para contenido de humedad
espátula metálica
PROCEDIMIENTO
1. Obtener aproximadamente 30 kg de muestra seca para el
ensayo.
2. Luego debe ser mezclado con la cantidad de agua necesaria
para alcanzar el contenido de humedad basado en porcentaje
de peso seco.
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3. Dividimos la muestra una vez homogéneas en 5 porciones
representativas.
4. Con la metra distribuida en porciones se procede a colocar en
el molde y con el pistón a propinarle 25y 56 golpes para
compactarlo por capa.
5. Una vez compactado se procede a enrazar con la espátula y
pesarlo.
6. Finalmente se procede a tomar pequeñas muestras
representativas de la parte superior como inferior de la
muestra compactada en los tarros para determinar el
contenido de humedad de cada muestra compactada.
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2.2.6. ENSAYO DE CBR
MATERIALES
1. Preparar una muestra de suelo de grano fino.
2. Mesclar y dividir la muestra en o partes iguales.
3. Colocar cada porción de muestra representativa en el molde.
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4. Realizar 12 golpes por capa, 25 y 56 y esto se realiza
sucesivamente para las 3 muestras.
5. Una vez compactado se procede a quitar el material
excedente e igualarlo.
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6. Luego se pesa el molde con la muestra compactada sin la
base.
7. Seguidamente se procede a colocar la muestra con sus
respectivas pesas dentro de un recipiente con agua, una
sobre otra armada.
8. Luego se de colocarlo en el agua se realiza la primera
lectura, luego a 24h y finalmente a 48h para determinar su
expansión.
9. Cumplido las 48h, se procede a retirarlo del agua y dejarlo
orear un momento.
10. Finalmente podemos realizar el ensayo de penetración y
sacar nuestra lectura dial de acuerdo al tiempo, para luego
realizar nuestros cálculos.
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4. GEOLOGÍA DE LA FRANJA DE TRAZO
El lugar donde se realizó la calita para los estudios que se ha venido
realizando durante estos últimos días se encuentra en la carretera marginal
Fernando Belaunde Terry entre las provincias de Rioja y Moyobamba. A
continuación se hablará sobre las características propias del terreno de
estudio.
4.1. LITOLOGÍA
Con respecto a la litología propia del terreno de estudio, se pudo
observar ciertas características importantes:
Se encontró rocas sedimentarias de tipo caliza y areniscas.
El tamaño de las rocas oscila entre 2” y 4” (pulgadas de diámetro).
También se encontró arenas finas con un diámetro predominante
de 0.074 mm.
Además se encontró rocas en estado de erosión, ocasionado por
diferentes agentes: biológicos y físicos.
LOS SUELOS ALUVIALES
Se pudo determinar que en el lugar de la calicata no existieron depósitos
de materiales arrastrados por las lluvias por ser tener pendientes
moderadas. Por la cual el material pluvial se depositó en las partes más
inferiores y cóncavas.
4.2. ESTRATIGRAFIA
De acuerdo a la calicata que se realizó, observamos la estratigrafía del
terreno, la cual está compuesto por tres estratos de diferentes tipos de
suelos.
Primera capa: material de relleno, con un espesor de 25 cm.
Segunda capa: material natural (color oscuro), con un espesor de
15 cm.
Tercera capa: arena (color naranjado), con un espesor de 1.0 m.
4.3. ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS
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FALLAS GEOLOGICAS: se determinó la presencia de fallas
geológicas en la superficie; es decir que se pudo notar ciertas
rajaduras en la carretera, la cual las causas son por la inestabilidad
del subsuelo.
DIACLASAS: una diaclasa es la ruptura de la roca sin movimiento,
la cual en el lugar de la práctica y en la excavación observamos
piedras con ciertas rajaduras pero que no se desplazaron.
4.4. GEOMORFOLOGÍA
Debido a su forma de posición, la expresión del relieve es de topografía
ondulada, que corresponden en el área de trabajo, como consecuencia
de rellenos aluviales y posteriores rellenos por el hombre alterando el
relieve del terreno para construir la carretera. También se observan
terrazas aluviales, las cuales se caracterizan por presentar una
topografía de terrenos ondulados con pendientes pronunciadas.
5. CARACTERÍSTICAS GEOTECNICAS DEL TERRENO DE
FUNDACIÓN
5.1. DESCRIPCIÓN DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO
A partir de un análisis detallado de las características visuales que
muestra el suelo en campo. A lo largo del asentamiento se encontró
rellenos de material de préstamo, también a se observó en la parte del
fondo de la excavación de la calicata realizada, una capa de arcilla
arenosa de plasticidad media según lo observado.
También se encontró en las partes de los taludes zonas con abundancia
de agua, los cuales provocan fallas como los asentamientos y el
desborde de los taludes, provocando danos a la vía.
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5.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES
De acuerdo a la descripción del perfil estratigráfico de la zona, el terreno
en cuestión presenta un estrato importante de estudio, que se
desarrolla a partir de la superficie del terreno a través de una calicata
de profundidad de 1.5 m aproximadamente. Luego se extrajo la muestra
para realizar los estudios en el laboratorio de suelo del Proyecto
Especial Alto Mayo (PEAM) con el Asesoramiento del ING. Cristian
Ríos Paredes. El cual permitió obtener las características físicas y
mecánicas, y son las siguientes:
De acuerdo al porcentaje de Humedad Natural ASTMD – 2216 se
obtuvo:
% humedad promedio ……………. 0.72 %
De acuerdo al estudio de Análisis granulométrico y plasticidad (Copa de
casa grande).
D60 …………………………... 0.827
D30 …………………………… 0.30
D10 ……………………………. 0.16
SUCS AASHTO
Limite Liquido ………. 16.87 %ARC. = 0.26
Limite Plástico .……... 14.69
IP …………………… 2.19 Cc = 0.67
IG ………………… -1.78 Cu = 5.12
Suelo tipo …………… GC Suelo tipo … A - 2 - 4(0)
CLASIFICACIÓN
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5.3. CÁLCULO DEL CBR
Los resultados de los ensayos CBR sobre muestras inalteradas con
su humedad natural y luego de haber sido saturadas durante 24
horas.
Los ensayos CBR realizados sobre suelo natural en las zonas de la
falla (hundimiento), muestran un distinto comportamiento, es decir,
varía la resistencia de manera apreciable al sumergir las muestras, ya
que se logra una humedad de saturación lejana al límite líquido.
En los trabajos de gabinete se presentan los valores de CBR
inalterado con su humedad natural, los cuales varían al 95%=5.5% y al
100%=5.79%. Después de sumergir las muestras durante 24 horas.
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6. CONCLUSIONES:
Para poder determinar el tipo de cimentación a utilizar, es necesario conocer
las propiedades y características de cada uno de los suelos encontrados. Así
como su granulometría, plasticidad, cohesión y otros.
Se hizo una recopilación de los estudios de laboratorio realizados en el Sector
de San José, provincia de Moyobamba, región de San Martín representados
mediante tablas estratigráficas del suelo. En ellas se determinó el tipo de
material predominante en dicho tramo.
Con el ensayo de granulometría se obtuvo que el suelo se encuentra ubicado
en el grupo A-2-6.
En el ensayo de humedad natural se obtuvo que el suelo tiene un porcentaje
del 8.3%.
En el ensayo de limite líquido se obtuvo 16.87% de humedad.
En el ensayo de limite plástico se obtuvo que el suelo analizado tiene 14.69%
de humedad.
En el ensayo de CBR se obtuvo que a 95% de compactación hay 3.3 lb/pulg
de penetración.
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7. RECOMENDACIONES:
Para realizar una construcción en una determinada área es conveniente,
realizar una exploración geotécnica de la zona, con los diferentes
ensayos del laboratorio.
Es muy importante realizar el estudio de suelos antes de empezar una
construcción, ya que nos permite saber la resistencia que esta posee
para ser utilizado como material de construcción.
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8. ANEXOS
TRABAJOS DE CAMPO
IMAGEN N° 1: lugar del asentamiento.
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IMAGEN N° 2: limpieza del terreno.
IMAGEN N° 3: Empezando la excavación para obtener nuestra muestra.
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IMAGEN N° 4: Encontrando el material natural y sacando muestra para realizar
nuestro ensayo.
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ENSAYOS DE LABORATORIO
DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD
IMAGEN N° 6: Colocación del material en los tarros.
IMAGEN N° 5: material a estudiar.
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IMAGEN N° 7: peso del tarro más el material húmedo.
IMAGEN N° 8: secado del material húmedo en la estufa.
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ENSAYO DE PROCTOR Y CBR
IMAGEN N° 9: realizando la mescla del material
IMAGEN N° 10: aplicando una cantidad de golpes para compactar el material.
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IMAGEN N° 11: perfilando el material compactado.
IMAGEN N° 12: pesado del material compactado más el molde.
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IMAGEN N° 13: ruptura del molde compactado.
IMAGEN N° 14: cálculos realizados.
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