geotecnia ensayo triaxial

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES – FILIAL LIMA

ENSAYO TRIAXIAL

2016-II GEOTECNIA

UNIVERSIDAD PERRUANA LOS ANDES

U.E.C.: Geotecnia

DOCENTE: Ing. Fernando Uchuypoma

TURNO: Mañana – A1

CICLO: VII

INTEGRANTES:

1. BLANCO ALANIA, Menghy Linden

2. CHOZO ALDANA , Juan Manuel

3. GADEA GIRALDO, Víctor Elías William

4. GOMERO ROJAS, Erika

5. GONZALES GUIZADO, Ángel

6. HUAMANI CANCHO, Cindy Silvia

7. HUAMANCHAQUI MUNASCA, Jheans Lee

8. LEDESMA SEDANO, Liz Mary

9. MITMA RAMIREZ, Guelia

10. NAVARRO MARTINEZ, Katy

11. PANDURO ARROYO, Junior

12. PEREZ CRISTOBAL, Kevin

13. SULLUCHUCO BALTAZAR, Ronal Edwin


FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

GEOTECNIA – ENSAYO TRIAXIAL 1

1

CONTENIDO

1 GENERALIDADES ........................................................................................................ 3

1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................... 3

1.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO .................................................................................... 3

1.3 NORMATIVIDAD..................................................................................................... 4

1.4 UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO ................................................................ 4

2 GEOLOGÍA DEL ÁREA DE ESTUDIO ........................................................................ 4

3 CONSIDERACIONES SISMICAS ................................................................................ 4

3.1 INTENSIDAD ........................................................................................................... 4

3.2 ZONIFICACIÓN SISMICA ...................................................................................... 5

3.3 TIPO DE SUELO Y PERIODO PREDOMINANTE .............................................. 6

3.4 FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE ............................................................. 6

4 INVESTIGACIÓN DE CAMPO ...................................................................................... 6

4.1 EXCAVACIÓN DE CALICATAS ............................................................................ 7

4.1.1 EXCAVACIÓN PARA TOMA DE MUESTRAS ALTERADAS: .................... 7

4.1.2 EXCAVACIÓN DE MUESTRAS INALTERADAS ......................................... 8

4.2 DENSIDADES DE CAMPO.................................................................................... 9

5 ENSAYOS DE LABORATORIO ................................................................................. 10

5.1 ENSAYOS DE MECÁNICA DE SUELOS ........................................................... 10

5.1.1 ENSAYOS ESTANDAR ................................................................................ 10

5.1.2 ENSAYOS ESPECIALES ............................................................................. 12

5.2 ENSAYOS DE ANALISIS QUIMICO ................................................................... 19

6 PERFIL ESTRATIGRÁFICO ....................................................................................... 19

7 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN ............................................................................. 20

7.1 TIPO DE CIMENTACIÓN ..................................................................................... 20

7.2 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN .................................................................. 20

7.3 CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE ............................................................... 21

7.3.1 CAPACIDAD DE CARGA POR CORTE ..................................................... 21

7.4 CÁLCULO DE ASENTAMIENTO ........................................................................ 22

8 AGRESIÓN DEL SUELO AL CONCRETO DE LA CIMENTACIÓN....................... 23

9 SUELOS EXPANSIVOS Y LICUEFACCIÓN ............................................................ 23

10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 25

11 REFERENCIAS ........................................................................................................ 26





2

11.1 FIGURAS ............................................................................................................... 26

11.2 TABLAS ................................................................................................................. 29

12 ANEXOS ................................................................................................................... 30

12.1 REGISTRO DE EXPLORACIONES .................................................................... 30

12.2 RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO ......................................... 30

12.3 PANEL TOPOGRÁFICO ...................................................................................... 36

12.4 PLANO DE UBICACIÓN ...................................................................................... 59

12.5 PLANO DE PERFIL ESTRATIGRÁFICO ........................................................... 60

12.6 MAPA DE ZONIFICACIÓN SÍSMICA DEL PERÚ ............................................. 61





3

1 GENERALIDADES

1.1 ANTECEDENTES

Debido a que el suelo es un material tan complejo, ninguna prueba bastará por

si sola para estudiar todos los aspectos importantes del comportamiento

esfuerzo –deformación. El ensayo Triaxial constituye el método más versátil en

el estudio de las propiedades esfuerzo- deformación. Con este ensayo es posible

obtener una gran variedad de estados reales de carga. Esta prueba es la más

común para determinar las propiedades esfuerzo-deformación. Una muestra

cilíndrica de un suelo es sometida a una presión de confinamiento en todas sus

caras. A continuación, se incrementa el esfuerzo axial. Como no existen

esfuerzos tangenciales sobre las caras de la muestra cilíndrica, el esfuerzo axial

y la presión de confinamiento, son los esfuerzos principales mayor y principal

menor respectivamente. Al incremento de esfuerzo axial, se denomina esfuerzo

desviador.

ESFUERZOS PRINCIPALES

Es una prueba de compresión cilíndrica, la falla ocurre debido al corte, por ello

es necesario considerar la relación entre la resistencia al corte y la tensión

normal que actúan sobre cualquier plano dentro del cuerpo a compresión. En

una prueba de compresión, una muestra de suelo está sujeta a fuerzas

compresivas que actúan en tres direcciones, en ángulos rectos entre sí,

respectivamente; uno en la dirección longitudinal, los otros dos lateralmente.

CÍRCULO DE MOHR

Representación gráfica de los estados de esfuerzo de una muestra de suelo,

sometida a una prueba de compresión Triaxial. La construcción gráfica, para

definir el lugar geométrico de un punto por medio de círculos, es de gran

importancia en la mecánica de suelos. Estas resultantes son conocidas como

tensiones de círculo de Mohr.

1.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO

•Desarrollar el ensayo Triaxial no confinado-no drenado e interpretar sus

resultados.





4

•Determinar el Ángulo de rozamiento interno y la Cohesión del suelo, que

permitan establecer su Resistencia al Corte, aplicando a las probetas esfuerzos

verticales y laterales que tratan de reproducir los esfuerzos a los que está

sometido el suelo en condiciones naturales.

1.3 NORMATIVIDAD

Norma ASTM

•D 2850-95 Método de ensayo para prueba de compresión Triaxial no

consolidado-no drenado en suelos cohesivos.

Norma Técnica Peruana

•339.164 Compresión Triaxial no consolidada no drenada

1.4 UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO

PROVINCIA: Huaral

DISTRITO: Aucallana- sector Carlines Boza

2 GEOLOGÍA DEL ÁREA DE ESTUDIO

La zona de estudio se encuentra ubicada por la Panamerica Norte, distrito de

Huaral en Lima.

Según la carta geológica nacional del IGN:

CUADRÁNGULO : 22-h, 22-i

ELIPSOIDE : SISTEMA GEODESICO MUNDIAL DE 1984

CUADRÍCULA : 500MT, UTM ZONA 18L

PROYECCIÓN : UNIVERSAL TRANSVERSAL DE MERCATOR

DATUM HORIZONTAL: SISTEMA GEODESICO MUNDIAL DE 1984

DATUM VERTICAL : NIVEL MEDIO DEL MAR

3 CONSIDERACIONES SISMICAS

3.1 INTENSIDAD

Según los mapas de zonificación sísmica y mapa de máximas intensidades

sísmicas del Perú y de acuerdo a las Normas Sismo-Resistentes del Reglamento

Nacional de Edificaciones Construcciones, el distrito de Huaral,

correspondiéndole una sismicidad alta y una intensidad de IX a X. (Véase tabla 2)





5

3.2 ZONIFICACIÓN SISMICA

El territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se muestra en la

Figura A. La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la

sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos

y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en información

geotectónica. En la tabla N° 2 se indican las provincias que corresponden a cada

zona.

FIGURA A

A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la Tabla N°1. Este factor

se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10

% de ser excedida en 50 años.





6

En el Mapa de Zonificación Sísmica considerando por la norma Técnica E-030

“Diseño Sismo resistente” del Reglamento Nacional de Construcciones, los

parámetros sísmicos a usarse son:

Factor de Zona, Z = 0.45 g

3.3 TIPO DE SUELO Y PERIODO PREDOMINANTE

Como se ha podido observar es muy importante analizar la frecuencia de

oscilación del suelo y la frecuencia de oscilación de la estructura, porque la

oscilación tiene una dependencia directa con las constantes elásticas del

material en estudio. Cuando se realiza el estudio de las características del suelo,

se utiliza entre sus propiedades dinámicas la presencia de los períodos

predominantes, éstos dependen del tipo de suelo que se está analizando.

Se sabe los períodos predominantes de la oscilación se mantiene constante

hasta una distancia de 40km, después el valor de los períodos se incrementan

conforme la distancia epicentral va aumentando.

Factor de ampliación de ondas sísmicas S2 = 1.05

Período de vibración predominante Tp = 0.6 seg.

Tl = 2.0 seg.

3.4 FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE

La fuerza horizontal equivalente está dada por la siguiente fórmula:

H=(Z.U.C.S)/R.g.

4 INVESTIGACIÓN DE CAMPO

Este estudio ha sido ejecutado en base al Reglamento Nacional de Edificaciones,

Norma Técnica de Edificaciones E-050 Suelos y Cimentaciones. Teniéndose en

cuenta que los suelos del distrito de Huaral, se encuentra emplazada sobre un

deposito eólicos y fluviales, suelos que contienes gravas; arcillas (arenas finas).





7

4.1 EXCAVACIÓN DE CALICATAS

Las investigaciones de campo consistieron en la ejecución de 1 calicata C-01,

excavada manualmente hasta una profundidad de 3.10m y a cielo abierto.

(Véase figura 5.3).

Y para el procedimiento nos basamos en el manual de Mecánica De Suelos –

Toma de muestras (entregado por la Universidad, UPLA).

4.1.1 EXCAVACIÓN PARA TOMA DE MUESTRAS ALTERADAS:

a. MATERIALES

Barreta, manuales, pico, pala para la excavación

Flexómetros

Costales

Libreta de campo

Cámara fotográfica

Estacas

b. PROCEDIMIENTO

Localizamos donde se realizaríamos la excavación, medimos: 1.00 de

ancho por 1.20 m de largo, trazarlo con barreta o el pico (Véase figura 4).

Limpiamos la superficie del terreno con una pala; retiramos todo material

y materia orgánica superficial presente (Véase figura 4.1).

Realizamos la excavación hasta 3 m de profundidad, inicialmente la

extracción del agregado se hizo con lampa, luego con ayuda del balde y

la driza (Véase figura 4.2).

Al ir avanzando en la excavación fuimos observando la variación de los

estratos considerando básicamente el tamaño de las partículas y el color

a un lado de la excavación separado entre si y el orden que se van

obteniendo (Véase figura 4.3).

Se procedió a la toma de muestra de cada estrato en un recipiente, para

luego realizar el cuarteo y colocar una rótula de identificación

Cerramos la excavación con el material antes extraído, de tal manera que

se coloque el suelo en el orden inverso a como se extrajo.





8

4.1.2 EXCAVACIÓN DE MUESTRAS INALTERADAS

a. MATERIALES Y EQUIPOS

Pico, barreta, palas para la excavación.

2 kg. De parafina o cera.

Recipiente metálico para derretir la parafinada.

Flexómetro.

Costales de tela, fósforo, brocha, hilo, tijera, cuchillo.

Libreta de campo, plumones indelebles.

Cámara fotográfica.

Estacas.

Caja de madera de 0.30x0.30x0.30m

b. PROCEDIMIENTO

Luego de excavada nuestra calicata:

Con la ayuda del cuchillo se corta un cubo aprox. De 0.20 x 0.20 x 0.20

m. del suelo o pared lateral de la calicata; y con ayuda del cuchillo y pico

se va retirando. Luego marcar con una seña la cara del cubo que

corresponde al nivel superior, para conocer la posición original

Procedimos a cubrir con parafina todo e cubo de la muestra inalterada,

para evitar la pérdida de humedad y empaquetar debidamente para él

envió al laboratorio; cubrimos la muestra con parafina, hasta 3 veces

Como la muestra no iba a ser usado pronto, necesitaba la protección

adicional con una tela blanda de tocuyo, asegurada con cordel y luego 2

capas más de parafina para garantizar la impermeabilidad de la muestra

Luego procedimos a colocarla en la caja de madera de 0.30x0.30x0.30m,

amortiguada con biruta, procedimos a clavarla, para su traslado

Se llevaron a cabo los respectivos registros del perfil estratigráfico y se

clasificaron visualmente los estratos de acuerdo a la NTP 339. 150:2 001 y las

normas ASTM D-2488. Asimismo, se tomaron muestras representativas de cada

estrato para ser analizados en el laboratorio.





9

En el siguiente cuadro se indica la identificación de las excavaciones y la

profundidad alcanzada.

CALICATA PROFUNDIDAD

C-1 3.00 m

4.2 DENSIDADES DE CAMPO

En muchos trabajos es necesario realizar ensayos para controlar la densidad

seca de cada capa que se va compactando.

Es necesario decidir que método de Ensayo de Densidad se utilizará, para

determinar la densidad o peso unitario del suelo que el suelo alcanza luego de

la compactación. Para obtener las densidades podemos seguir cualquiera de

los siguientes métodos en sitio:

•CONO DE ARENA

Determina la densidad seca y la humedad de un suelo compactado y verificar

el grado de compactación en el campo. Y se determina de la siguiente manera:

El grado de compactación de un suelo lo podemos determinar de la siguiente

forma:

𝐺𝑐 =𝛾𝑑

𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥𝑥100

Donde:

Gc: Grado de compactación

Γd: Densidad seca en el campo

Γd max: Densidad seca máxima obtenida en el laboratorio

Balón de densidad

Densímetro nuclear

Densidad in-situ mediante el método del cono de arena: NTP 339.134

(ASTM D 2487)





10

5 ENSAYOS DE LABORATORIO

5.1 ENSAYOS DE MECÁNICA DE SUELOS

5.1.1 ENSAYOS ESTANDAR

Con las muestras alteradas obtenidas de una calicata, se realiza ensayos

estándar de clasificación de suelos y de propiedades físicas consistentes en:

análisis granulométrico por tamizado, límites de Atterberg (líquido y plástico),

contenido de humedad, gravedad específica.

Los ensayos se ejecutan siguiendo las normas de la American Society For

Testing and Materials (ASTM). Las normas para estos ensayos son las

siguientes:

Análisis granulométrico por tamizado ASTM D-422

Límites de Atterberg ASTM D-4318

Contenido de humedad ASTM D-2216

Clasificación SUCS ASTM D-2487

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que

son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el

tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento

mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos

rotatorios intensos en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se

retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de

material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder

al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices.

LÍMITE LÍQUIDO





11

Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un

material plástico. A este nivel de contenido de humedad el suelo está en el vértice

de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso.

LÍMITE PLÁSTICO

El limite Plástico (LP) se define como contenido de humedad, expresado en por

ciento con respecto al peso seco de la muestra secada al horno, para el cual los

suelos cohesivos pasan de un estado semisólido a un estado plástico. Para

determinar el límite plástico, generalmente se hace uso del material que,

mezclado con agua, se realizó en la prueba de limite líquido y al cual se evapora

la humedad agregando suelo hasta tener una mezcla plástica que sea fácilmente

moldeable. Se forma luego una pequeña bola que deberá redilarse en seguida

en la palma de la mano o en una placa de vidrio aplicando la suficiente presión

o efecto de formar filamentos. Cuando el diámetro del filamento resultante sea

de 3 mm sin romperse, deberá seguir realizándose muestras hasta que se

produzca un rompimiento de los filamentos al momento de alcanzar los 3 mm de

diámetro. Una vez que se produzca el rompimiento de los filamentos a alcanzar

los 3 mm de diámetro se toman todos los pedazos, se pesan, se secan al horno

en una tara, vuelven a pesarse ya secos y se determina la humedad

correspondiente al límite plástico de la siguiente forma:

𝐿𝑃 =𝑃ℎ − 𝑃𝑠

𝑃𝑠𝑥100

Donde:

LP: Límite Plástico

Ph: Peso Húmedo

Ps: Peso seco

CONTENIDO DE HUMEDAD





12

Este ensayo tiene por finalidad, determinar el contenido de humedad de una

muestra de suelo. El contenido de humedad de una masa de suelo, está formado

por la suma de sus aguas libre, capilar e higroscópica.

La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto

con la cantidad de aire, una de las características más importantes para explicar

el comportamiento de este (especialmente en aquellos de textura más fina),

como por ejemplo cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica.

El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio,

es por medio del secado a horno, donde la humedad de un suelo es la relación

expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada

masa de suelo y el peso de las partículas sólidas de la siguiente forma:

𝑊 =𝑊𝑤

𝑊𝑠𝑥100

Donde:

W: Contenido de humedad expresado en %.

Ww: Peso del agua existente en la masa del suelo.

Ws: Peso seco de la masa del suelo.

5.1.2 ENSAYOS ESPECIALES

CORTE DIRECTO

La finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de una muestra

de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o

existirán en terreno producto de la aplicación de una carga. Para conocer una de

esta resistencia en laboratorio se usa el aparato de corte directo, siendo el más

típico una caja de sección cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos

mitades. Dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosas en

ambos extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (Pv) y luego una

carga horizontal (Ph) creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil

de la caja originando el corte de la muestra.





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El ensayo induce la falla a través de un plano determinado. Sobre este plano de

falla actúan dos esfuerzos:

Un esfuerzo normal (σ n), aplicado externamente debido a la carga vertical

(Pv).

Un esfuerzo cortante (τ), debido a la aplicación de la carga horizontal.

Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas fuerzas por el área (A) de

la muestra o de la caja de corte y deberían satisfacer la ecuación de Coulomb: τ

= c + σ n * Tg (φ).

Según esta ecuación la resistencia al corte depende de la cohesión (c) y la

fricción interna del suelo (φ).

Al aplicar la fuerza horizontal, se van midiendo las deformaciones y con estos

valores es posible graficar la tensión de corte (τ), en función de la deformación

(ε) en el plano de esta tensión de corte. De la gráfica es posible tomar el punto

máximo de tensión de corte como la resistencia al corte del suelo.

Los valores de τ se llevan a un gráfico en función del esfuerzo normal (σ n),

obteniendo la recta intrínseca (Véase figura 6.6), donde τ va como ordenada y σ

n como abscisa. El ángulo que forma esta recta con el eje horizontal es el ángulo

φ y el intercepto con el eje τ, la cohesión c.

Los ensayos de corte directo en laboratorio se pueden clasificar en tres tipos

según exista drenaje y/o consolidación de la muestra, por lo tanto, los valores de

c y φ dependen esencialmente de la velocidad del ensayo y de la permeabilidad

del suelo.

ENSAYO TRIAXIAL





14

La prueba de ensayo triaxial es uno de los métodos más confiables para

determinar los parámetros de la resistencia al cortante.

En un ensayo triaxial, un espécimen cilíndrico de suelo es revestido con una

membrana de látex dentro de una cámara a presión. La parte superior e inferior

de la muestra tiene discos porosos, los cuales se conectan al sistema de drenaje

para saturar o drenar el espécimen. En estas pruebas se pueden variar las

presiones actuantes en tres direcciones ortogonales sobre el espécimen de

suelo, efectuando mediciones sobre sus características mecánicas en forma

completa. Los especímenes usualmente están sujetos a presiones laterales de

un líquido, generalmente agua.

El agua de la cámara puede adquirir cualquier presión deseada por la acción de

un compresor comunicado con ella. La carga axial se transmite al espécimen por

medio de un vástago que atraviesa la parte superior de la cámara.

La presión que se ejerce con el agua que llena la cámara es hidrostática y

produce, por lo tanto, esfuerzos principales sobre el espécimen, iguales en todas

las direcciones, tanto lateral como axialmente. En las bases del espécimen

actuará además de la presión del agua, el efecto transmitido por el vástago de la

cámara desde el exterior.

Es usual llamar σ1, σ2 y σ3 a los esfuerzos principales mayor, intermedio y

mínimo, respectivamente. En una prueba de compresión, la presión axial

siempre es el esfuerzo principal mayor, σ1; los esfuerzos intermedios y menor

son iguales (σ2 = σ3) y son iguales a la presión lateral.

TIPOS DE ENSAYO TRIAXIAL





15

ENSAYO NO CONSOLIDADO NO DRENADO (UU)

En este tipo de prueba no se permite en ninguna etapa la consolidación de la

muestra. La válvula de comunicación entre el espécimen y la bureta permanece

siempre cerrada impidiendo el drenaje. En primer lugar, se aplica al espécimen

una presión hidrostática y de inmediato, se falla el suelo con la aplicación rápida

de la carga axial. Los esfuerzos efectivos en esta prueba no se conocen bien.

El ensayo UU es usualmente llevado a cabo sobre especímenes de arcilla,

enmarcando la realización del ensayo dentro del concepto de resistencia para

suelos cohesivos saturados, en donde se expresan los resultados en términos

de esfuerzos totales. La envolvente de falla para los criterios de Mohr del

esfuerzo total se convierte en una línea horizontal, con una condición de φ = 0°

(ángulo de fricción) y τf = Cu, siendo Cu la resistencia al cortante no drenada, la

cual es igual al radio de los círculos de Mohr.

ENSAYO CONSOLIDADO NO DRENADO (CU)

En este tipo de prueba, el espécimen se consolida primeramente bajo la presión

hidrostática; así el esfuerzo llega a ser efectivo, actuando sobre la fase sólida del

suelo. En seguida, la muestra se lleva a la falla por un rápido incremento de la

carga axial, de manera que no se permita cambio de volumen. El hecho esencial

de este tipo de prueba es el no permitir ninguna consolidación adicional durante

el periodo de falla, de aplicación de la carga axial. Esto se logra fácilmente en

una cámara de compresión triaxial cerrando la válvula de salida de las piedras

porosas a la bureta.

En la segunda etapa de una prueba rápida consolidada podría pensarse que

todo el esfuerzo desviador fuera tomado por el agua de los vacíos del suelo en

forma de presión neutral, ello no ocurre así y se sabe que parte de esa presión

axial es tomada por la fase sólida del suelo, sin que, hasta la fecha, se hayan

dilucidado por completo ni la distribución de esfuerzos, ni las razones que lo

gobiernan. De hecho, no hay ninguna razón en principio para que el esfuerzo

desviador sea íntegramente tomado por el agua en forma de presión neutral, si





16

la muestra estuviese lateralmente confinada, como el caso de una prueba de

consolidación.

El ensayo CU (consolidado-no drenado) se realiza generalmente con medición

de la presión de poros o neutra con el fin de determinar los parámetros de “C” y

“φ” en términos de esfuerzos totales y esfuerzos efectivos. Estos ensayos no se

usan en suelos permeables y es necesario medir el movimiento vertical durante

la consolidación (drenaje) para saber cuándo se ha producido por completo. Por

lo tanto, la ecuación de Coulomb se transforma en:

τ = c c u + σ * Tg (φ cu) = c c u + (σ + µ) * Tg (φ c u)

ENSAYO CONSOLIDADO DRENADO (CD)

La característica fundamental de la prueba es que los esfuerzos aplicados al

espécimen son efectivos. Primeramente, se aplica al suelo una presión

hidrostática, manteniendo abierta la válvula de comunicación con la bureta y

dejando transcurrir el tiempo necesario para que haya consolidación completa

bajo la presión actuante. Cuando el equilibrio estático interno se haya

restablecido, todas las fuerzas exteriores estarán actuando sobre la fase sólida

del suelo, es decir, producen esfuerzos efectivos, en tanto que los esfuerzos

neutrales en el agua corresponden a la condición hidrostática. La muestra se

lleva a la falla a continuación aplicando la carga axial en pequeños incrementos,

cada uno de los cuales se mantiene el tiempo necesario para que la presión en

el agua, en exceso de la hidrostática, se reduzca a cero.

Los ensayos consolidados drenados se utilizan esencialmente en suelos

granulares (arenas), sin embargo, se puede aplicar en suelos finos, pero los

ensayos requieren tiempos prolongados del orden de semanas.

La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante todo

el ensayo siendo las presiones intersticiales nulas durante la aplicación del

esfuerzo cortante (µ =0), esto implica que: σ = σ’, c=c’, φ = φ ’.





17

MÁQUINA TRIAXIAL

COMPONENTES DE LA MÁQUINA TRIAXIAL

Con el fin de realizar los diversos ensayos triaxiales, un equipo triaxial completo

requiere diferentes elementos que lleven a cabo la adquisición de datos,

aplicación de carga, medición de cambios de volumen, saturación de

especímenes, entre otras funciones. A continuación, se caracterizan de forma

breve cada uno de ellos y la función que cumplen.

PANEL TRIAXIAL

Es el sistema conformado por válvulas y reguladores mediante los cuales se

administra el flujo de aire y agua desaireada entre los equipos para la realización

del ensayo triaxial. Cada panel posee 3 válvulas de distribución, reguladores de

aire y salidas de medición de presión para 3 presiones.

EQUIPO AUTOMÁTICO DE CAMBIO DE VOLUMEN

El equipo de cambio de volumen (aparato) realiza su función comprimiendo un

pistón sellado contra un dispositivo de precisión en la cámara de calibración, de

tal forma que un movimiento lineal del pistón es exactamente proporcional al

cambio de volumen de agua que se da en la cámara de calibración. El pistón

está conectado a un medio de medición externo, un transductor de

desplazamiento lineal, adecuado para el sistema de adquisición de datos

permitiendo que los cambios de volumen de la muestra sean desplegados y

registrados directamente en centímetros cúbicos.

La unidad está conectada a un panel de control con cambio de volumen y

regulador de flujo (by pass valves) usados para medir la saturación y cambios de

volumen mayores a 100 cc.

Las especificaciones técnicas de este dispositivo.





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PRENSA TRIAXIAL

La prensa triaxial consiste en un marco de dos columnas con una viga

transversal móvil (marco de carga) y una base que contiene la unidad de empuje

mecánico, el motor eléctrico, los componentes electrónicos y los controles.

La acción de carga es realizada por un motor (stepper motor) de alta resolución.

La unidad de sincronización que maneja el motor es controlada por un

microprocesador. Mediante este microprocesador es posible obtener un

desplazamiento predeterminado de la unidad de carga (empuje), constante

durante el ensayo, cualquiera que sea la fuerza de resistencia.

La velocidad y la dirección se preestablecen a través de controles localizados en

el panel frontal.

Las especificaciones técnicas de este dispositivo se encuentran.





19

BLADER

Es una cámara constituida por un cilindro de bandas de plexiglass, una placa

base, una placa superior y una membrana de hule que trabaja como interface

aire/agua (ver Figura 5). La membrana de hule está fijada a la placa base

mediante un collar plástico.

El blader es el encargado de transferir la presión del aire al agua, de forma

inmediata, evitando que el aire comience a disolverse. La presión máxima de

funcionamiento del blader es de 1000 kPa.

CÁMARA TRIAXIAL

Está conformada por una cámara de bandas de metacrilato que permiten una

presión máxima de funcionamiento de 2000 KPa, una base con cinco

conexiones, de las cuales dos son para presión de poro, dos para contrapresión

y una para presión de cámara. A su vez cuenta con un pistón de carga instalado

mediante un sistema de baja fricción. Es en la cámara triaxial en donde se

somete al espécimen a las condiciones específicas de esfuerzos de los ensayos

(ver Figura 6).

5.2 ENSAYOS DE ANALISIS QUIMICO

Determinación del Contenido de Sales Solubles por conductividad eléctrica

Las sales solubles en el agua se disocian en cationes y aniones que favorecen

la conductividad electricidad, la cantidad de sales es directamente proporcional

a la conductividad.

6 PERFIL ESTRATIGRÁFICO

A continuación, se detallará cada estrato encontrado en nuestra calicata C-1, En

el distrito de Huaral, departamento Lima. (Ver en ANEXOS)





20

7 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN

7.1 TIPO DE CIMENTACIÓN

La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las

características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de

rozamiento interno, posición del nivel freático y también de la magnitud de las

cargas existentes. A partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante,

que, junto con la homogeneidad del terreno, aconsejan usar un tipo u otro

diferente de cimentación. Siempre que es posible se emplean cimentaciones

superficiales, ya que son el tipo de cimentación menos costoso y más simple de

ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad portante o la homogeneidad

del mismo no es posible usar cimentación superficial se valoran otros tipos de

cimentaciones.

7.2 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN

Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar

las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la

cimentación y el terreno. Deben ubicarse más profundamente, para poder

distribuir sobre una gran área, un esfuerzo suficientemente grande para soportar

la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:

•Pilotes: Son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de

desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta

en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de

madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón.

•Plateas de cimentación: Las plateas de cimentación superficiales, sobre el

terreno natural, una losa de hormigón armado apoyada en el terreno, reforzada

con vigas perimetrales y vigas debajo de los muros portantes.

Su función es de actuar como plano rígido y tienen la propiedad de repartir

uniformemente las cargas sobre el terreno, que se ve menos solicitado ante

cargas puntuales de columnas, cuando el terreno es malo, relleno, arcillas,

evitando asientos diferenciales.





21

7.3 CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE

La capacidad portante se ha determinado considerando un factor de seguridad

mínimo para la falla por corte, luego se ha verificado que los asentamientos

diferenciales producidos por esta presión no sean mayores que los admisibles

7.3.1 CAPACIDAD DE CARGA POR CORTE

Se ha determinado la capacidad de carga admisible del terreno de cimentación,

empleando la Teoría de Terzaghi. Las relaciones empleadas son las siguientes:

Para Zapata Cuadrada

)NBNDCN(

F.S.

1=q qfcad 21 4.03.1

………… (1)

Para Cimiento Corrido

)5.0 21 NBNDCN(

F.S.

1=q qfcad

…...…….. (2)

Donde:

q ad = Capacidad portante admisible (Kg/cm2)

C = Cohesión (Kg/cm2)

1 = Peso específico del suelo sobre el nivel de cimentación

2 = Peso específico del suelo debajo del nivel de cimentación

Df = Profundidad de cimentación

B = Ancho del cimiento

N c, Nq, N = Factores de capacidad de carga

F.S. = Factor de seguridad = 4





22

7.4 CÁLCULO DE ASENTAMIENTO

El análisis de asentamientos se efectuará por el método elástico según la

relación siguiente:

E

I)u-qB(1=S

S

f2

……………… (3)

Donde:

S = Asentamiento inmediato en cm.

u = Relación de Poisson

If = factor de forma (cm/m)

Es = Módulo de elasticidad (Ton/m2)

q = presión de trabajo (Ton/m2)

B = ancho de la cimentación (m)

En los suelos granulares el asentamiento diferencial (𝛿) puede aproximarse

como el 75% del asentamiento inmediato.

El asentamiento diferencial admisible de acuerdo a la normatividad vigente será

de L/500, límite seguro para edificaciones convencionales que no permiten

grietas donde L es la longitud entre ejes de zapatas o cimientos.

Considerando luces de 4m. a 5m., los asentamientos permisibles serán de 0.80

a 1.00 cm.

Para el análisis de asentamientos se considera una presión vertical transmitida

igual a la capacidad de carga admisible. Las propiedades elásticas del suelo de

cimentación serán adoptadas a partir de tablas de acuerdo al tipo de suelo

donde irá desplantada la cimentación.

B = 2.00 m (para zapata cuadrada)

B = 0.80 m (para cimiento corrido)





23

8 AGRESIÓN DEL SUELO AL CONCRETO DE LA CIMENTACIÓN

La agresión que ocasiona el suelo a la cimentación de la estructura, está en

función de la presencia de elementos químicos que actúa sobre el concreto y el

acero de refuerzo, causándole efectos nocivos.

Esta acción química ocurre en presencia del agua que pueda llegar a la

cimentación (cimentación bajo por nivel freático, zona de ascensión capilar,

filtración, inundaciones etc.). Los elementos químicos a evaluar son los sulfatos

y cloruros por su acción química sobre el concreto y acero del cimiento

respectivamente y las sales solubles totales por causar pérdida de resistencia

por lixiviación.

9 SUELOS EXPANSIVOS Y LICUEFACCIÓN

SUELOS EXPANSIVOS

Son suelos cohesivos con bajo grado de saturación que aumentan de volumen

al humedecerse o saturarse.

OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS

En las zonas en las que se encuentren suelos cohesivos con bajo grado de

saturación y plasticidad alta (LL ≥ 50), el PR deberá incluir en su EMS un análisis

basado en la determinación de la plasticidad del suelo NTP 339.129:1999 y

ensayos de granulometría por sedimentación NTP 339.128:1999 con la finalidad

de evaluar el potencial de expansión del suelo cohesivo en función del porcentaje

de partículas menores a 2𝜇 m, del índice de plasticidad (IP) y de la actividad (A)

de la arcilla. La relación entre la Expansión Potencial (Ep) y los parámetros antes

indicados se muestra en la figura siguiente:

Evaluación del Potencial de Expansión Cuando el PR encuentre evidencias de

la existencia de suelos expansivos deberá sustentar su evaluación mediante los

resultados del ensayo para la Determinación del Hinchamiento Unidimensional

de suelos cohesivos según NTP 339.170:2002. Las muestras utilizadas para la





24

evaluación del hinchamiento deberán ser obtenidas de pozos a cielo abierto, en

condición inalterada, preferentemente del tipo Mib.

CIMENTACIONES EN ÁREAS DE SUELOS EXPANSIVOS

Las cimentaciones construidas sobre arcillas expansivas están sometidas a

grandes fuerzas causadas por la expansión, las cuales provocan levantamiento,

agrietamiento y ruptura de la cimentación y de la estructura. Por lo tanto, no está

permitido cimentar directamente sobre suelos expansivos. La cimentación

deberá apoyarse sobre suelos no expansivos o con potencial de expansión bajo.

Los pisos no deberán apoyarse directamente sobre suelos expansivos y deberá

dejarse un espacio libre suficientemente holgado para permitir que el suelo bajo

el piso se expanda y no lo afecte.

LICUACIÓN O LICUEFACCIÓN DE SUELOS

En suelos granulares y en algunos suelos granulares con finos cohesivos

ubicados bajo la Napa Freática, las solicitaciones sísmicas pueden originar el

fenómeno denominado Licuación, el cual consiste en la pérdida momentánea de

la resistencia al corte del suelo, como consecuencia del incremento de la presión

de poros que se genera en el agua contenida en sus vacíos y originada por la

vibración que produce el sismo. Esta pérdida de resistencia al corte genera la

ocurrencia de fallas por los grandes asentamientos en las obras sobre yacentes

y por el desplazamiento lateral de taludes y terraplenes.

Para que un suelo granular sea susceptible de licuar durante un sismo, debe

presentar simultáneamente las características siguientes:

•Debe estar constituido por arena fina, arena limosa, arena arcillosa, limo

arenoso no plástico o grava empacada en una matriz constituida por alguno de

los materiales anteriores.

•Debe encontrarse sumergido.





25

10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

•La visita a la zona de Huaral se ha realizado con la finalidad de que en ella

realizaríamos la excavación de la calicata, para lo cual trabajamos en base a la

Norma Técnica E-050 de Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de

Edificaciones.

•Todo este procedimiento realizado para hacer la calicata, nos servirá para

reconocer los perfiles del suelo, luego hacer un procedimiento de Ensayos en

laboratorio y nosotros mismos poder hallar el ángulo de fricción, la densidad y la

cohesión de nuestro suelo para con esto hallar la capacidad portante del suelo y

hacer el diseño de nuestra cimentación.

•El suelo presenta en la profundidad activa de cimentación; está conformado por

un depósito de suelo arena(SW), en la parte superior arena mal graduada(SP) a

partir de una profundidad de 0.71-1.03m, arena-limosa(SM) a una profundidad

de 1.03-1.47m, limo-orgánica(OL) a una profundidad 1.47-2.20m, arena a una

profundidad de 2.20-2.5m, arcilla(CH) a una profundidad de 2.5-3.00m.

•Los resultados obtenidos en el presente estudio, así como las conclusiones y

recomendaciones establecidas, solo son válidos para la zona investigada y no

garantiza a otros proyectos que lo tomen como referencia.





26

11 REFERENCIAS

11.1 FIGURAS

FIGURA 1





27

FIGURA 2

FIGURA 3





28

FIGURA 4





29

11.2 TABLAS

Tabla N°1 Se asigna un factor Z que se interpreta

como la aceleración máxima del terreno

Tabla N°2 Zonificación Sísmica considerando por la norma Técnica E-030

“Diseño Sismo resistente” del Reglamento Nacional de Construcciones.





30

12 ANEXOS

12.1 REGISTRO DE EXPLORACIONES

12.2 RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO

1k

g/c

m2

Alt

ura

In

icia

l d

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Mu

estr

a :

Ho

=7.5

1cm

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sfu

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Def

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nA

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Co

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Esf

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e la

Mu

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Do

=3.8

0cm

( M

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tos

)(

Kg

)(

Kg

/cm

2 )(

cm

)(

cm

2 )(

Kg

/cm

2 )

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icia

l d

e la

Mu

estr

a :

Ao

=11.3

4cm

20.0

00.0

00.0

00.0

011.3

41

0.0

000

0.0

0

1.0

05.0

00.4

40.0

411.3

99

0.0

051

0.4

4

Ob

serv

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nes

:2.0

08.0

00.7

10.0

811.4

56

0.0

100

0.7

0

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zo

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Fal

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sp =

1.5

4K

g/

cm2

3.0

010.0

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72

0.0

200

0.8

6

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1 =

2.5

4K

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cm2

4.0

011.0

00.9

70.2

311.6

99

0.0

306

0.9

4

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s3 =

1.0

0K

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cm2

5.0

013.0

01.1

50.3

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13

0.0

399

1.1

0

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1 =

1.7

7K

g/

cm2

6.0

014.0

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0.0

599

1.1

6

Rad

io :

R1

=0.7

7K

g/

cm2

7.0

015.0

01.3

20.5

212.1

85

0.0

692

1.2

3

8.0

016.0

01.4

10.6

012.3

26

0.0

799

1.3

0

9.0

017.0

01.5

00.6

812.4

70

0.0

905

1.3

6

10.0

018.0

01.5

90.7

512.5

99

0.0

999

1.4

3

11.0

018.5

01.6

30.8

312.7

50

0.1

105

1.4

5

12.0

019.0

01.6

80.9

012.8

85

0.1

198

1.4

7

13.0

020.0

01.7

60.9

713.0

23

0.1

292

1.5

4

14.0

020.0

01.7

61.0

013.0

83

0.1

332

1.5

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31

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2

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0.0

599

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7

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R2

=1.1

9K

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212.1

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4

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0.00

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34

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4.7

71.7

7

101.2

51.9

20.7

5101.2

53.4

21.1

7101.2

55.1

11.7

3

112.5

2.0

60.7

1112.5

3.6

51.1

0112.5

5.4

51.6

3

123.7

52.1

90.6

4123.7

53.8

50.9

9123.7

55.7

51.4

7

135

2.3

10.5

4135

4.0

30.8

4135

6.0

21.2

5

146.2

52.4

10.4

3146.2

54.1

80.6

6146.2

56.2

40.9

8

157.5

2.4

80.2

9157.5

4.2

90.4

6157.5

6.4

00.6

8

168.7

52.5

20.1

5168.7

54.3

60.2

3168.7

56.5

00.3

5

180

2.5

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4.3

80.0

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35

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A 1

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A 2

MU

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A 3

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36

12.3 PANEL TOPOGRÁFICO

PANEL FOTOGRÁFICO DE CALICATA EN HUARAL

Equipo de trabajo antes de realizar la elaboración de la toma de

muestra.

Limpieza del área de trabajo.





37

Delimitación del terreno de trabajo.

Delimitación del área de la calicata





38

Instalación de la malla de seguridad.

Inicio de la elaboración de la calicata.





39

Equipo de trabajo realizando la calicata.

Medida de los 3 metros de excavación.





40

Identificación de los estratos.

Inicio de la toma de muestra.





41

Muestra inalterada.

División de la parafina sólida.





42

Preparación de la parafina.

Aplicación de la parafina a la muestra inalterada.





43

Identificación de las caras de la muestra.

Muestra inalterada en una caja de madera para su transporte al

laboratorio.





44

Identificación de la muestra.

Equipo de trabajo al finalizar la toma de muestra inalterada.





45

PANEL FOTOGRÁFICO – LABORATORIO UNALM

FOTO 1. Foto grupal en el laboratorio de la UNALM.

Foto 2. Procedemos a destapar la muestra para empezar con nuestro ensayo.





46

Foto 3. Nuestros compañeros colaborando a sacar la muestra.

Foto 4. Identificando la muestra obtenida en nuestra calicata.





47

Foto 5. Quitando la parafina de la muestra inalterada.

Foto 6. Moldeando la muestra según el tipo de suelo.





48

Foto 7. Pesamos de nuestro primer especimen.

Foto 8. Tomando la altura de la muestro especimen.





49

Foto 9. Colocamos el espécimen en la celda triaxial.

Foto 10. Cubriendo el espécimen con la geomenbrana.





50

Foto 11. Espécimen listo para cerrar la celda triaxial.

Foto 12. Llenamos agua para el confinamiento a presión.





51

Foto 13. Al intentar hacer contacto con el anillo de carga notamos que falló, porque

notamos la presencia de burbujas que nos indicaba que la geo membrana no cumplió

su función.





52

Foto 14. Trabajaremos con un espécimen remoldeado debido a la cantidad de gravas

en la muestra.

Foto 15. Dividimos el peso en tres partes iguales ya que la compactacion es en tres partes.





53

Foto 16. Realizando la compactación para la obtención de nuestro espécimen.

Foto 17. Quitamos el aire con una compresora.





54

Foto 18. Colocamos la geomembrana con ayuda de los orrines.

Foto 19. Aseguramos la celda triaxial.





55

Foto 20. Llenamos agua para el confinamiento a presión.

Foto 21. Nuestro espécimen en el equipo triaxial.





56

Foto 22. Hacemos contacto con el anillo de carga (por medio del pistón)

Foto 23. Tomamos la lectura del manómetro en los diferentes tiempos. Este

procedimiento se debe realizar tres veces.





57

Foto 24. Aquí observamos nuestras tres muestras sometidas a diferentes presiones.

Foto25. Observación de las muestras remoldeadas y la muetra natural.





58

Foto 26. Recopilación de datos para obtener los cálculos necesarios para hallar nuestro

ángulo de fricción y la cohesión.





59

12.4 PLANO DE UBICACIÓN





60

12.5 PLANO DE PERFIL ESTRATIGRÁFICO

2.20m

arcila con presencia

de limosArcilla limosa CL A-2-6E41.47m

E3arena con

precensia de limosSMArena limosa A-3

E13.00m

arena con poca

presenciia de

gravas

SPArena mal

graduadaA-1E22.50m

suelo arcilloso con

poca plasticidadOL

Arcilla organica

de baja

plasticidad

A-6

CLASIF

(AASHTO)SIMBOLO

CLASIF

(SUCS)

CONSULTOR:

PROFUNDIDADTIPO DE

EXCAVACIONESTRATOS

NOMBRE

TIPOS

DESCRIPCION DEL

MATERIAL

CALICATA N° 1

COTA 3.00m

PROYECTO: ESTUDIO DE MECANICA DE

SUELOS CON FINES DE CIMENTACION

FECHA: OCTUBRE DEL 2016

REGISTRO ESTATIGRAFICO

ESTUDIO GEOTECNICO

UBICACIÓN: Huaral

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

1.03m

0.71m

3 metros A cielo abierto

E5

E6

A-1-b

A-1

Arena bien

graduada

Arena mal

graduada

arena con

precsencia de

gravas

arena con poca

presenciia de

gravas

SW

SP





61

12.6 MAPA DE ZONIFICACIÓN SÍSMICA DEL PERÚ

Mapa de Zonificación Sísmica





62

Zona de estudio

Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas

(Alva et al. 1984)

geotecnia ensayo triaxial

Engineering