Trabajo Final de Suelos

UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓNOFICINA DE INFRAESTRUCTURA Y CONSTRUCCIONES

PROYECTO: MEJORAMIENTO DE INFRAESTRUCTURA

VIAL CON AFIRMADO DE LA VIA CHULLUNQUIANI –

PRADERA DEL DISTRITO DE JULIACA PROVINCIA DE

SAN ROMAN DE LA REGION PUNO.

TRAMO: UNICO.

SECTOR: Km 0+00-Km2 +500

INFORME: N° 001-2015

“EVALUACION GEOTECNOLOGICA DE LA CANTERA ESQUEN

PARA USO DE MATERIALES PROCESADAS EN EL TERRAPLEN

DEL AFIRMADO CHULLUNQUIANI – PRADERA.

SUPERVISION:

COMAPHI CONSTRUCTORES S.A.C.

CONTRATISTA:

EMPRESA CONSTRUCTORA VIZCARRA S.A.C.

JULIACA -PERU

CONSTRUCTORA VIZCARRA SAC

ÍNDICE GENERAL

1. INTRODUCCION..................................................................................3

2. GENERALIDADES...............................................................................4

3. ANTECEDENTES.................................................................................4

4. OBJETIVOS...........................................................................................4

4.1. Objetivos Generales..........................................................................4

4.2. Objetivos Específicos.......................................................................4

5. NORMATIVAS......................................................................................5

6. UBICACIÓN..........................................................................................7

7. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO.........................................8

8. MORFOLOGÍA......................................................................................8

9. CLIMA....................................................................................................9

10. PRECIPITACIÓN.............................................................................10

11. GEOLOGÍA DEL ÁREA..................................................................11

12. PARAMETROS DEL PROYECTO..................................................12

13. ENSAYOS GEOTECNICOS DEL MATERIAL..............................15

14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................21

15. ANEXOS...........................................................................................22

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1. INTRODUCCION

En el presente proyecto presentamos el estudio de cantera para el

MEJORAMIENTO DE INFRAESTRUCTURA VIAL CON AFIRMADO

DE LA VIA VILLA CHULLUNQUIANI – PRADERA, DEL DISTRITO

DE JULIACA PROVINCIA DE SAN ROMAN – PUNO para lo cual

analizaremos y comprobaremos la cantera ESQUEN del cual será

proveniente el material de relleno para mejorar dicha vía.

Se estudia en este proyecto las características del material

proveniente de la cantera ESQUEN para utilizar como relleno en

esta vía CHULLUNQUIANI – PRADERA especialmente sus

características los cuales son: contenido de humedad, análisis

granulométrico, límites de consistencia, clasificación de suelos

SUCS y AASTO proctor modificado y CBR. Los cuales nos

ayudaran a mejorar el suelo o escoger otra cantera disponible que

esté cerca del lugar mencionado para reducir costos de la obra.

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2. GENERALIDADES

Se define una cantara como al lugar geográfico de donde se extraen o explotan

agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil,

utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de

los materiales donde se puede presentar desde extracción con dragas en

lechos de ríos hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de

explotación. Previamente a su explotación hay que realizar sondeos pozos,

análisis para cerciorarse de las propiedades y disposiciones de los yacimientos

y bancos para su mejor extracción. Toda cantera tiene una vida útil, y una vez

agotada, el abandono de la actividad suele originar serios problemas de

carácter ambiental principalmente con la destrucción del paisaje.

3. ANTECEDENTES

Nos remontamos a los años 1700-1850 cuenta la historia de que las pampas

de salida Arequipa sufrían inundaciones en los meses de noviembre – marzo

donde la precipitación pluvial era considerablemente alto, ahora por ello

encontramos una mayor cantidad de presencia de limo y arcillas los cuales son

perjudiciales para cualquier tipo de obra Ingenieril por su baja resistencia.

4. OBJETIVOS

4.1. Objetivos Generales

Evaluar las propiedades de los suelos para incorporar y utilizar en los rellenos de

mejoramiento de infraestructura vial en la UPeU.

Evaluar las propiedades físicas y mecánicas de la cantera escogida para el

relleno y mejoramiento de la infraestructura vial en la UPeU.

4.2. Objetivos Específicos

Estudio de una cantera para fines de obras viales.

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Determinación de propiedades del suelo de cantera asignada para la satisfacción

de una obra vial presentada en la UPeU.

5. NORMATIVAS

UNE 83133 / UNE 83134 / UNE EN 1097-6 ASTM

CONTENIDO DE AGUA: Es el volumen de huecos accesibles al agua. Viene

dado por las diferencias de pesos entre el árido saturado y el árido seco.

UNE EN 933-1 ASTM

ANALISIS GRANULOMETRICO: El objeto del análisis granulométrico es

conocer la distribución del tamaño de las partículas que componen una

muestra de árido separándolas, de acuerdo con su dimensión media, mediante

los tamices adecuados y dispuestos correlativamente de mayor a menor

abertura de malla.

ASTM D 4318-84

LIMITES DE ATTENBERG. -Método estándar de ensayos para limite líquido,

limite plástico e índice de plasticidad de suelos. Este método comprende la

determinación del límite líquido, límite plástico, y el índice de plasticidad en los

diferentes tipos de suelos que se pudiera hallar en la naturaleza. Se

proporcionan dos procedimientos para la preparación de los especímenes para

los ensayos y dos procedimientos para efectuar el límite líquido:

Ensayo Multipunto utilizando un procedimiento de preparación húmedo.

Ensayo Multipunto utilizando un procedimiento de preparación seca.

Ensayo de un punto utilizando un procedimiento de preparación

húmedo.

Ensayo de un punto utilizando un procedimiento de preparación seca.

ASTM

CLASIFICACIÓN DE SUELOS

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Clasificación de suelos según SUCS.

El Sistema Unificado de Suelos tiene una forma de clasificar los suelos de una

manera muy diferente al de AASHTO.

Tabla N° 1 símbolos del grupo SUCS.

Tabla N° 2 Tipología del Selo según SUCS.

Clasificación según AASHTO.

Así como SUCS ASHTO también tiene su propio estilo de clasificación de

suelos como se puede observar en la siguiente tabla.

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Tabla N° 3 Clasificación de suelos según AASHTO.

ASTM D 1557 (NTP 339.141)

COMPACTACIÓN “PROCTOR MODIFICADO”

Esta norma rige y da parámetros sobre la compactación de suelos de acuerdo

a sus criterios y la calidad de suelos.

6. UBICACIÓN

Salida Arequipa km 6 Central Esquen.

DENOMINACIÓN

CANTERA: Esquen.

UBICACIÓN GEOGRAFICA

COORDENADAS UTM: Este -15.5158355, Norte -70.17194957

ALTITUD: 3848m.s.n.m.

UBICACIÓN POLITICA

DEPARTAMENTO: Puno.

PROVINCIA: San Román - Juliaca

DISTRITO: Juliaca.

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DELIMITACION DE ÁREA DE ESTUDIO

POR EL NORTE : Con la Residencia Los Angeles.

POR EL ESTE : Con el mismo cerro Esquen.

POR EL OESTE : Con C.P. Esquen.

POR EL SUR : Con el mismo cerro Esquen.

7. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

Es una zona donde hay bastante cantidad de material orgánico también se

observó una buena cantidad de sedimentos generadas por los animales y por

el propio cerro que esta alrededor de ella. También hay una buena cantidad de

limos y arcillas alrededor de la extracción del material esto se debe a las

precipitaciones en las temporadas de lluvia en los meses de Noviembre –

Marzo.

8. MORFOLOGÍA

MATERIAL ORGANICO

CAPA INTERMEDIA

MINERALES Y ROCAS

POCO CONTENIDO DE MATERIAL ORGANICO

MORFOLOGIA DEL SUELO

GRAFICO N°1 Morfología del suelo.

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9. CLIMA

MES DE NOVIEMBRE

nov-01 2 3 4 5 6 7

Temp. real Temp. Real Temp. real Temp. real Temp. real Temp. real Temp. real

21° Mín. -3°

18° Mín. -3°

21° Mín. -2°

22° Mín. 2° 19° Mín. 2° 21° Mín. 2°22° Mín.

12°Media histórica Media histórica Media histórica Media histórica Media histórica Media histórica Media histórica

19° Mín. 1° 19° Mín. 1° 19° Mín. 1° 19° Mín. 1° 19° Mín. 1° 19° Mín. 1° 19° Mín. 1°

8 9 10 11 12 13 14



Media histórica Media histórica Media histórica Media histórica Media histórica Media histórica Media histórica


15 16 17 18 19 20 Ayer 21





Hoy 22 23 24 25 26 27 28

Más sol que nubes

Algún chubasco o tormenta

Principalmente soleado

Posibilidad de algún

chubasco

Parcialmente soleado

Nubes y sol Chubascos en la tarde




29 30 Posibilidad de

algún chubasco

Algunos chubascos en

la tarde

18° Mín. 2° 18° Mín. 1°

Media histórica Media histórica

Tabla N° 4 Clima del SENAMI mes de noviembre 2015.

En la tabla mostrada se puede observar el clima del mes de noviembre en el

que se está haciendo el estudio de cantera.

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10. PRECIPITACIÓN

nov-01 nov-03 nov-05 nov-07 nov-09 nov-11 nov-13

Posibilidad de algún chubasco




Nubes y sol Posibilidad de algún chubasco

Chubascos en la tarde

21° Mín. -3°

18° Mín. -3°

21° Mín. -2°

22° Mín. 2° 19° Mín. 2° 21° Mín. 2° 22° Mín. 12°


Más sol que nubes



Nubes y sol Parcialmente soleado







Parcialmente soleado



Hoy 22 nov-23 nov-24 nov-25 nov-26 nov-27 nov-28






Nubes y sol


nov-29 nov-30 Posibilidad de

algún chubascoNubes y sol

18° Mín. 2° 18° Mín. 1°

Tabla N° 6 Precipitación del SENAMI mes de noviembre 2015.

En la tabla mostrada se puede observar el comportamiento de la

precipitación en el mes de noviembre donde ya empieza la temporada de lluvia

empieza a nublarse.

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11. GEOLOGÍA DEL ÁREA

MAPA de la Geología de la Región Puno (fuente google)

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12. PARAMETROS DEL PROYECTO

Tabla N° 7 parámetros según EG-2013 (Tabla 205-02).

12.1. GRANULOMETRIA

Tabla N° 8 granulometría según EG-2013 (sección terraplenes).

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12.2. TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL

Condición

Partes del terraplén

Base Cuerpo Corona

Tamaño máximo (cm) 15 10 7.5

% Máximo de fragmentos de roca >7,62 cm 30 20

Índice de plasticidad (%) <11 <11 <10

Tabla N° 8 TMN de áridos según EG-2013 (sección terraplenes Tabla 205-01).

12.3. ÍNDICE DE PLASTICIDAD

El índice de plasticidad que debe presentar el suelo debe estar en el

rango de 4-9% (MTC E – 111).

12.4. DESGASTE DE LOS ANGELES

Desgaste de los Ángeles: 60% máx. (MTC E 207).

12.5. TIPO DE MATERIAL

Tipo de Material: A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-6 y A-3

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ClasificaciónMateriales granulares (35% o menos pasa por el tamiz Nº

200)

Materiales limoso arcilloso (más del 35% pasa el tamiz Nº

200)

Grupo:A-1

A-3A-2-4

A-4 A-5 A-6A-7 A-

7-5 A-7-6 A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7

Porcentaje que pasa:

Nº 10 (2mm) 50 máx - - - -Nº 40 (0,425mm) 30 máx 50 máx 51 mín - -

Nº 200 (0,075mm) 15 máx 25 máx. 10 máx 35 máx36 min

Características de la fracción que

pasa por el tamiz Nº 40

Límite líquido - -40

máx41 mín

40 máx

41 mín

40 máx

41 mín

40 máx

41 mín (2)

Índice de plasticidad 6 máx NP (1)

10 máx

10 máx

11 mín

11 mín

10 máx

10 máx

11 mín 11 mín

Constituyentes principales

Fragmentos de roca, grava y

arena

Arena fina

Grava y arena arcillosa o limosa

Suelos limosos

Suelos arcillosos

Características como subgrado

Excelente a bueno Pobre a malo

Tabla N° 9 clasificación de suelos según AASHTO.

12.6. COMPACATACION

Las determinaciones de la densidad de cada capa compactada se realizarán

según se establece en la Tabla 205-02(EG-2013) y los tramos por aprobar se

definirán sobre la base de un mínimo de 6 determinaciones de densidad. Los

sitios para las mediciones se elegirán al azar.

Las densidades individuales (Di) del tramo deberán ser, como mínimo, el 90%

de la máxima densidad obtenida en el ensayo Proctor Modificado de referencia

(De) para la base y cuerpo del terraplén y el 95% con respecto a la máxima

obtenida en el mismo ensayo, cuando se verifique la compactación de la

corona del terraplén.

Di > 0,90 De (base y cuerpo)

Di > 0,95 De (corona)

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La humedad del trabajo no debe variar en ±2% respecto del Óptimo Contenido

de Humedad obtenido con el Proctor Modificado.

El incumplimiento de estos requisitos originará el rechazo del tramo.

13. ENSAYOS GEOTECNICOS DEL MATERIAL

13.1. GENERALIDADES

En el campo de exploración de terrenos y canteras tenemos diferentes tipos de

factores que pueden ocasionar malestar en hora de utilizar en cualquier tipo de

obra o construcción que se quiera hacer es por ello que se tiene que dar

importancia a sus propiedades y sus comportamientos, esto lo hacemos a

través de ensayos en laboratorios los cuales nos demuestran sus

comportamientos reales y propiedades reales.

13.2. OBJETIVOS

Determinar las propiedades de la cantera ESQUEN con fines para

utilizar en el terraplén del afirmado CHULLUNQUIANI – PRADERA.

Determinar sus comportamientos del suelo de la cantera ESQUEN para

poder utilizar en el afirmado de CHULLUNQUIANI – PRADERA.

Analizar y concluir según las normas MTC y EG – 2013 si los resultados

son compatibles para el terraplén del afirmado o no.

13.3. ALCANCES GEOTÉCNICOS DEL MATERIAL DE ESTUDIO

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13.3.A. TRABAJO EN CAMPO

Exploración. - la exploración se realizó a cielo abierto en el

centro Poblado ESQUEN en la cantera del dicho lugar con

medidas de 1.20 x 0.80 m.

IMAGEN N° 1 exploración a cielo abierto en Cantera Esquen.

MUESTREO. - el muestreo también se hizo de manera común

y a cielo abierto como se puede observar en la siguiente

imagen.

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IMAGEN N° 2 Muestreo del material extraído.

PROFUNDIDAD DE EXPLORACION. - El material se extrajo

de hasta una profundidad de 1.50 m. como se puede observar

en la siguiente imagen.

PERFIL ESTRATIFRAFICO. - el perfil estratigráfico que

presento el suelo es la siguiente:

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IMAGEN N° 3 Profundidad del suelo.

PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL SUELO

A 0.10M GP

A 0.30M GM

A 0.90M SC

A 1.50M ML

FIGURA N° 1 Perfil Estratigráfico Del Suelo.


13.3.B. ENSAYOS DE LABORATORIO

GRANULOMETRIA

N° DE MALLAS

ABERTURA DE MALLAS(mm)

PESO RETENIDO

% RETENIDO PARCIAL

% RETENIDO ACUMULADO

% QUE PASA

2" 50.8 0 10011/2" 38.1 95 1.58 1.58 98.421" 25.4 569 9.48 11.07 88.933/4" 19.05 221 3.68 14.75 85.251/2" 12.7 374 6.23 20.98 79.023/8" 9.525 344 5.73 26.72 73.281/4" 6.35 547 9.12 35.83 64.17N° 4 4.76 438 7.30 43.13 56.87N°10 2 81 23.03 66.16 33.84N°40 0.426 53 15.07 81.23 18.77N°100 0.149 14 3.98 85.21 14.79N°200 0.074 6 1.71 86.92 13.08-200 fondo 46 13.08 100.00 0.00Tabla N° 10 granulometría de suelo de la cantera ESQUEN.

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL

El tamaño máximo nominal que presenta el suelo de acuerdo a la

granulometría es de 1 1/2".

ÍNDICE PLASTICIDAD

Tabla N° 11 límites de consistencia de la cantera ESQUEN.

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1 2 3 4 1 275 44 1 4 54 24

16.25 16.75 16.38 24.04 16.55 16.553.46 45.01 37.41 55.91 18.25 17.7844.53 38.48 32.39 47.73 17.95 17.568.93 6.53 5.02 8.18 0.3 0.2228.28 21.73 16.01 23.69 1.4 1.0631.58 30.05 31.36 34.53 21.43 20.7535 29 25 20

LIMITE PLASTICO

21.09164

Peso de Muestra SecaContenido de HumedadN° de Golpes

PROMEDIO

N° de capsulaPeso de CapsulaPeso de Capsula + M.HumedaPeso de Capsula + M.secaPeso del Agua

N° de EnsayoLIMITE LIQUIDO


INDICE DE PLASTICIDAD 11.0

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

32.1

21.1

DESGASTE DE LOS ÁNGELES

Tabla N° 12 desgaste de los ángeles de la cantera ESUQUEN .

CLASIFICACIÓN DE SUELOS SEGÚN SUCS y AASHTO

De acuerdo al sistema unificado de suelos el resultado nos da GRAVA

ARCILLOSA CON ARENA.

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TOTAL 4997

DESPUES DEL LAVADO

3298

1 ½" 1250,7

1"¾ "½ "

1239,3

1231,4

1275,6

TAMIZ PESO RETENIDO

PORCENTAJE DE DESCGASTE

34%


De acuerdo de la clasificación AASHTO el resultado nos da GRAVA Y

ARENA ARCILLOSA O LIMOSA.

TIPO DE MATERIAL

El tipo de material según AASHTO nos da A-2-4.

COMPACTACIÓN

El grado de compactación que nos dio de acuerdo al ensayo de

compactación es de 100%.

Peso Arena + Cono + Frasco(Antes) 7159 7158 -Peso Arena + Cono + Frasco(Despues) 5446 5440 -Peso de la arena en el cono 1713 1718 -Volumen del Molde (cm3) 3050.324 3050.324 -Peso del Molde 7388 7388 -Peso del Molde + Arena 11379 11414 -Peso de Arena 3991 4026 -Densidad de Arena 1.3083856 1.31985979 -

Peso Arena + Cono + Frasco (Antes) 7152 - -Peso Arena + Cono + Frasco (Despues) 1558 - -peso de La arena en hoyo + cono 5594 - -Peso de Arena en Hoyo 3852 - -Volumen de Arena en Hoyo 2940 - -Peso del Material extraido 6310 - -Densidad Humeda en Campo 2.1462585 - -

Densidad seca campo 1.98727639 - -densidad seca laboratorio 1.98 - -Grado de Compactacion 100 - -

CALIBRACION DE ARENA

DENSIDAD DE CAMPO

HUMEDAD DE CAMPO

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14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo a los ensayos realizados la granulometría no cumple los

parámetros requeridos según la EG – 2013 sección 205

TERRAPLENES.

El tamaño máximo nominal es de 3.81cm tampoco está en el rango de

los parámetros requeridos en la EG – 2013 sección 205

TERRAPLENES.

El índice de plasticidad ensayada es de 11% tampoco está dentro de los

parámetros requeridos en la EG – 2013 sección 205 TERRAPLENES.

El desgaste de los ángeles es de solo 34% esto quiere decir que si está

en los parámetros requeridos según la EG – 2013 sección 205

TERRAPLENES.

El tipo de material según AASHTO nos da A-2-4 esto si está en los

parámetros requeridos según la EG – 2013 sección 205

TERRAPLENES.

La compactación llega a un 100% esto está dentro de los parámetros

requeridos según la EG – 2013 sección 205 TERRAPLENES lo cual

nos pide mayor a 90 y 95% según la base cuerpo y corona.

Se recomienda mejorar el material para el uso de terraplene requerida

en los parámetros según la EG – 2013 sección 205 TERRAPLENES.

Loa materiales usados en el ensayo también deberán ser tomadas en

cuenta en obra cuando se mejore el material.

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15. ANEXOS

15.1. PLANO DE UBICACIÓN DE ZONA DE ESTUDIO.

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CANTERA

ESQUEN

AUTOPISTA HEROES DEL

PACIFICO

PLANO DE ESTUDIO DE ZONA DE UBICACIÓN DE ZONA DE ESTUDIO


15.2. PANEL FOTOGRAFICO

EXPLORACION DE SUELOS

IMAGEN N° 1 explorando a cielo abierto

. IMAGEN N° 1 explorando a cielo abierto

COMPACTACION

IMAGEN N° 4 densidad de campo..

IMAGEN N° 3 calibración de arena

Juliaca - Perú

IMAGEN N° 2 viendo las capas del suelo.


Atentamente,

Juliaca - Perú

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