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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