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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.
0.45 - Roca fracturada superficialmente a roca sanaObservaciones: No presenta nivel freático.
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CALICATA C-04
Progresiva 0+700 próximo a Termica.
0.00 - 0.75 m Material predominatemente gravoso con matriz arenosa, tipolastrado, color marrón oscuro, grava de bordes angulosos, tamprom. 3-4pulg. semicompacta.
0.75 - Roca fracturada superficialmente a roca sanaObservaciones: No presenta nivel freático.
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CALICATA C-05
Progresiva 0+950 próximo a Termica.
0.00 - 0.40 m Material predominantemente arenoso, tipo lastrado, presentafragmentos de grava de bordes angulosos.
0.40 - Roca fracturada superficialmente a roca sanaObservaciones: No presenta nivel freático.
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CALICATA C-06
Progresiva 1+100 próximo a Termica.
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
0.60 - Roca fracturada superficialmente a roca sanaObservaciones: No presenta nivel freático.
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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.
0.80 - Roca muy fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.
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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.
0.65 - Roca muy fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.
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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.
1.10 - Roca muy fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.
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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.
0.85 - Roca muy fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.
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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.
0.90 - Roca muy fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.
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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.
0.55 - Roca muy fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.
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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.
0.60 - Roca fracturada superficialmente a roca sanaObservaciones: No presenta nivel freático.
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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.
0.25 - Roca fracturada superficialmente a roca sanaObservaciones: No presenta nivel freático.
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CALICATA C-17
Progresiva 3+235 .
0.00 - 0.90 m Material semirocoso, semicompacto. Presencia de raíces.
0.90 - Roca muy fracturada e intemperizadaObservaciones: No presenta nivel freático.