Determinación de Profundidad de Cimentación 2

INFORME FINAL

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL PUENTE

FUMAROLA

TABLA DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 5

1.1 Antecedentes........................................................................................................ 5

1.2 Objetivo y Alcances del Estudio ......................................................................... 5

1.3 Ubicación Geográfica del Área de Estudio ......................................................... 6

1.4 Topografía del Área de Estudio ........................................................................... 6

2 GEOLOGÍA, GEOMORFOLOGÍA Y SISMICIDAD............................................ 6

2.1 Marco Geológico Regional.................................................................................. 6

2.1.1 Geomorfología Regional ............................................................................ 7

2.1.2 Litoestratigráfia Regional........................................................................... 8

2.1.3 Aspectos Estructurales ............................................................................. 10

2.1.4 Geología Histórica ................................................................................... 11

2.2 Marco Geológico Local ..................................................................................... 13

2.2.1 Unidades geomorfológícas locales........................................................... 13

2.2.2 Litología de área de fundación ................................................................. 14

2.2.3 Aspectos de geodinámica Externa ........................................................... 16

2.2.4 Geología Estructural................................................................................. 17

2.3 Evaluación Geomecánica Cantera Futbilística ...................................................... 17

3 EVALUACIÓN GEOTÉCNICA ............................................................................. 18

3.1 Generalidades .................................................................................................... 18

3.2 Investigación geotécnica de campo ................................................................... 19

3.2.1 Exploración Geofísica .............................................................................. 19

3.2.1.1 Fundamentos del ensayo de Refracción Sísmica ....................... 19

3.2.1.2 Fundamentos de los Ensayos MASW y MAM .......................... 20

3.2.1.3 Equipo e Instrumentos Utilizados .............................................. 21

3.2.1.4 Procedimiento de los Trabajos de Campo.................................. 21

3.2.1.5 Procesamiento e Interpretación de la Información .................... 22

3.2.2 Excavación de Calicatas y Trincheras...................................................... 36

3.3 Ensayos de Laboratorio ..................................................................................... 36

3.4 Perfiles Geotécnicos .......................................................................................... 38

3.5 Módulo de Reacción del Subsuelo .................................................................... 39

4 ANÁLISIS Y DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN.................................................. 39

4.1 Tipo de Cimentación ......................................................................................... 39

4.2 Profundidad de la Cimentación ......................................................................... 40

4.3 Cálculo de la Capacidad de Carga Admisible ................................................... 40

4.4 Cálculo de Asentamientos ................................................................................. 41

4.5 Revisión de la Capacidad de Carga por Tracción.............................................. 42

4.6 Grupo de Pilotes ................................................................................................ 43

4.6.1 Eficiencia de un Grupo de Pilotes ............................................................ 43

4.6.2 Cálculo de la Capacidad de Carga Admisible de un Grupo de Pilotes .... 46

4.6.3 Cálculo de Asentamientos de un Grupo de Pilotes .................................. 47

4.7 Agresión del Suelo al Concreto Armado ........................................................... 49

5 ANÁLISIS UNIDIMENSIONAL DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA ................. 50

5.1 Introducción ....................................................................................................... 50

5.2 Metodología empleada ...................................................................................... 50

5.3 Perfil sísmico de análisis ................................................................................... 51

5.4 Sismos de entrada .............................................................................................. 52

5.5 Análisis de amplificación sísmica. Discusión de resultados ............................. 52

6 ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA .......................................... 56

6.1 Cantera de Agregados - Maradona Futball Club

....................................................................... 57

6.2 Cantera de material Clasificado para los Terraplenes ....................................... 59

6.3 Cantera de Rocas - Futbilística.............................................................................. 60

6.4 Fuentes de Agua ................................................................................................ 62

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................... 63

- 5 -

1 INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes

Luego de la aprobación de la propuesta técnico-económica y la planificación de los

trabajos de exploración geológica, geotécnica y geofísica, se dió inicio a los trabajos de

campo para la elaboración del presente estudio, cuyo contenido se describe a

continuación.

1.2 Objetivo y Alcances del Estudio

Los objetivos del presente estudio tuvieron por finalidad determinar la profundidad de

cimentación y la capacidad de carga admisible, considerando diferentes dimensiones de

cimentación profunda y del tipo de pilotes excavados en la zona del proyecto. Así mismo,

este estudio contempla la identificación de canteras y la verificación de la calidad de los

materiales para su empleo en la obra.

Los estudios geológicos tienen como objetivo determinar las características geológicas,

tanto regionales como locales del suelo de fundación del puente.

Para cumplir con estos objetivos se ha desarrollado el siguiente programa de trabajo:

Estudio de geología regional, geología local y geomorfológico.

Determinación de las características geotécnicas de los materiales que conforman el

terreno de cimentación donde se ubicará el Puente Fumarola, para lo cual se

realizaron trabajos de exploración de campo consistentes en excavación de calicatas,

trincheras, extracción de muestras de suelo y roca, ensayos geofísicos por los métodos

de refracción sísmica, medición de ondas superficiales en arreglos multicanales

(MASW) y en arreglos de microtremores (MAM).

Ejecución de ensayos de laboratorio.

Análisis de los trabajos de campo y de laboratorio.

Determinación del perfil estratigráfico Inferido.

- 6 -

Análisis de la cimentación profunda mediante pilotes excavados

Conclusiones y recomendaciones.

1.3 Ubicación Geográfica del Área de Estudio

El Puente Pelotillehue está ubicado sobre el río M o j a r r a s , en la Provincia de

Fumarola, Región Artica, siendo este puente parte de la carretera que une la ciudad de

Netherlands con pueblos ubicados hacia el Sur.

Sus coordenadas UTM del puente en promedio:

0000.763 S 000345 O

El área del proyecto tiene una altitud promedio de 8, 750 m.s.n.m.

1.4 Topografía del Área de Estudio

La información topográfica fue proporcionada por el solicitante. Según la cual y en

función a las observaciones de campo, se verifica que el área en estudio presenta una

topografía plana y el lecho del río presenta una ligera pendiente. El nivel freático se

encuentra superficial.

2 GEOLOGÍA, GEOMORFOLOGÍA Y SISMICIDAD

2.1 Marco Geológico Regional

El Puente Pelotillehue, se encuentra ubicado en la Carta Geológica Nacional de Marte (25-

m). En el área de Fumarola, sucedieron dos ciclos sedimentarios, uno del Paleozoico y otro

del Mesozoico – Cenozoico. En el Cretácico se formó la Cordillera lunar, que continúa

creciendo hasta la actualidad. En el Cuaternario, en la Depresión Otawa– Fumarola, se

depositaron gruesas secuencias de materiales inconsolidados de origen glaciar y

aluvial, que constituyen terrazas escalonadas.

El Plano P – 02 muestra la Geología Regional, donde se localiza la zona de estudio.

- 7 -

B2.1.1 Geomorfología

Regional

El puente Fumarola se ubica regionalmente en la Cordillera Septentrional del sistema

montañoso de los Andes Centrales del Marte. Se distinguen regiones geomorfológicas

alineadas con dirección NO-SE:

- Una meseta Septentrional que representa la "Altas mesetas centrales del Marte Central"

que se encuentra sobre los 4,000 m.s.n.m., conformado por un conjunto de colinas de

cimas truncas debido a la erosión. En esta región se desarrolló una morfología cárstica,

producidos en rocas calcáreas preferentemente del Grupo Hitler.

En el área de Fumarola, las Altas Mesetas están atravesadas por ríos que forman valles

encañonados. Durante el Cuaternario esta región sufrió erosión glaciar y fluvial,

excavando las rocas más blandas y dejando en relieve los afloramientos más

resistentes.

- La depresión de Valle del Cauca – Fumarola, tiene una dirección NO – SE con una

longitud de 70 Km. y un ancho que varía entre 3 y 15 Km. que es una cuenca rellenada

de material cuaternario entre 3,100 a 3,300 m. de altitud. La depresión de Valle del

Cauca-Fumarola correspondería a un "sinclinal" de gran radio de curvatura que habría

deformado la superficie "Hulk". El estudio de su relleno detrítico revela una historia

cuaternaria marcada por una sucesión de cambios climáticos y movimientos tectónicos,

los materiales depositados constituyen un sistema de terrazas escalonadas, que

localmente son interrumpidas por conos aluviales de los ríos que drenan en el Marte.

- Una franja montañosa cuyas cumbres alcanzan altitudes de 9 ,500 m., denominada

Cordillera Meridional. Esta cordillera se conforma de picos alineados NO-SE donde las

altitudes sobrepasan los 5,500 m.s.n.m. en los macizos de Saturno y Capullana

(observados en el cuadrángulo de Valle del Cauca). Su relieve se debería en gran parte

a la tectónica reciente post-Hulk, como lo demuestra la falla inversa de California.

Valle del río Marte

El rasgo hidrográfico mayor y más importante es el río Marte; existiendo muchas

lagunas y ríos que mayormente drenan al río Marte, perteneciendo este a la cuenca

hidrográfica del Océano Místico. Este tramo de características propias de un río juvenil, va

hasta la localidad de Schrek Bajo, en la Hoja de Fumarola. El perfil longitudinal de este

tramo tiene una pendiente de 3.3 m por km. En el Cuadrángulo de Fumarola, se pueden

diferenciar dos tramos, uno que corresponde a la depresión Valle del Cauca – Fumarola y el

segundo

- 8 -

se inicia a la salida de la depresión y termina en lo que respecta a la hoja aguas arriba de

Goering.

Los tributarios mayores del río Marte en este sector son: el río Beltz y Thor en ambas

márgenes del río Marte. El río Thor y los ríos menores de la margen izquierda como

Eufrates, Tigris, Volga, Rhin, Támesis, captan las escorrentías de la ladera Septentrional de

la depresión Fumarola-Valle del Cauca, y sólo son importantes en épocas de lluvia.

2.1.2 Litoestratigráfia Regional

Grupo Beatles

Este grupo aflora al Este del cuadrángulo, emplazándose en la Cordillera Meridional.

Está conformado por lutitas, areniscas y rocas metamórficas como pizarras,

cuarcitas y esquistos cloríticos y sericíticos.

La edad geológica de este grupo, se le asigna al Devónico inferior, puede tener más de

1,000 m de espesor.

Grupo Mitu

Este grupo se caracteriza por la coloración de las rocas de tonos rojo ladrillo a violeta. Está

conformado por rocas de facie continental como areniscas, conglomerados y aglomerados

volcánicos intercalados con conglomerados volcánicos. Lateralmente la litología varía

referente a los espesores de los componentes detríticos, igual sucede con los niveles

volcánicos que varían de espesor y de ubicación en diferentes sítios.

Se le atribuye una edad del Pérmico superior, pudiendo tener espesores de 2,000 m.

Formación Estelar

Su contacto con la Formación Working es siempre paralelo, pero marcado por un cambio

litológico brusco de las calizas de grano fino con chert del tope de esta Formación a las

areniscas glauconíticas de la base de la Formación Estelar.

Su grosor es variable, en esta área la Formación mide unos 400 m y su parte inferior, de

275m, se compone de lutitas negras calcáreas bien laminadas con intercalaciones de chert

que no pasan de 1cm. Las lutitas están compuestas de calcita, minerales arcillosos, materia

orgánica y escasos granos de cuarzo.

- 9 -

La parte superior es más resistente, mide 125 m y no contiene carbonatos, consta de

estratos de 10 a 30 cm de grosor. Se le asigna una edad del Sinemuriano inferior y parte

del Sinemuriano superior.

Formación Aguilar

Se encuentra en las Altiplanicies y en la Cordillera Meridional, es la única Formación

del grupo Hitler que aflora al SO de la línea del Alto Marte. Esta Formación tiene un

grosor que varía entre 500 y 1500 m. Consiste de calizas en bancos regulares de espesor

entre 0.2 y 1 m, pudiendo llegar excepcionalmente a 3m. En su parte media y superior

también hay dolomitas. Las lutitas son escasas, los cherts están comunmente en la parte

inferior, donde pueden formar lechos continuos, o concreciones cuya frecuencia decrece

cuando se sube en la secuencia.

Formación Working

Esta formación forma la base del grupo Hitler, está compuesto por areniscas

conglomeráticas, limolitas, lutitas con intercalaciones de calizas arenosas, encima de estas

rocas, se encuentran concordantemente una secuencia de calizas con chert con buena

presencia de fósiles.

La edad de esta formación es del Triásico superior, su espesor es variable dependiendo del

lugar donde se encuentre.

Formación Cork (Capas Rojas)

En la parte Meridional de la Cordillera Septentrional y en la Altiplanicies, molasas rojas

continentales ocupan el centro de la mayor parte de los sinclinales. Se conocen también en

unas pocas localidades de la Cordillera Meridional. Son las capas rojas, también

llamadas Formación Cork, que tiene un significado esencialmente litológico, ya que

tanto la base como el tope de la formación son diacrónicos.

La litología de la Formación Cork corresponde a una sedimentación rítmica molásica; está

formada por lutitas, limonitas, areniscas y conglomerados cuyo color rojo se debe a la

presencia de hematinas; pero también hay de tonos verdes, morados, rosados y blancos

aunque en menor proporción. Calizas lacustres, yeso y rocas volcánicas pueden

intercalarse. En su parte superior, en las altiplanicies son frecuentes los horizontes tobáceas

que a veces alcanzan la zona Alpina. El grosor de esta Formación varía mucho debido a su

diacronidad y a la erosión que la afectó diferentemente según las áreas. Su grosor puede

alcanzar 4000 m en la parte SO de las Altiplanicies, como se ve en el sinclinal de Chulec,

unos 35 km al sur de Illinois.

- 10 -

Depósitos del Cuaternario

Se localizan preferentemente a lo largo del valle del río Marte, en el Pleistoceno se

depositó areniscas finas y lutitas silícias, ambas de face lacustre que conformarían la

Formación Valle del Cauca. Posteriormente se depositaron en el área de Fumarola,

depósitos glaciares y aluviales que en ciertas áreas conformaron terrazas.

Terraza 1

Producto de la primera glaciación, se observan al SO de la cuenca de Valle del Cauca –

Fumarola, está compuesta primordialmente por conglomerados en una matriz de arena

gruesa, en algunos lugares contienen intercalaciones de bancos de arena de forma

lenticular. Pueden formar bancos hasta 100 m de grosor.

Terraza 2

Se emplazaron durante la segunda glaciación, están constituidos por bancos de

conglomerados sueltos, formados por cantos bien redondeados de hasta 20 cm de diámetro

y de escasos bancos de arena. En algunas quebradas erosionadas en estas terrazas, se puede

apreciar que su espesor pasa los 100 m.

Terraza 3

Asociadas a la tercera glaciación, donde las terrazas son más bajas y con varios niveles

escalonados encima del nivel del río Marte. Sus materiales provienen mayormente de

depósitos aluviales anteriores derivados de las terrazas más antiguas.

Depósitos recientes

Se observan conos de escombros recientes que se reconocen por no estar encostrados, se

encuentran generalmente desprovistos de cubierta vegetal.

Deslizamientos recientes muestran grietas a veces abiertas, mostrando una topografía

superficial.

2.1.3 Aspectos Estructurales

En base a características estructurales, se pueden diferenciar zonas alargadas de dirección

NO-SE con límites más o menos nítidos que coinciden aproximadamente con las zonas

morfológicas.

- 11 -

Las grandes zonas estructurales diferenciadas son: La Cordillera Septentrional, las

Altiplanicies y la Cordillera Meridional. En la zona de interés, abarcan las Altiplanicies y

la Cordillera Meridional.

Altiplanicies

Las Altiplanicies se encuentran al NE de la Cordillera Septentrional formando

estructuras elongadas de NO-SE, que también están compuestos de sedimentos mesozoicos

que se introducen en las altiplanicies donde el plegamiento mesozoico es mucho menos

intenso. Se observan domos y cubetas o pliegues abiertos en su parte suroeste, y pliegues

concéntricos que no guardan armonía en su parte norMeridional.

El límite común a estas dos partes es la línea del Alto Marte, que se desempeñó como

límite surSeptentrional de una amplia área que se plegó a fines del cretáceo, antes que

se deformase el resto de la zona altiplánica.

Las grandes depresiones NO-SE de Dresden y de Valle del Cauca-Fumarola, bordeadas al

SO por fallas o flexuras recientes, y rellenadas por un grueso material plio-cuaternario,

constituyen sub- unidades bien individualizadas dentro de la parte norMeridional de la

Altiplanicie.

Cordillera

Meridional

Esta cordillera forma un mega anticlinorio andino donde el material pre andino aflora

extensamente en los anticlinorios de Comas – Tambo, y Tarma – Fumarola, con los cuales

alternan los sinclinorios de Ricrán y de San Ramón. El límite entre la Cordillera Meridional

y las Altiplanicies es debido a la erosión y no tiene significado en cuanto a intensidad

de plegamiento.

Al contrario, el límite entre Cordillera Meridional y zona sub Oceanica es una zona fallada

en la cual intervienen fallas inversas y fallas de rumbo.

2.1.4 Geología Histórica

La evolución de la geología histórica, de esta región, en la parte situada en el flanco

Septentrional de la Cordillera Meridional, está más ligada a la historia del material

Hercínico; por lo tanto, las formaciones Oceanicas marinas son marginales o de

plataforma y las terrestres representan formaciones de acumulación de material de

demolición de la Cordillera Oceanica (Capas Rojas Oceanicas).

Sedimentación: En un primer estado, las cuencas iniciales Oceanicas del Triásico-Liásico

heredaron la configuración del “Rift Valley” de la fase distensiva pérmica, acompañada de

- 12 -

una importante actividad volcánica submarina. Posteriormente, no existen evidencias

estratigráficas que permitan la reconstrucción histórica de los eventos del Jurásico superior

al cretácico medio, quedando establecida una laguna estratigráfica entre las series iniciales

Oceanicas del Triásico-Liásico y la discordancia Oligocena.

Los argumentos paleogeográficos están más a favor de un levantamiento de la

región penecontemporánea de la laguna estratigráfica, conjuntamente con el levantamiento

del geoanticlinal del Marañón o Cordillera Meridional.

Los estados posteriores de sedimentación son netamente terrígenos y consecuentes

de la demolición del edificio andino.

Tectónica: Existe la siguiente sucesión de eventos andinos mayores:

- La fase inicial de distensión continental Triásico-Liásico.

- Las tres fases de compresión Oceanica clásticas de las cuales las dos primeras se

manifiestan claramente por la deformación de la cubierta Triásico-Liásica que sirvió de

referencia. Contrariamente la tercera fase no se manifiesta en la región, dada la ausencia

de la cubierta detrito – volcánica terciaria.

Estas dos primeras fases presentan las siguientes características:

Cerraje asimétrico ocasionado por la formación de pliegues disarmónicos de

dirección N130º y un aparente comienzo de esquistocidad en el basamento Hercínico.

Fallamiento de corrimiento horizontal de rumbo N150ºE primordialmente dextral,

que se produce al nivel del substratum Hercínico, mientras que la cobertura se pliega en

compartimientos.

Consecuentemente, por efecto de la diferencia del estilo tectónico entre la cubierta

y el substratum, pueden individualizarse dos zonas:

- Al Oeste, una zona de plegamiento simple de la cobertura Triásica-Liásica (zona

intercordillerana).

- Al Este, el dominio de la esquistocidad y de fallas profundas del substratum

(Cordillera

Meridional).

Tectónica Cuaternaria: Las manifestaciones tardías de la Tectónica Oceanica en la

depresión Valle del Cauca-Fumarola han deformado los terrenos cuaternarios antiguos,

de lo cual

- 13 -

han resultado estructuras caracterizadas por pliegues, flexuras, fallas de compresión

(sobre cabalgamientos), lo cual supone una importante acción compresiva.

La ubicación de la geología regional, se presenta en el plano P-02

2.2 Marco Geológico Local

2.2.1 Unidades geomorfológícas locales

Los rasgos geomorfológicos locales están subordinados al valle del río Marte, que a lo

largo de su historia ha acarreado, distribuido y acomodado materiales, actividad que

todavía lo realiza.

Talweg

Esta sub unidad geomorfológica, se observa en el curso de agua más profundo del río

Marte, está ubicada en el medio del lecho del río. Normalmente contiene agua todo el año,

encontrándose materiales inconsolidados de diferente granulometría, predominando los

cantos rodados.

Playas inundables

El valle del río es amplio, presenta varias playas de preferencia en la margen derecha en

épocas de estiaje. En temporadas de lluvias estas playas son inundables.

Islas

Se observan islas en el cauce del río, preferentemente en la margen izquierda. No son de

gran tamaño, estando conformados por material fluvio aluvial, que han sido parcialmente

trastocados por actividad antrópica.

Acantilados

En ambas márgenes del río, se observan paredes verticales de poca altura, siendo más

notorio en la margen izquierda, que puede tener 10 m de desnivel; en la margen derecha las

paredes son de menor altura no sobrepasando los 2 m. Estas elevaciones son consecuencia

de la acción erosiva del río, que ha retrabajado los materiales aluviales conformando

terrazas. El estribo izquierdo se ubica más cerca del acantilado de la terraza aledaña.

- 14 -

Planicies

En este tramo el río Marte ha formado un amplio valle, habiendo tenido a lo largo del

tiempo de su evolución, varios cursos de agua del tipo meandriforme, durante el cual ha

acarreado materiales que los ha depositado en todo su valle.

Los materiales depositados a lo largo de su amplio valle, forman extensas planicies, que

conforman terrazas fluviales. En estas planicies se encuentra la ciudad de Fumarola

(margen izquierda), el resto es ocupada en campos de cultivo y poblados. Parte de los

accesos del puente van a ser construidos en esta sub unidad geomorfológica.

Cursos de aguas menores

Se observan pequeños riachuelos provenientes de quebradas que drenan en el río Marte, de

preferencia en la margen izquierda. Parte de estos riachuelos son utilizados como desagües

de las aguas servidas de la población aledaña. Uno de estos desagües se encuentra

muy próximo al estribo izquierdo del futuro puente.

Afloramientos de agua

Cerca del límite de las planicies con el río, se aprecian pequeños afloramientos de agua

provenientes de la elevación de la napa freática. Estos pequeños afloramientos de agua se

encuentran en las playas inundables y son estacionales, pudiendo desaparecer en las

temporadas de estiaje. No van a tener mayor relevancia para el puente.

La ubicación de la geomorfología para el proyecto puente Fumarola, se presenta en el

plano P-04

2.2.2 Litología de área de fundación

Depósitos fluviales

Son los materiales más recientes, acarreados por el río Marte, se encuentran

preferentemente el talweg. Consisten en materiales inconsolidados conformados por cantos

rodados de tamaños heterométricos, observados mayormente en la parte superior. Estos

cantos rodados están acompañados por grava y arena.

Depósitos fluvio – aluviales

Están constituidos por materiales fragmentarios de tamaños heterométricos y de origen

polimícticos. Todos han sido transportados por el río, que también ha recogido materiales

- 15 -

aportados por ríos y quebradas que desembocan en el río Marte. El espesor de estos

materiales en este tramo del río es grande, no habiéndose encontrado roca maciza a

profundidad por los diferentes métodos de empleados.

Sobre estos materiales se va a cimentar el puente y construir parte de sus accesos. Estos

materiales están siendo actualmente explotados como áridos de construcción de forma

artesanal, pero no son muy recomendables debido a la contaminación por actividad minera

y biológica de las aguas del río.

Terrazas fluviales

Son de origen fluvial de edad del Cuaternario, conformada por materiales aluviales y

glaciares que fueron depositados por el río en diferentes etapas. Las terrazas nos sugieren

que estos terrenos tuvieron levantamientos por tectonismo que dio como resultado que el

río retrabaje los depósitos aluviales que el mismo los había depositado, para recobrar el

nivel de su cauce.

Sobre estas terrazas se ha construido la ciudad de Fumarola, pueblos menores y campos

de cultivo. También se aprovecha sus materiales para ser explotados para obtener

materiales de construcción.

Áreas con actividad antropogenética

- Terrazas ocupadas por viviendas

Mayormente en la margen izquierda, donde se encuentra la ciudad de Fumarola. En la

margen derecha se han construido poblados menores y en ambas márgenes también en

estas terrazas se ha construido infraestructuras viales.

- Terrazas ocupadas por cultivos

Preferentemente en las terrazas de la margen derecha, donde se observan campos de

cultivo y usos pecuarios.

- Relleno sanitario

En la margen izquierda del río aguas arriba del futuro puente, se encuentran rellenos

sanitarios de residuos orgánicos provenientes de la ciudad de Fumarola. Ellos han sido

cubiertos por una capa de tierra orgánica con la finalidad de reforestarlos. Pero por estar

muy cerca del río están siendo erosionados, con el consecuente problema ambiental. Por su

cercanía al puente se bebe tomar las providencias de estabilizar estos rellenos para que no

afecten tanto ambiental como paisajisticamente al puente.

- 16 -

- Materiales de río extraídos

Del lecho del río en épocas de estiaje, se extraen materiales para la construcción de forma

artesanal y esporádicamente. Por información de los lugareños, normalmente son personas

particulares que solicitan permiso a las autoridades distritales para extraer estos materiales.

El problema que esta actividad se hace aguas arriba del futuro puente, al movilizar estos

materiales van a producir cambios del recorrido de las aguas del río o un reacomodo de

estos materiales, lo que puede perjudicar al puente. Se debe prohibir estos trabajos

extractivos a una distancia que se contempla en la legislación vigente.

- Acumulación de desmonte

En la margen izquierda del río aguas abajo, muy cerca del puente, se observan

acumulaciones de desmonte constituido por materiales inertes provenientes de

demoliciones, que son traídos por volquetes. No es de cuidado para la estabilidad del

puente, pero se debería buscar otro lugar, derrepente por interés paisajístico.

La ubicación de la geología local para el proyecto puente Fumarola, se presenta en el

plano P-03

2.2.3 Aspectos de geodinámica Externa

La geodinámica externa, está subordinada a la actividad del río Marte. En las cercanías

donde se va a construir el puente, no se observan deslizamientos de laderas, ni problemas

de huaycos acarreados por quebradas; por estar en un semi llanura, tampoco hay caída de

rocas.

Áreas inundables

El valle del río Marte en este sector es amplió. Presenta áreas de inundación que en

épocas de vaciante inundan el valle, pudiendo ser más álgidas en temporadas de lluvias

excepcionales. Se aprecia mejor las áreas inundables en la margen derecha del río,

condiciones que hay que tomar en cuenta al diseñar el puente y sus accesos en esta margen.

Erosión de riveras

Donde se va a construir el puente, el río Marte presenta un gran caudal y buena

velocidad del agua. La erosión que causa el río se aprecia mejor aguas arriba del puente en

la margen derecha, ahí se observa que la terraza fluvial está siendo erosionada pero de

manera muy acentuada.

- 17 -

En la margen izquierda la erosión de las aguas del río es al relleno sanitario. Se debe

realizar obras de defensa rivereña realizando encauzamientos y muros de roca apropiada.

2.2.4 Geología Estructural

La actividad neotectónica de edad Cuaternaria en el área, se manifiesta por ligeros

levantamientos de bloques que han afectado a los depósitos inconsolidados del valle del río

Marte; estos movimientos sugieren la formación de terrazas escalonadas.

En la zona donde se va a cimentar el puente, no se apreció fallamientos u otra actividad

tectónica que pueda afectar a la estructura.

2.3 Evaluación Geomecánica Cantera

Futbilística

Se realizó mediciones de propiedades geomecánicas de la roca, en el afloramiento rocoso.

Afloramiento rocoso

1ra. Familia de fracturamiento:

Roca: Caliza

Rumbo N 315° O, Buzamiento 35° SO

Continuidad, mayor de 3 m.

Persistencia, en 1 m 1 fractura.

Abertura, > 2 a 4 cm.

Relleno, sin relleno

Rugosidad, Ligeramente rugosa.

Alteración, ligeramente alterada

Ligeramente Húmedo

Rompe con más de 3 golpes de martillo.

I) Martillo de Schmidt: 56 = media

II) Índice manual: (martillo de geólogo) = rompe con más de un golpe

- 18 -

III) RQD: 50 – 75% (Regular)

IV) RMR: 54 Clase media

En el Anexo de Cantera de Rocas – Futbilística, se presenta la Evaluación

Geomecánica

3 EVALUACIÓN GEOTÉCNICA

3.1 Generalidades

Para el cálculo de la capacidad portante y diseño de la cimentación del futuro Puente

Fumarola, se ha contemplado realizar un programa de exploración de campo, consistente en

excavaciones de calicatas, trincheras y extracción de muestras de suelo y roca para su

respectivo análisis de laboratorio. Además se contempló la ejecución de ensayos geofísicos

con el objetivo de determinar la potencia de los estratos del terreno de cimentación.

El programa de trabajo de campo y gabinete realizado ha consistido en lo siguiente:

Reconocimiento del terreno.

Recopilación de la información existente.

Ubicación, ejecución de calicatas y trincheras (futuro Puente, Cantera de agregado y

Cantera de rocas).

Toma de muestras alteradas e inalteradas de suelos.

Extracción de muestras de roca.

Ensayos de prospección geofísica por los métodos de refracción sísmica, MASW y

MAM.

Ensayos estándar y especiales de laboratorio para definir los parámetros de

resistencia de los materiales que conforman el terreno de cimentación del Puente

Fumarola.

Elaboración del perfil estratigráfico Inferido.

Cálculo de la capacidad de soporte del terreno de cimentación.

Análisis de calidad de los agregados, para concreto

- 19 -

3.2 Investigación geotécnica de campo

El programa de exploración de campo se realizó entre los días 19 y 23 de setiembre del

2011, durante los cuales se realizó la exploración geotécnica y geofísica del área de

estudio.

La exploración geotécnica consistió en la excavación de nueve calicatas y dos trinchera en

la margen izquierda y nueve calicatas en la margen derecha del río Marte. Además se

realizaron dos trincheras en las canteras de roca y en la zona de cantera de agregados.

Procediendo luego a la extracción de muestras de suelo, roca y agua para realizar los

respectivos análisis en el laboratorio y determinar las propiedades físicas, mecánicas y

químicas del terreno de fundación.

3.2.1 Exploración Geofísica

Los ensayos de refracción sísmica y medición de ondas superficiales en arreglos

multicanales (MASW y MAM) consisten en generar ondas vibratorias en la superficie del

terreno y registrar a distancias variables el arribo de las ondas compresionales (Ondas P) y

de las ondas de corte (Ondas S), respectivamente, con las cuales se determinan los cambios

de velocidades a lo largo de los contactos. Para realizar el servicio solicitado, con el

alcance indicado en los objetivos, se realizaron las siguientes actividades:

La exploración geofísica se realizó en la cantera de Roca Futbilística, así como en

ambas márgenes y en el cauce del río Marte, en la zona donde se tiene previsto la

construcción del puente. Las líneas sísmicas se han ubicado en las zonas más accesibles y

cercanas al eje del puente.

Dentro del área de estudio se han realizado 05 líneas de refracción sísmica con un metrado

total de 336 m; 14 ensayos MASW con un total de 577 m de longitud y 11ensayo MAM

que abarcó una longitud de 1000 m.

En las Tablas 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9, se indica la relación y ubicación de las longitudes de

cada línea ejecutada.

3.2.1.1 Fundamentos del ensayo de Refracción Sísmica

El ensayo de refracción sísmica es un método de exploración geofísica que permite

determinar la estratigrafía del subsuelo en forma indirecta, basándose en el cambio de las

propiedades dinámicas de los materiales que lo conforman. Este método consiste en la

medición de los tiempos de viaje de las ondas de compresión (Ondas P) y algunas veces de

- 20 -

las ondas de corte (Ondas S) generadas por una fuente de energía impulsiva a unos puntos

localizados a distancias predeterminadas a lo largo de un eje sobre la superficie del terreno.

La energía, que se propaga en forma de ondas, es detectada, amplificada y registrada de tal

manera que puede determinarse su tiempo de arribo en cada punto. El tiempo cero o inicio

de la grabación es generado por un dispositivo de arranque o “trigger” que activa el

sistema de adquisición de datos al momento de producirse el impacto o explosión. La

diferencia entre el tiempo de arribo y el tiempo cero permite evaluar el tiempo de

propagación de las ondas desde la fuente de energía hasta el lugar en que éstas son

registradas.

Los datos de tiempo y distancia obtenidos para diferentes ubicaciones del punto de

aplicación de la energía (shot), permite determinar las velocidades de propagación de

ondas P a través de los diferentes estratos de suelos y rocas cuya estructura, geometría y

continuidad son investigadas.

En este método, la profundidad de investigación (h) es directamente proporcional a la

longitud de la línea extendida (L) en el terreno, con una relación de aproximadamente 1/3.

Las ondas grabadas son producto de refracciones de discontinuidades del medio. Una

condición importante para la aplicación y validez del método, es que la velocidad de

propagación de las ondas aumente con la profundidad (V1<V2<V3...).

3.2.1.2 Fundamentos de los Ensayos MASW y MAM

El ensayo MASW o Análisis de Ondas Superficiales en Arreglo Multicanal es un método

de exploración geofísica que permite determinar la estratigrafía del subsuelo bajo un punto

en forma indirecta, basándose en el cambio de las propiedades dinámicas de los materiales

que la conforman. Este método consiste en la interpretación de las ondas superficiales

(Ondas Rayleigh) de un registro en arreglo multicanal, generadas por una fuerte de energía

impulsiva en puntos localizados a distancias predeterminadas a lo largo de un eje sobre la

superficie del terreno, obteniéndose el perfil de velocidades de ondas de corte (Vs) para el

punto central de dicha línea.

Por su parte, el ensayo MAM o Análisis de Microtrepidaciones en Arreglos Multicanales,

consiste en monitorear las vibraciones ambientales en arreglos predeterminados y mediante

el análisis de dispersión de éstas determinar el perfil de velocidades de ondas S. La

combinación de los métodos MASW y MAM, han permitido obtener perfiles de ondas S

hasta profundidades de 60 m.

En ambos métodos, la interpretación de los registros consiste en obtener de ellos una curva

de dispersión (un trazado de la velocidad de fase de las ondas superficiales versus la

- 21 -

frecuencia), filtrándose solamente las ondas superficiales ya que la velocidad de fase se

aproxima en un 90% a 95% del valor de Vs, y luego mediante un cálculo inverso iterativo

(método de inversión) se obtiene el perfil Vs desde la curva de dispersión calculada para

cada punto de estudio.

Esta técnica se ha venido utilizando con bastante frecuencia en la exploración geotécnica

para la cimentación de puentes, presas de tierra, presas de relaves y pads de lixiviación,

obteniéndose buenas correlaciones con los perfiles estratigráficos del suelo en los casos

donde se han realizados perforaciones diamantinas, así como con los resultados de los

ensayos SPT, por lo que tiene una buena confiabilidad y constituye una alternativa muy

económica para la evaluación de los parámetros dinámicos del suelo de fundación.

3.2.1.3 Equipo e Instrumentos Utilizados

Para realizar los ensayos de refracción sísmica y MASW se contó con un equipo de

prospección geofísica ES-3000, desarrollada por la empresa GEOMETRICS, el cual tiene

las siguientes características:

a) 12 canales de entrada, cada uno tiene un convertidor A/D individual con resolución

24 bit y alta velocidad de muestreo.

b) 13 sensores o geófonos de 4.5 Hz de frecuencia, los cuales permiten registrar las

vibraciones ambientales del terreno producidas por fuentes naturales o artificiales y

el arribo de las ondas P y ondas S generadas por las fuentes de energía.

c) Computadora portátil, Lap Top Pentium IV.

d) Un cable de conectores de geófonos de 180 m.

e) Radios de comunicación y accesorios varios.

Los registros de las ondas sísmicas obtenidas en cada una de las líneas de exploración

pueden ser procesados en el campo en forma preliminar y en forma definitiva en el

gabinete, utilizando para ello programas de cómputo que permiten obtener las velocidades

de propagación de las ondas P y el perfil sísmico del terreno.

3.2.1.4 Procedimiento de los Trabajos de Campo

En los trabajos de campo que se realizan en cada ensayo de refracción sísmica

primeramente se define el eje de la línea símica. Luego se procede a instalar los geófonos y

los cables de conexión al equipo de adquisición de datos. El espaciamiento entre geófonos

- 22 -

es definido en función de la profundidad de exploración requerida y del área libre

disponible en la zona de trabajo. El equipo utilizado cuenta con 12 geófonos con 15 m de

espaciamiento máximo entre ellos, dando una longitud total de 180 m.

Para el presente estudio, se realizaron 05 líneas de refracción sísmica, con longitudes de 60

m y 72 m alcanzando una longitud total de 336 m dentro del área del proyecto. Asimismo,

se ejecutaron 14 sondajes MASW de 38 m y 53 m con una separación de 2 m y 3 m entre

geófonos, que conformaron un metrado de 577 m, y 10 sondajes MAM de 100 m cada uno,

con una separación entre sensores de 10 m, los cuales sumaron 1,000 m. La fuente de

energía utilizada para generar las ondas sísmicas en los ensayos de refracción sísmica y

MASW fue una comba de 25 lbs, mediante la cual, para las longitudes de líneas utilizadas,

se logró obtener registros de ondas con la adecuada nitidez.

La ubicación de las líneas sísmicas ejecutadas se presenta en el Plano P-08. Así mismo, en

los Anexos 1 y 5, se presenta el procesamiento y el panel fotográfico que documenta los

diferentes ensayos geofísicos ejecutados.

3.2.1.5 Procesamiento e Interpretación de la Información

Interpretación de Resultados - Refracción Sísmica

Con los registros de las ondas sísmicas obtenidas en cada una de las líneas de exploración

realizadas, que se presentan en el Anexo 1.1.1, se determinaron las curvas tiempo-distancia

o dromocrónicas tal como se muestra en el Anexo 1.1.2, las cuales representan las primeras

llegadas de las ondas directas o refractadas a cada uno de los geófonos ubicados a

distancias determinadas. Con esta información se realizó la interpretación de los perfiles

sísmicos del área investigada los cuales se describen a continuación:

Perfil Sísmico Línea LS-01

Este perfil está conformado por la línea sísmica LS-01 de 72 m de longitud, ubicada en el

área correspondiente a la margen izquierda del río Marte. Según los resultados, muestra la

presencia de dos estratos, el primer estrato presenta valores promedio de velocidad de

ondas P (Vp) entre 400 m/s y 1400 m/s, con un espesor variable de 14.0 m a 20.7 m.

Estratigráficamente este estrato está conformado por un depósito fluvial suelto a

medianamente compacto.

El segundo estrato presenta velocidades de propagación de ondas P (Vp) mayores a 1400

m/s, incrementándose con la profundidad. Dichas velocidades corresponderían

estratigráficamente a un depósito fluvial medianamente compacto.

- 23 -

El perfil sísmico de esta línea se presenta en la Lámina L-01 del Anexo 1.1.3.


Se encuentra constituido por la línea sísmica LS-02 de 72 m de longitud, ubicada en las

cercanías del pilar central del puente. Este perfil muestra la presencia de dos estratos, el

primero presenta valores de velocidad promedio de ondas P (Vp) entre 400 m/s y 1400

m/s, con un espesor variable de 10.6 m a 12.3 m. Estratigráficamente este estrato está

conformado por un depósito fluvial suelto a medianamente compacto.


m/s, que se incrementan con la profundidad. Dichas velocidades corresponderían




Este perfil, ubicado en la margen derecha del río Marte, está conformado por la línea

sísmica LS-03 de 60 m de longitud y consiste en dos estratos; el primer estrato con valores

promedio de velocidad de ondas P (Vp) entre 400 m/s y 1400 m/s y con un espesor

variable de 8.7 m a 9.6 m. Estratigráficamente este estrato está conformado por un depósito

fluvial suelto a medianamente compacto.


m/s, incrementándose con la profundidad. Dichas velocidades corresponderían




Lo conforma la línea sísmica LS-04 de 72 m de longitud ubicada en la proyección del eje

del puente en la margen izquierda. El perfil estimado muestra la presencia de dos estratos

sísmicos, el primero presenta valores de velocidad de ondas P (Vp) entre 400 m/s y 1400

m/s, con un espesor variable de 9.6 m a 11.9 m. Está conformado por un depósito fluvial

suelto a medianamente compacto.

El segundo estrato muestra valores de velocidad de ondas P (Vp) mayores a 1400 m/s,

aumentando con la profundidad. Dichas velocidades corresponderían estratigráficamente a

un depósito fluvial medianamente compacto.

- 24 -



Este perfil está conformado por la línea sísmica LS-05 de 60 m de longitud. Según los

resultados muestra la presencia de dos estratos, el primer estrato presenta valores promedio

de velocidad de ondas P (Vp) entre 400 m/s y 1400 m/s, con un espesor variable de 5.6 m a

6.3 m. Estratigráficamente este estrato está conformado por un depósito fluvial suelto a


El segundo estrato presenta valores de velocidad de ondas P (Vp) mayores de 1400 m/s,

incrementándose con la profundidad. Dichas velocidades corresponderían



Interpretación de Resultados - Sondajes MASW-MAM

Los registros de las ondas sísmicas de los ensayos de ondas MASW y MAM se presentan

respectivamente en los Anexos 1.2.1 y 1.3.1, y sus correspondientes curvas de dispersión

del sondaje se muestran en los Anexos 1.2.2 y 1.3.2 las cuales denotan la mayor

concentración de la densidad de energía que corresponde a los modos de propagación de la

onda Rayleigh. Con esta información se realizó la inversión de dichas curvas para crear los

perfiles de velocidad de ondas S que se presenta en los Anexos 1.2.3 y 1.3.3, cuyas

descripciones se detallan a continuación.

SONDAJES MASW

MASW-01

Este sondaje se encuentra conformado por la línea sísmica MASW-01 de 38 m de longitud,

ubicada en el terraplén del camino de acceso hacia la zona de estudio en la margen

izquierda. La interpretación de estos ensayos genera un sondaje de velocidades de ondas S

con resultados confiables hasta una profundidad de 15 m en el punto central de la línea, el

cual muestra la presencia de dos estratos sísmicos.

- 25 -

El primer estrato presenta valores de velocidad de propagación de ondas S (Vs) entre 135

m/s y 225 m/s, hasta una profundidad de 8.0 m. Estratigráficamente este estrato está


El segundo estrato presenta valores de velocidad de propagación de ondas S (Vs) variando

entre 265 m/s y 300 m/s aumentando con la profundidad. Estos valores de velocidad

corresponderían a un depósito fluvial medianamente compacto.

Este sondaje se muestra en la Figura 01 del Anexo 1.2.3.

MASW-02

El sondaje correspondiente al ensayo MASW-02, se encuentra conformado por una línea

sísmica de 38 m de longitud, ubicada en la margen izquierda del río Marte. La

interpretación de estos ensayos genera un sondaje de velocidades de ondas S con

resultados confiables hasta una profundidad de 15 m en el punto central de la línea, el cual

muestra la presencia de un estrato sísmico. Este estrato presenta valores de velocidad de

propagación de ondas S (Vs) entre 180 m/s y 250 m/s, hasta una profundidad de 15 m.




MASW-03

De manera similar al sondaje MASW-02, el ensayo MASW-03, se encuentra conformado

por una línea sísmica de 38 m de longitud, ubicada en la margen izquierda del río Marte. La



muestra la presencia de un estrato sísmico. Este estrato presenta valores de velocidad de

propagación de ondas S (Vs) entre 175 m/s y 250 m/s, hasta una profundidad de 15 m.




MASW-04

Este sondaje corresponde al ensayo MASW-04, el cual se encuentra conformado por una

línea sísmica de 38 m de longitud. La interpretación de estos ensayos genera un sondaje de

- 26 -

velocidades de ondas S con resultados confiables hasta una profundidad de 15 m en el

punto central de la línea, el cual muestra la presencia de dos estratos sísmicos.




El segundo estrato presenta valores de velocidad de propagación de ondas S (Vs)

incrementándose con la profundidad de 260 m/s a 280 m/s. Estos valores de velocidad



MASW-05

Este sondaje se encuentra conformado por la línea sísmica MASW-05 de 38 m de longitud.

La interpretación de estos ensayos genera un sondaje de velocidades de ondas S con


muestra la presencia de dos estratos sísmicos.








MASW-06


línea sísmica de 38 m de longitud. La interpretación de este ensayo genera un sondaje de






- 27 -





MASW-07












MASW-08


línea sísmica de 38 m de longitud, ubicada en la cancha de fútbol presente en la margen

izquierda del río. La interpretación de estos ensayos genera un sondaje de velocidades de

ondas S con resultados confiables hasta una profundidad de 15 m en el punto central de la

línea, el cual muestra la presencia de un estrato sísmico. Este estrato presenta valores de

velocidad de propagación de ondas S (Vs) entre 215 m/s y 255 m/s, hasta una profundidad

de 15 m. Estratigráficamente este estrato está conformado por un depósito fluvial suelto a



MASW-09


línea sísmica de 38 m de longitud ubicada en el área correspondiente al estribo derecho del

- 28 -

puente. La interpretación de estos ensayos genera un sondaje de velocidades de ondas S

con resultados confiables hasta una profundidad de 15 m en el punto central de la línea, el

cual muestra la presencia de dos estratos sísmicos.








MASW-10

Este sondaje se encuentra conformado por la línea sísmica MASW-10 de 38 m de longitud

ubicada en la margen derecha del río Marte. La interpretación de estos ensayos genera un

sondaje de velocidades de ondas S con resultados confiables hasta una profundidad de

15 m en el punto central de la línea, el cual muestra la presencia de dos estratos sísmicos.








MASW-11





- 29 -








MASW-12












MASW-13











- 30 -


MASW-14 – CANTERA

FUTBILÍSTICA

Este sondaje corresponde al ensayo MASW-14, ubicado en la cantera de roca Futbilística y

conformado por una línea sísmica de 38 m de longitud. La interpretación de estos ensayos

genera un sondaje de velocidades de ondas S con resultados confiables hasta una

profundidad de 15 m en el punto central de la línea, el cual muestra la presencia de dos

estratos sísmicos.



conformado por un material coluvial compacto.



corresponderían a una roca fracturada a medianamente fracturada.


SONDAJES MAM

MAM - 01

Este sondaje corresponde a un ensayo MAM (Análisis de Microtrepidaciones en Arreglo

Multicanal), el cual se encuentra conformado por la línea sísmica denominada MAM-01,

de 100 m de longitud, la cual ha sido complementada con el sondaje MASW-02. La



muestra la presencia de tres estratos sísmicos.


m/s y 240 m/s, hasta una profundidad de 15.0 m. Estratigráficamente está compuesto por

un depósito fluvial suelto a medianamente compacto.


entre 260 m/s y 370 m/s, mostrando un espesor de 8.0 m. Estos valores de velocidad


- 31 -

El tercer estrato muestra velocidades de propagación de ondas S (Vs) incrementándose con

la profundidad de 405 m/s a 515 m/s. Dichas velocidades corresponderían a un depósito

fluvial compacto.


MAM - 02

Este sondaje corresponde a un ensayo MAM, el cual se encuentra conformado por la línea

sísmica denominada MAM-02, de 100 m de longitud, la cual ha sido complementada con

el sondaje MASW-03. La interpretación de estos ensayos genera un sondaje de velocidades

de ondas S con resultados confiables hasta una profundidad de 35 m en el punto central de

la línea, el cual muestra la presencia de tres estratos sísmicos.









fluvial compacto.


MAM - 03









- 32 -






fluvial compacto.


MAM - 04







m/s y 235 m/s, hasta una profundidad de 7.8 m. Estratigráficamente está compuesto por un

depósito fluvial suelto a medianamente compacto.






fluvial compacto.


MAM - 05






- 33 -









fluvial compacto.


MAM - 07














fluvial compacto.


MAM - 08




- 34 -











fluvial compacto.


MAM - 09














fluvial compacto.


- 35 -

MAM - 10














fluvial compacto.


MAM - 11














fluvial compacto.

- 36 -


3.2.2 Excavación de Calicatas y Trincheras

El método de exploración geotécnica mediante calicatas y trincheras, ha permitido

observar la conformación de los estratos y obtener muestras de suelos para ser ensayadas

en el laboratorio.

Para determinar el perfil estratigráfico del terreno se recuperaron muestras disturbadas

representativas del subsuelo y además se realizó su respectiva clasificación visual de

campo siguiendo la Norma ASTM para la descripción visual-manual del suelo. Así mismo,

se recogieron muestras de roca y agregados en las canteras, para realizar ensayos de

propiedades físicas en el laboratorio.

La ubicación en planta de las calicatas y trincheras del área de estudio se indica en el Plano

P-08. Los registros de calicatas y trincheras se presentan en el Anexo 2 y el panel

fotográfico de las excavaciones se presenta en el Anexo 5.4. Así mismo, la Tabla 10

muestra la relación de las calicatas ejecutadas.

3.3 Ensayos de Laboratorio

Los ensayos de laboratorio de las muestras de suelos fueron realizados en el Laboratorio

Geotécnico del CISMID de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de

Ingeniería y en el laboratorio del ingeniero Martín Rodríguez. Los ensayos estándar fueron

realizados con la finalidad de identificar y clasificar las muestras de suelo siguiendo los

criterios del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).

Los ensayos de propiedades físicas de rocas, fueron realizados en el laboratorio de la

empresa El ensayo de calidad de materiales se realizó en el Laboratorio de Ensayos de

Materiales y de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de

Nacional de La Vidú

Estos ensayos permitirán obtener los parámetros necesarios para estimar la resistencia

cortante del suelo que conformará la cimentación de los estribos y pilares del futuro

puente. Así mismo los análisis químicos para las muestras de suelos, agregados y agua

fueron realizados en el laboratorio de Coca Cola S.A..

Los ensayos estándar fueron realizados con la finalidad de identificar y clasificar las

muestras de suelo siguiendo los criterios del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

(SUCS).

- 37 -

Así mismo, se realizaron ensayos especiales para determinar la calidad de los agregados

para ser usados en la construcción.

Los ensayos fueron realizados de acuerdo a las normas de la American Society for Testing

and Material (ASTM) y Normas Técnicas Peruana; para mayor detalle se presenta la

relación siguiente:

14 Análisis Granulométricos por Tamizado - ASTM D422 / NTP 339.128

14 Ensayos de Límite Líquido y Límite Plástico - ASTM 4318 / NTP 339.129

14 Ensayos de Contenido de Humedad - ASTM D2216 / NTP 339.127

02 Ensayo de Compresión Triaxial UU - ASTM D2850 / NTP 339.164

02 Ensayos de Corte Directo - ASTM D3080 / NTP 339.171

05 Ensayos Químicos suelo y agua - NTP 339.088 / NTP 339.071 / NTP 339.074 / NTP

339.076 / NTP 339.073

01 Ensayo de Carga puntual ASTM D-5731

01 Ensayo de Propiedades Físicas de la Roca ASTM C-9783, D-2937

02 Ensayo de Abrasión - ASTM C535

02 Ensayos de Granulometría de Agregado (Grueso y Fino)

01 Ensayo de Granulometría de Agregado Grueso

02 Ensayos de Módulo de Finura - ASTM C125

02 Ensayos de Porcentaje que pasa la malla Nº 200 - ASTM C117

02 Peso Específico y porcentaje de Absorción

02 Peso Unitario Suelto y Compactado

01 equivalente de Arena ASTM D-2419

02 Ensayos de inalterabilidad de agregados ASTM C-88

En la Tabla 11 se presenta un resumen de los ensayos estándar de Mecánica de Suelos, la

Tabla 12 presenta los resultados de ensayos de corte directo, la Tabla 13 presenta los

- 38 -

resultados de los ensayos de Compresión Triaxial (UU) y en las Tablas 14,15, 16 y 17, se

presenta los resultados de laboratorio de calidad de los agregados. En la Tabla 18, se

muestra los resultados de ensayos de compactación. Los resultados de los ensayos de

propiedades físicas, carga puntual y abrasión de la roca se presentan en las Tablas 19 y 20.

Finalmente en la Tabla 21, se presentan los resultados de laboratorio de ensayos químicos.

Las muestras no analizadas en el laboratorio fueron clasificadas por apreciación visual y

técnicas de campo.

Los certificados de laboratorio de los ensayos estándar, especiales, calidad de agregados y

rocas, se presentan en los Anexos 3.0 y 6.

3.4 Perfiles Geotécnicos

En base a los registros de las calicatas, los ensayos de refracción sísmica, los ensayos

MASW y MAM, y de los resultados de los ensayos de laboratorio realizados para el

presente estudio, se han definido los siguientes perfiles geotécnicos, correspondientes a las

zonas donde se ubicarán los estribos y pilones del futuro puente.

Los estribos y pilones del futuro puente Fumarola, se van a cimentar sobre depósitos

fluviales compacto, que han sido aportados por el río Marte.

Margen Derecho

El primer estrato hasta una profundidad de 8.0 m, está compuesto por un depósito fluvial

suelto a medianamente compacto, luego el segundo estrato hasta una profundidad

promedio de 20.0 m, está compuesto por un depósito fluvial medianamente compacto.

El tercer estrato a partir de los 20.0 m, corresponderían a un depósito fluvial compacto.

Para mayor detalle se muestra la ubicación del estribo derecho y el pilón en el Plano P-18,

perfil longitudinal inferido y también se complementa con los ensayos geofísicos

efectuados en el eje, lo cual se muestra en el Plano P-19.

Margen Izquierdo

El primer estrato hasta una profundidad de 17.0 m, está compuesto por un depósito fluvial

suelto a medianamente compacto, luego el segundo estrato hasta una profundidad

promedio de 25.0 m, está compuesto por un depósito fluvial medianamente compacto.

El tercer estrato a partir de los 25.0 m, corresponderían a un depósito fluvial compacto.

- 39 -

h

'

Para mayor detalle se muestra la ubicación del estribo izquierdo y el pilón en el Plano P-

18, perfil longitudinal inferido y también se complementa con los ensayos geofísicos

efectuados en el eje, lo cual se muestra en el Plano P-19.

3.5 Módulo de Reacción del Subsuelo

De acuerdo a los ensayos geofísicos se ha permitido la combinación de los métodos

MASW y MAM, para obtener perfiles de ondas S hasta profundidades de 60 m, con los

cuales, hay una diversidad de metodologías para correlacionar las ondas de S y el N del

SPT. Con dichos resultados, se ha procedido a evaluar el módulo de reacción del subsuelo

Ks utilizando los valores Nc corregidos, de las siguientes ecuaciones (Bowles, 1996):

Módulo elástico Es (KN/m2) = 650 Nc,

Nc 1 o

Constante del módulo de la reacción horizontal del subsuelo nh para arenas sumergidas

n (KN / m 3 )

1 Es

h 2 B , donde B = diámetro del pilote (m)

Módulo de reacción del subsuelo Ks:

z 0.6

K (KN / m 3 ) n

s

B

En el Anexo 4 se muestran los resultados obtenidos para los perfiles de suelos encontrados

en la zona donde se emplazarán las estructuras, considerando pilotes de 0.90 m y 1.2 m de

diámetro.

4 ANÁLISIS Y DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN

Se presenta a continuación el análisis de la cimentación realizado en base a las

características del terreno consideradas adecuadas para el estudio.

4.1 Tipo de Cimentación

De acuerdo a la naturaleza del terreno de cimentación y las magnitudes de las cargas a

transmitir por la estructura, se recomienda el empleo de cimentaciones profundas. Para

ello, se ha evaluado la capacidad admisible de pilotes individuales para diversas longitudes

y diámetros, con el fin de proporcionar una gama de valores que permitan conocer la

- 40 -

variación de las resistencias de la cimentación proyectada a diferentes profundidades y

permitir una toma de decisiones consistente con las condiciones de operación del proyecto.

Para este propósito, se ha considerado el diseño de pilotes excavados con diámetros de

0.90 m y 1.20 m, y longitud mínima de pilotes de 25.0 m.

4.2 Profundidad de la Cimentación

En función de las características del material presente en el área de estudio, se recomienda

cimentar los pilotes a una profundidad mínima de 30.5 m medidos desde la superficie

natural, nivel para el cual los estratos del terreno son depósitos fluviales compacto.

Se ha considerado 5.50 m, de cabeza del pilote con el objetivo de prever cualquier posible

erosión de la superficie del terreno causado por el caudal del río. En función a este nivel de

socavación, se recomienda los pilotes de longitud mínima de 25.0 m.

4.3 Cálculo de la Capacidad de Carga Admisible

La evaluación de la capacidad de carga admisible de un pilote excavado aislado se ha

realizado, con las hojas de cálculo de las especificaciones de diseño de la norma

AASHTO–LRFD. La norma AASHTO–LRFD especifica la metodología de cálculo de la

capacidad de carga de diversos tipos de pilotes mediante las fórmulas semiempíricas

propuestas por Touma & Reese, Meyerhof, Quiros & Reese, Reese & Wright y Reese &

O´Neill.

Para los estribos y pilones del puente, dado que el perfil de suelo está conformado

predominantemente por suelos granulares, se ha considerado un Factor de Resistencia de

0.40. El análisis de la capacidad de carga del pilote se ha realizado, sin considerar la

ocurrencia de licuación, en la cual los estratos de suelo contribuirán por resistencia lateral a

la capacidad del pilote. Para determinar la capacidad portante de los pilotes se han

utilizado los parámetros de resistencia cortante de los materiales granulares determinados

en función a las ondas de corte (S) y de los resultados de los ensayos de laboratorio. En la

zona de estudio, dado que el perfil estratigráfico presenta materiales compuestos por suelos

granulares, se ha realizado ensayos de corte directo y ensayos triaxiales no consolidado no

drenado, los cuales reportan parámetros de resistencia de c = 0.00 – 0.40 kg/cm2

y = 35º-

42º.

En el Anexo 4 se presentan las hojas de cálculo correspondientes para la determinación de

carga de los pilotes en cada uno de los apoyos del puente. Se han realizado cálculos para

determinar la capacidad de carga de pilotes excavados de 0.90 m y 1.20 m de diámetro,

considerando una profundidad de desplante de 30.5 m en las áreas de los estribos y pilones.

- 41 -

Para los estribos derecho e izquierdo, no se considera la ocurrencia de licuación, por lo

tanto se incluye la contribución de la resistencia lateral de los estratos a lo largo de la

longitud del pilote, obteniéndose que la capacidad de carga admisible de un pilote

individual es de 160.96 ton para pilotes de 0.90 m de diámetro y de 216.98 ton para pilotes

de 1.20 m de diámetro.

En los Pilones, de manera similar la capacidad de carga admisible de un pilote individual

es de 172.44 ton para pilotes de 0.90 m de diámetro y de 231.24ton para pilotes de 1.20 m

de diámetro. Para ambos estados se consideraron valores mínimos de resistencia en los

estratos granulares que atravesará el pilote.

4.4 Cálculo de Asentamientos

La norma AASHTO - LRFD considera que la distorsión angular máxima permisible para

puentes simplemente apoyados es igual a 0.008 L y 0.004 L puentes continuos. Para el

caso del Puente Fumarola, que será una estructura continua, con 160 m de longitud de

tramo, el asentamiento diferencial máximo permisible entre apoyos será de 64 cm.

Para el cálculo de los asentamientos esperados bajo las cargas máximas admisibles de los

pilotes individuales se ha utilizado los métodos semi-empírico y empírico de Vesic, así

como el procedimiento propuesto por Reese & O’ Neill.

Según estos resultados, el método de Vesic proporciona los resultados más críticos,

estimándose que el asentamiento total de los pilotes en el estribo derecho e izquierdo será

de 3.11 cm y 4.15 cm, para diámetros de 0.90 m y 1.20 m y bajo la acción de las cargas

admisibles de 160.96 ton y 216.98 ton respectivamente. Por tratarse de un suelo

predominantemente granular, se estima que la mayor parte de dicho asentamiento ocurrirá

durante el proceso de construcción, por lo tanto no se espera que generen problemas a la

estructura.

De la misma forma, se estima que el asentamiento total de los pilotes en los pilones

derecho e izquierdo será de 3.09 cm y 4.09 cm, para diámetros de 0.90 m y 1.20 m y bajo

la acción de las cargas admisibles de 172.44 ton y 231.24 ton respectivamente.

Por el método de Resse y O'Neill el asentamiento máximo que se espera para los pilotes de

1.2 m de diámetro, en los estribos y pilones es de 1.90 cm.

Por lo tanto los asentamientos obtenidos en ambas metodologías son inferiores a los

especificados para este tipo de estructuras.

Las hojas de cálculo correspondientes con los resultados obtenidos, considerando pilotes

excavados de 0.90 m y 1.20 m de diámetro de fuste y longitud mínima de 25 m, se

presentan en el Anexo 4.

- 42 -

4.5 Revisión de la Capacidad de Carga por Tracción

De acuerdo a los reportes de los ensayos geofísicos, métodos MASW - MAM y a los

perfiles estratigráficos elaborados, se infiere que los perfiles considerados en el área de

estudio se encuentran conformados principalmente por depósitos fluviales, según lo cual es

posible determinar el nivel de carga por tracción de acuerdo a la siguiente ecuación:

Tun 1

p ' L2 K Tan p ' L

K Tan (L L )

2 cr u

cr u cr

En función de la información disponible se han considerado los siguientes parámetros de

entrada:

Longitud del pilote : 25 m

Diámetro del pilote : 1.20 m

Ángulo de fricción de la arena: φ = 40°:

Ángulo de fricción entre suelo y pilote: δ = 37.2°:

Coeficiente de levantamiento: Ku = 2.6

Longitud Crítica : 14.76 m

Densidad relativa: Dr = 55%

Densidad del agua: γw(agua) = 9.8 kN/m3

Densidad de la arena sumergida: γ’ = 12.2 kN/m3

Según estas consideraciones, se tienen los siguientes resultados, para los estribos y pilones

de diámetro 1.20m:

Para los Estribo y Pilones Tun = 2406.32 Ton

Para estimar la capacidad admisible neta de levantamiento, se recomienda usar un factor

de seguridad entre 2 y 3 (Das, B. M., 1996). Considerando FS = 2.5, la capacidad

admisible a la tracción será:

Para los Estribo y Pilones Tadm = 962.53 Ton

- 43 -

4.6 Grupo de Pilotes

En proyectos de estructuras de mayor envergadura las necesidades de capacidad portante

de las cimentaciones hacen necesaria la utilización de varios pilotes en una misma

cimentación.

Este es el motivo por el cual se hace necesario la determinación de la capacidad portante y

el asentamiento del grupo de pilotes

4.6.1 Eficiencia de un Grupo de Pilotes

En pilotes excavados, la acción de la excavación más bien reduce la capacidad portante del

terreno, por lo que el factor de eficiencia de grupo es casi siempre menor que 1. Para

pilotes excavados en arena con espaciamiento convencional (s ≈ 3D), Qg(u) puede tomarse

de 2/3 a 4/3 de la suma de capacidades individuales, también incluye la capacidad por

fricción y de punta de cada pilote.

Los pilotes se agrupan para formar cimentaciones a las que se da continuidad mediante un

cabezal, conformando un grupo de pilotes, como se muestra en la Figura 01. Dicho cabezal

es un elemento estructural cuya misión es transmitir las cargas a los pilotes y no al terreno.

La separación entre pilotes es una variable fundamental tanto para el comportamiento del

terreno como para la distribución de cargas en el grupo. Dicha separación suele estar en el

rango de 2.5 a 4 veces el diámetro del pilote.

Si la capacidad del grupo se tomase como la suma de capacidades individuales por las

contribuciones de cada pilote, la eficiencia del grupo sería Eg = 1.0. La eficiencia de un

grupo de pilotes se define como:

Eg = Capacidad del grupo = Q grupo

Número de pilotes x capacidad individual del pilote Σ Q u

Donde: Eg = Eficiencia de grupo

Q grupo = Capacidad última de carga del grupo de pilotes.

Q u = Capacidad última de carga de cada pilote sin efecto del grupo

- 44 -

Figura 01. Grupo de Pilotes

Para el proyecto, en los estribos derecho e izquierdo la cimentación estará conformada por

grupos de 6 pilotes, ubicados en forma rectangular, por lo que se puede generar dos filas y

tres columnas.

Para el caso de los pilones derecho e izquierdo la cimentación estará conformada por

grupos de 24 pilotes, ubicados en forma rectangular, por lo que se puede generar cuatro

filas y seis columnas.

Para el cálculo de la eficiencia, se ha considerado, una separación de 3Φ entre los pilotes

propuestos. Presentamos a continuación los diferentes métodos de cálculo del valor de la

eficiencia.

Ecuación Converse – Labarre para los Pilotes

En las especificaciones de la AASHTO se da la sugerencia siguiente en cuanto a la

eficiencia de grupo conocida como una modificación de la Ecuación Converse – Labarre:

Eg = 1 – [ (n-1) m + (m-1) n ] θ

90 n m

Donde: Eg = Eficiencia de grupo

n = número de filas

m = número de columnas

- 45 -

θ = arco tan (D/s), en grados sexagesimales

Esta ecuación considera a grupos rectangulares de pilotes con los valores identificables de

m × n.

Ecuación de Los Ángeles Group Action para los pilotes

La ecuación de Los Ángeles Group Action para la eficiencia de grupo es:

Eg = 1- D { n (m – 1) + m (n - 1) + (√2) (n - 1) (m – 1)}

π s n m

Método de Feld para los pilotes

Existe también otro método, este es denominado como el método de Feld (1943), se basa

en la reducción de 1/16 de la capacidad de carga última de cada pilote en función de cada

diagonal adyacente.

Fuente: Das, Braja, Principios de ingeniería de cimentaciones

Figura 02: Método de Feld para eficiencia de grupos de pilotes

- 46 -

Tomando como base la Figura 02, puede determinarse lo siguiente:

Factor de reducción: Fr = 1 – Nº de pilotes adyacentes

16

Qu = capacidad individual del pilote

Capacidad última = Nº. de pilotes, según posición × Fr × Qu

De acuerdo al análisis de cada metodología citada, se presenta un resumen de la eficiencia

de este grupo de pilotes que se puede ver en el siguiente Cuadro N° 01:

Cuadro Nº 01: Resumen de valores de eficiencia de grupos de pilotes

Estructuras Método Diámetro Eficiencia

Estribos

Converse - Laberre 0.9 0.76

1.2 0.76

Los Ángeles 0.9 0.83

1.2 0.83

Feld 0.9 0.77

1.2 0.77

Pilones


1.2 0.68


1.2 0.74

Feld 0.9 0.82

1.2 0.82

La eficiencia del grupo, por lo tanto varía según la ecuación a utilizar, quedando a criterio

del diseñador cual elegir.

En el Anexo 4, se muestran los resultados de los cálculos del factor de eficiencia de los

grupos de pilotes.

4.6.2 Cálculo de la Capacidad de Carga Admisible de un Grupo de Pilotes

La capacidad de carga de los grupos de pilotes puede determinarse entonces como la suma

de las capacidades individuales factorado por la eficiencia del grupo.

De acuerdo a las diferentes metodologías, para calcular la eficiencia del grupo de pilotes,

se resume en los siguientes Cuadros:

- 47 -

Cuadro Nº 02: Método de Ecuación Converse - Labarre

Grupo de Pilotes Estructura (m) AASHTO LRFD (Ton)

3 x 2

Estribos 0.9 734.98

1.2 990.76

6 x 4

Pilones 0.9 2796.42

1.2 3749.83

Cuadro Nº 03. Método de Ecuación de Los Angeles Group Action


3 x 2

Estribo 0.9 797.92

1.2 1075.59

6 x 4

Pilones 0.9 3055.24

1.2 4096.91

Cuadro Nº 04: Método de Ecuación de Feld


3 x 2

Estribo 0.9 744.45

1.2 1003.52

6 x 4

Pilones 0.9 3399.61

1.2 4558.69

4.6.3 Cálculo de Asentamientos de un Grupo de Pilotes

Para el cálculo del asentamiento de un grupo de pilotes en suelos no cohesivos se utilizarán

los métodos de Vesic (1977) y Skempton (1951).

Debido a que el asentamiento en suelo granular es rápido, este se deberá producir durante

la construcción de los mismos, por lo que no debería generar problema alguno, sin

embargo, el único método confiable para obtener la deformación de un pilote en un suelo

granular es ejecutar un ensayo de carga

a) Método de Vesic (1977)

Donde:

S G S t ( b B )

SG = Asentamiento del grupo de pilotes.

St = Asentamiento de un pilote.

- 48 -

S . S

b = Ancho del grupo de pilotes (menor dimensión)

B = Diámetro del pilote.

S = espaciamiento de centro a centro entre pilotes

b) Método de Skempton (1951)

Una aproximación al asentamiento de un grupo de pilotes en suelo granular en base al

asentamiento de un pilote individual puede obtenerse de la Figura 03.

Figura 03. Relación del asentamiento del grupo de pilotes al asentamiento de un

pilote

Donde:

G g t

SG = Asentamiento del grupo de pilotes.

St = Asentamiento de un pilote individual.

g = Factor de influencia (Ver Figura)

Los resultados del Asentamiento del grupo de Pilotes por los métodos de Vesic (1977) y

Skempton se presentan en el Cuadro Nº 05.

- 49 -

Cuadro Nº 05: Asentamiento de Grupo de Pilotes por los métodos Vesic (1977) y

Skempton

Estructura

B

(m)

n

S

(m)

b=(n-1)S +2(B)

(m)

ST

(cm)

M.Vesic

M.Skempton

Sg(cm) Sg(cm)

Estribos

Grupos de pilotes

3 x2

0.90

2

3.60

5.40

7.4

3.11

7.62

23.02

1.20

2

3.60

6.00

7.6

4.15

9.29

31.56

Pilones

Grupos de pilotes

6 x4

0.90

4

3.60

12.60

9.8

3.09

11.55

30.26

1.20

4

3.60

13.20

10.2

4.09

13.57

41.72

De acuerdo a los resultados obtenidos y que son mostrados en la tabla anterior, los

asentamientos calculados mediante la metodología de Skempton presentan los valores más

críticos, alcanzando un valor máximo de deformación de 41.72 cm para los pilones, sin

embargo, dada la conformación predominantemente de suelos granulares, se considera que

el asentamiento estimado ocurriría durante la etapa constructiva, sin riesgo para la

estructura proyectada.

4.7 Agresión del Suelo al Concreto Armado

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

presencia de elementos químicos (sulfatos y cloruros principalmente) que actúan sobre el

concreto y el acero de refuerzo, causándole efectos nocivos y hasta destructivos. Sin

embargo, la acción química del suelo sobre el concreto sólo ocurre a través del agua

subterránea que reacciona con el concreto; de este modo el deterioro del concreto ocurre

bajo el nivel freático, zona de ascensión capilar o presencia de agua infiltrada por otra

razón (rotura de tuberías, lluvias extraordinarias, inundaciones, etc.). Los principales

elementos químicos a evaluar son los sulfatos y cloruros por su acción química sobre el

concreto y acero del cimiento, y las sales solubles totales por su acción mecánica sobre el

cimiento, al ocasionar asentamientos bruscos por lixiviación (lavado de sales en contacto

con el agua).

- 50 -

Las concentraciones de estos elementos en proporciones nocivas, aparecen en la Tablas 21.

La fuente de esta información corresponde a las recomendaciones del ACI (Comité 318-

83) en el caso de los sulfatos presentes en el suelo y a la experiencia en los otros casos.

En los resultados del análisis químico que se presenta en el Anexo 3, se puede observar

que a la profundidad de cimentación recomendada presenta una concentración de cloruros

igual a 27.45 ppm, 743.50 ppm de sulfatos, los cuales están muy por debajo de la

concentración que ocasiona efectos perjudiciales a los elementos de la cimentación. Así

mismo, la concentración de sales solubles totales es de 1338.40 ppm, lo cual indica que el

suelo de fundación se encuentra de grado de alteración moderado, por lo tanto no habrá

problemas de pérdida de resistencia mecánica por problemas de lavado de sales.

En resumen se concluye que el estrato de suelo que forma parte del contorno donde irá

desplantada la cimentación contiene bajas concentraciones de sales solubles totales,

sulfatos y cloruros, por lo tanto no se requieren de materiales especiales para la

cimentación, pudiendo usarse cemento Pórtland Tipo I.

5 ANÁLISIS UNIDIMENSIONAL DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA

5.1 Introducción

En el presente acápite se realizó un análisis unidimensional de amplificación sísmica con la

finalidad de determinar las demandas sísmicas y el factor de amplificación generado por la

acción de una fuente de excitación en un estrato base bajo el depósito de material sobre el

cual se cimentará la estructura del Puente Fumarola. Para efectuar este análisis se han

empleado los acelerogramas registrados sobre suelo firme correspondiente a los sismos del

03 de octubre de 1974 (Lima) y 23 de junio del 2001 (Moquegua-Atico), los cuales han

sido escalados a un valor de aceleración de 0.3g, de acuerdo a la Zona Sísmica en la que se

encontrará ubicado el puente (Zona 2) según lo establecido en la Norma de Diseño

Sismorresistente E-030. El resultado de este análisis ha permitido estimar las máximas

demandas sísmicas a la que estará expuesta la estructura del Puente Fumarola en función al

periodo estructural.

5.2 Metodología empleada

El análisis unidimensional de respuesta del suelo está basado en la suposición de que el

suelo está formado por un sistema de depósitos de estratos aproximadamente horizontales,

y que la respuesta del suelo es causado predominantemente por ondas SH propagándose

verticalmente desde la roca o suelo firme. Debido a que las velocidades de propagación de

ondas en los materiales superficiales son generalmente menores que en los estratos más

profundos, las ondas son usualmente reflejadas entre los estratos horizontales a direcciones

- 51 -

cada vez más verticales. Bajo estas condiciones los modelos unidimensionales producen

respuestas del suelo bastante cercanas con las observadas en mediciones reales.

En el presente estudio se ha definido un perfil sísmico representativo del área de

cimentación de la zona evaluada. Los parámetros dinámicos del perfil se determinaron del

procesamiento de los ensayos geofísicos (MASW y MAM) realizados. El análisis dinámico

del suelo ha sido realizado utilizando el programa SHAKE, desarrollado por Shnabel

(1971), el cual está basado en un modelo lineal equivalente.

5.3 Perfil sísmico de análisis

Para realizar el análisis dinámico del suelo se requieren conocer las características

dinámicas del suelo. Para estos propósitos, se emplearon los resultados del estudio

geofísico ejecutado en la zona de estudio, de acuerdo al cual los perfiles sísmicos de ondas

de corte indican la presencia de materiales con Vs superiores a 400 m/s lo que

correspondería a un depósito fluvial compacto. Asimismo, se puede apreciar una similitud

en los resultados de los perfiles sísmicos de refracción y de ondas de corte, de acuerdo a lo

cual se ha estimado un perfil típico que permita incluir estas características similares del

material de la zona de estudio. Las características de este perfil se describen a

continuación:

0.00 – 9.0 m Estrato conformado por un depósito fluvial suelto. Velocidad promedio de

ondas de corte Vs=200 m/s. Peso Unitario PU=18.0 kN/m3.

9.0 – 11.5 m Estrato conformado por un depósito fluvial medianamente compacto.

Velocidad de ondas de corte Vs=260 m/s. Peso Unitario PU=19.0 kN/m3.





23.0 – 45.0 m Estrato conformado por un depósito fluvial compacto. Velocidad de ondas

de corte Vs=440 m/s. Peso Unitario PU=22.0 kN/m3.

Para los fines de propagación de las ondas sísmicas, se ha considerado el estrato con

velocidades de ondas de corte mayores a 440 m/s como aquel con mejores características

de rigidez para efectuar la amplificación. Este estrato se encuentra ubicado a una

profundidad de 23.0 m en promedio.

- 52 -

5.4 Sismos de entrada

Como fuente de excitación sísmica del suelo, se utilizaron los acelerogramas de los sismos

del 03 de octubre de 1974 y 23 de junio del 2001. Estas señales fueron registradas en las

estaciones del Parque de la Reserva (Lima) y César Vizcarra Vargas (Moquegua)

respectivamente, presentando asimismo niveles de aceleraciones mayores a 192.5 gals

(cm/s2), lo cual, para el territorio peruano, representa aceleraciones propias de un sismo de

diseño. Igualmente, las estaciones de registro se encuentran ubicadas en suelos

conformados por material aluvial, por lo que el contenido de frecuencias de los eventos

sísmicos considerados representará de mejor modo la respuesta de la zona de estudio al

poseer características de subsuelo similares.

Como se ha indicado anteriormente, el sismo de entrada fue colocado en el estrato de

material compacto (Vs mayores a 440 m/s) ubicado a una profundidad promedio de 23.0 m

y escalado a un valor de aceleración de 0.30g, valor de la aceleración de diseño definida

por la Norma E-030 para esta zona sísmica. Con este escalamiento, ha sido posible utilizar

las señales sísmicas para representar de forma más específica las características del área de

estudio de acuerdo a lo especificado en la Norma de Diseño Sismorresistente.

5.5 Análisis de amplificación sísmica. Discusión de resultados

Las Figuras 4 (a) (b) y 5 (a) (b) muestran los registros tiempo-historia de aceleraciones

obtenidos en la zona de estudio luego de la ejecución del análisis de amplificación sísmica, a

nivel de base y superficie respectivamente y para los dos sismos considerados. En estas

figuras puede apreciarse el efecto de amplificación que ocurre en todo el rango de

aceleraciones a lo largo del tiempo, incrementando el nivel de máxima aceleración de suelo

(PGA) desde un valor de 0.30g en la base, a un máximo de 0.37 g en la superficie, para el

sismo de 1974, y 0.41g para el sismo del 2001. Considerando un valor promedio, el PGA

tendría un valor de 0.40g, lo cual corresponde un factor de amplificación del PGA en un

valor de 1.3. Cabe recordar, que de acuerdo a la Norma E-030, el valor de aceleración

sísmica para un sismo de diseño en esta zona sísmica corresponde a 0.30g, sin embargo,

esta aceleración no considera el efecto de sitio de la zona de estudio, efecto que si está

reflejado en el valor del PGA obtenido mediante el análisis de amplificación. En ese

sentido, se recomienda considerar como aceleración sísmica de diseño en superficie el

valor de 0.40g.

Sobre la base de los resultados obtenidos y para el caso de utilizar métodos pseudo-

estáticos para el diseño de los muros y taludes, se estila utilizar un valor de coeficiente

sísmico variable entre 1/2 y 2/3 de la aceleración máxima de diseño (PGA). En el presente

estudio se recomienda utilizar un coeficiente sísmico equivalente al 50% de la aceleración

- 53 -

Acel

erac

ión

(g)

Acel

erac

ión

(g)

máxima, el cual está basado en el trabajo realizado por Hynes-Griffin y Franklin (1984),

los cuales aplicaron el análisis de bloque deslizante de Newmark en base a más de 350

acelerogramas y, concluyeron que presas de tierra con factores de seguridad pseudo-

estáticos mayor que 1.0 utilizando un coeficiente sísmico horizontal

desarrollarían deformaciones “peligrosamente grandes”.

kh 0.5amax / g no se

Lo manifestado indica que no hay reglas estrictas para la selección de un coeficiente

pseudo-estático para diseño. Parece claro, sin embargo, que el coeficiente pseudo-estático

debería estar basado en el nivel real esperado de aceleración en la masa fallada (incluyendo

cualquier efecto de amplificación o de deamplificación) y que esto debería corresponder a

alguna fracción de la aceleración máxima esperada. Aunque el juicio ingenieril debe

primar para todos los casos, el criterio de Hynes-Griffin y Franklin (1984) debería ser

apropiado por la mayoría de los taludes (Kramer, 1996).

0.4

0.3

0.2

Sismo 03/10/1974

Acelerograma de Entrada

PGA=0.30g

0.1

0

‐0.1

‐0.2

‐0.3

‐0.4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo (s)

(a)

0.4

0.3

0.2

Sismo 03/10/1974 Acelerograma en Superficie

PGA=0.37g

0.1

0

‐0.1

‐0.2

‐0.3

‐0.4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo (s)

(b)

Figura 4: Registros sísmicos a nivel de base (a) y superficie (b). Sismo de entrada correspondiente al 03 de

octubre de 1974. Estación Parque de la Reserva.

- 54 -

Acel

erac

ión

(g)

Acel

erac

ión

(g)

0.4

0.3

0.2

0.1

Sismo 23/06/2001

Acelerograma de Entrada

PGA=0.30g

0

‐0.1

‐0.2

‐0.3

‐0.4 0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tiempo (s)

(a)

0.4

0.3

0.2

0.1

Sismo 23/06/2001

Acelerograma en Superficie

PGA=0.41g

0

‐0.1

‐0.2

‐0.3

‐0.4

‐0.5

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tiempo (s)

(b)

Figura 5: Registros sísmicos a nivel de base (a) y superficie (b). Sismo de entrada correspondiente al 23 de

junio del 2001, Estación Cesar Vizcarra Vargas.

En consecuencia, para la zona de emplazamiento del Puente Fumarola, se recomienda usar un

valor de coeficiente sísmico de α=0.20 el cual corresponde al 50% del promedio de los

valores de PGA obtenidos por los eventos sísmicos considerados.

Sin embargo, cabe indicar este valor de amplificación, corresponde a un periodo T=0.0 s,

no obstante, dadas las características del material presente en la zona de estudio, del mismo

modo se presentan amplificaciones en periodos largos, los cuales alcanzan mayores niveles

de amplificación. En ese sentido, mediante la comparación de los espectros de respuesta

mostrados en las Figuras 6 y 7, se aprecia la variación existente para el espectro de

respuesta en el nivel de superficie para diversos periodos estructurales. Este espectro

presenta una mayor demanda sísmica en casi todo el rango de periodos, con aceleraciones

espectrales máximas de 1.37g y 1.57g para los periodos de 0.60 s y 0.95 s respectivamente,

estos resultados deben ser especialmente considerados teniendo en cuenta que el periodo

- 55 -

Ace

lera

ció

n (g

) A

cele

raci

ón

(g)

natural de la estructura del puente puede presentarse en este rango y, en consecuencia, estar

sometido a un valor considerable de aceleración espectral. Asimismo, la amplificación se

mantiene, aunque a niveles menores, en el rango de periodos de 1.0 s a 2.0 s. En

contraparte, existe un pequeño rango de periodos en el que no se presentan amplificación,

el cual corresponde a la franja comprendida entre 0.10 s y 0.22 s.

1.2

1 Análisis de Amplificación Sísmica Sismo del 03/10/1974

0.8

Esp ectro d e entrada

Esp ectro en sup erf icie

0.6

0.4

0.2

0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Periodo (s)

Figura 6: Espectros de respuesta a nivel de base y superficie. Sismo del 03 de octubre de 1974.

1.6

1.4

1.2

Análisis de Amplificación Sísmica

Sismo del 23/06/2001

Espectro de entrada

1 Espectro en superf icie

0.8

0.6

0.4

0.2

0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Periodo (s)

Figura 7: Espectros de respuesta a nivel de base y superficie. Sismo del 23 de junio del 2001.

- 56 -

Fa

cto

r d

e A

mp

lifi

ca

ció

n

Por otro lado, la función de transferencia derivada del análisis puede observarse en la

Figura 8. De acuerdo a los resultados obtenidos, el periodo fundamental para el perfil del

suelo presente en la zona de estudio corresponde a 0.70 s y un valor de amplificación

promedio de 3.6. Debido a las características del depósito de material de mediana

compacidad, podría producirse un gran nivel de amplificación para eventos sísmicos de

periodo largo, es decir aquellos cuyo epicentro se encuentra considerablemente alejado. En

ese mismo sentido, estructuras con periodos naturales de aproximadamente 0.70 s,

emplazadas sobre el área de estudio, estarían expuestas a una mayor solicitación sísmica

debido al fenómeno de resonancia.

4

3.5

3

2.5

Frecuencia Fundamental: 1.45 Hz

Periodo Fundamental: 0.70 s

ANÁLISIS DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA

Función de Transferencia

FT Sismo 2001 - Moquegua

FT Sismo 1974 - Lima

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Frecuencia (Hz)

Figura 8: Función de transferencia obtenida para el Puente Fumarola.

6 ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

Se realizó estudios de las canteras, verificando su uso y potencia para su posterior

explotación al realizar los trabajos. Además se identificó las fuentes de agua disponibles

cercanas a la obra, se determinó su calidad y si son adecuadas para su uso.

La ubicación de las canteras ha sido definida tomando en cuenta la cantidad, calidad y

cercanía a la obra y a la carretera. Las canteras ubicadas se presentan en el Plano P-01.

Se identificó dos (2) posibles canteras a utilizarse para la producción de agregados y uno

para rocas.

- 57 -

De las canteras de Agregados –Maradona Futball Club y terraplen; se extrajeron muestras

representativas para realizar los ensayos respectivos verificando su calidad. Se realizaron

estimaciones de las áreas de explotación, a fin de calcular sus volúmenes explotables.

Los certificados de los ensayos de laboratorio se presentan en el Anexo 3.0.

Los resultados muestran que no hay ningún inconveniente para la explotación de estas

canteras para la producción de agregados y rocas.

6.1 Cantera de Agregados -

Maradona Futball Club

Ubicación.- La cantera Maradona Futball Club se ubica en la margen derecha del río

Marte, al Oeste de la ciudad de Fumarola.

Políticamente pertenece al distrito de Pato Chico provincia de Fumarola, región

Dresd

en.

Se ubica en las coordenadas UTM: E472600, N8665000

A una altitud promedio de 3205 msnm.

Acceso.-

Para acceder a la Cantera Maradona Futball Club, se utiliza la carretera asfaltada que va

de Fumarola a Pato Chico, empleándose un promedio de 25 min de tiempo.

Características geológicas.-

Esta cantera está conformada por materiales inconsolidados de origen aluvial. Consta de

bancos de conglomerados, arenas y arcillas. Los conglomerados están conformados por

cantos bien redondeados hasta 30 cm. de diámetro de origen polimíctico, predominando los

clastos de caliza, arenisca y de cuarcita. Las arenas se intercalan con los bancos de

conglomerados presentándose también de forma lenticular, asociada a arcillas.

Los rasgos fisiográficos donde se ubica esta cantera corresponden a terrazas de origen

fluvial, encontrándose estas terrazas a ambas márgenes del río Marte. Los depósitos

acarreados por el río más antiguo corresponden a estas terrazas, y los más modernos son

depósitos de origen fluvial.

- 58 -

Consideraciones geomecánicas.-

Según los resultados de laboratorio del material extraído, nos indica que estos materiales

son de buena calidad para los fines de construcción del puente. A diferencia del material

fluvial que está en contacto por las aguas del río Marte, estos se encuentran

contaminados por sustancias de origen minero, el material de la cantera fue depositado

cuando no existía actividad minera, por lo tanto están libres de esta contaminación.

Tipo de Explotación.-

Para explotar estos materiales, se pueden realizar por medios convencionales utilizando

zarandas. Será necesario el empleo de un tractor sobre oruga para la acumulación y de

cargador frontal.

Usos.-

Los materiales se podrán utilizar agregados de concreto, relleno principalmente.

Volumen.-

El volumen de estos materiales inconsolidados es abundante, teniendo grandes reservas

geológicas, que va a satisfacer las necesidades constructivas del puente, en dicha cantera se

proyecta obtener un volumen aproximado de 70 000 m3.

Propietario.-

El propietario de esta cantera de agregados es Inversiones Trans Maradona Futball

Club E.I.R.L.

Concreto.-

Piedra chancada = 30 %

Agregado fino zarandeado = 70%

En las Tablas 14, 15, 16 y 17, se muestran los resultados de calidad de agregados para la

cantera y también se presenta los planos de geología local, vista en planta y secciones

transversales se muestran en los planos P-05, P-09, P-10 y P-11.

- 59 -

6.2 Cantera de material Clasificado para los Terraplenes

Ubicación.- La cantera para los Terraplenes, se ubica en la margen derecha del río

Marte, al Oeste de la ciudad de Fumarola.

Políticamente pertenece al distrito de Pato Chico, provincia de Fumarola, región Dresden

Se ubica en las coordenadas UTM: 0000.2, 0000.56, Su ubicación es muy cercana a la

Cantera Maradona Futball Club, teniendo su características

geológicas similares. Se encuentra una altitud promedio de

3215msnm.

Acceso.-

Para acceder a la Cantera Informal, se utiliza la carretera asfaltada que va de Fumarola a

Pato Chico, empleándose un promedio de 30 min de tiempo.


Esta cantera está conformada por materiales inconsolidados de origen aluvial. Constan de

bancos de conglomerados, arenas y arcillas. Los conglomerados están conformados por

cantos bien redondeados hasta 30 cm. de diámetro de origen polimíctico, predominando los

clastos de caliza, arenisca y de cuarcita. Las arenas se intercalan con los bancos de

conglomerados presentándose también de forma lenticular, asociada a arcillas.

Los rasgos fisiográficos donde se ubica esta cantera corresponden a terrazas de origen

fluvial, encontrándose estas terrazas a ambas márgenes del río Marte. Los depósitos

acarreados por el río más antiguo corresponden a estas terrazas, y los más modernos son

depósitos de origen fluvial.


Según los resultados de laboratorio del material extraído, nos indica que estos materiales

son de buena calidad para los fines de construcción del puente. A diferencia del material

fluvial que está en contacto por las aguas del río Marte, estos se encuentran

contaminados por sustancias de origen minero, el material de la cantera fue depositado

cuando no existía actividad minera, por lo tanto están libres de esta contaminación.

- 60 -


Para explotar estos materiales, se pueden realizar por medios convencionales utilizando

zarandas. Será necesario el empleo de un tractor sobre oruga para la acumulación y de

cargador frontal.

Usos.-

Los materiales se podrán utilizar agregados de concreto, relleno principalmente.

Volumen.-

El volumen de estos materiales inconsolidados es abundante, teniendo grandes reservas

geológicas, que va a satisfacer las necesidades constructivas del puente, en dicha cantera se

proyecta obtener un volumen aproximado de 55 000 m3.

Propietario.-

El propietario de esta cantera, es de la comunidad

Relleno Clasificado

Material para conformación de terraplén

En la Tabla 18, se muestra los resultados de compactación y CBR, efectuados en la margen

derecha e izquierda del futuro puente Fumarola, también se presenta los planos de geología

local, vista en planta y secciones transversales se muestran en los planos P-06, P-

12, P-13 y P-14.

6.3 Cantera de Rocas -

Futbilística

Ubicación.- La cantera Futbilística se ubica en margen izquierda del río Marte, muy cerca

de carretera asfaltada que de Fumarola a Moscú.

Políticamente pertenece al anexo de Futbilística, distrito de Huayucachi, provincia

de

Fumarola.

Se ubica en las coordenadas UTM: 0000.87, 0000.45

A una altitud promedio de 8,300 msnm.

Acceso.-

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Para acceder a la Cantera Futbilística, se utiliza la carretera asfaltada que va de Fumarola

a Moscú, empleándose un promedio de 50 min de tiempo.


Esta cantera está conformada por rocas calizas, que afloran masivamente en este sector.

Los rasgos fisiográficos donde se ubica esta cantera corresponden a un cerro con ladera de

pendiente moderada.

La roca caliza parte de la Formación Aguilar de edad geológica Jurásico – Liásico, que

afloran extensamente en este sector. Las calizas se encuentran estratificadas con rumbo N

315° y buzamiento de 35° SO, como promedio, el espesor de los estratos superan

mayormente un metro.


Se realizó mediciones de sus propiedades geomecánicas, que nos da un RMR de 54, que

nos indica una roca de calidad buena. Se aprecia que la roca no presenta intemperismo

supérgeno, encontrándose con poco fracturamiento.


La roca se explotará a través de banquetas en el talud, debido a la dureza de la roca, se

deberá emplear explosivos. La cantera tiene trochas carrozables hasta el mismo lugar de

extracción, además para el transporte a la obra del puente, cuenta con una carretera

asfaltada. Se debe tener presente que esta roca ya ha sido explotada en parte,

encontrándose en la cantera manifestaciones del laboreo anterior.

Usos.-

La roca se podrá utilizar para construcción de muros de defensa rivereña, obras de arte,

cimentación del puente, y si es el caso sirve para elaborar piedra chancada para agregados

de concreto.

Volumen.-

El volumen de estas rocas calizas es abundante, teniendo grandes reservas, va a satisfacer

las necesidades constructivas del puente, en dicha cantera se proyecta obtener un volumen

aproximado de 15 000 m3.

Propietario.-

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En el momento de la inspección, no se estaba trabajando la cantera, por comentarios de los

lugareños, nos informaron que la comunidad de Futbilística, es la propietaria de la cantera.

En las Tablas 19 y 20, se muestran los resultados de calidad de las rocas para la cantera y

también se presenta los planos de geología local, vista en planta y secciones transversales

se muestran en los planos P-07, P-15, P-16 y P-17.

6.4 Fuentes de Agua

La fuente de agua más cercana a la obra, es el propio río Marte, por lo que se ha

recogido una muestra para realizar los ensayos químicos necesarios para garantizar su

empleo.

Las concentraciones de estos elementos en proporciones nocivas, aparecen en la Tabla 27.

La fuente de esta información corresponde a las recomendaciones del ACI (Comité 318-

83) en el caso de los sulfatos presentes en el agua y a la experiencia en los otros casos.

De los resultados del análisis químico que se presenta en el Anexo 6.0, se puede observar

una concentración de sulfatos igual a 1071 ppm, el cual está en el tipo de exposición

moderada.

En la Tabla 21 se presenta los resultados del análisis químico realizado a una muestra de

agua del río.

- 63 -

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los planos topográficos correspondientes a las zonas de estudio y el levantamiento de

la ubicación y las cotas de los puntos de ensayos geofísicos realizados, fueron

proporcionados por el solicitante. Esta información es necesaria para una correcta

interpretación de los ensayos geofísicos y para finalmente recomendar los niveles de

cimentación de los elementos que componen la subestructura del puente.

Geomorfología Local

Talweg

Esta sub unidad geomorfológica, se observa en el curso de agua más profundo del río

Marte, está ubicada en el medio del lecho del río. Normalmente contiene agua todo el

año, encontrándose materiales inconsolidados de diferente granulometría,

predominando los cantos rodados.

Playas inundables

El valle del río es amplio, presenta varias playas de preferencia en la margen derecha

en épocas de estiaje. En temporadas de lluvias estas playas son inundables.

Islas

Se observan islas en el cauce del río, preferentemente en la margen izquierda. No son

de gran tamaño, estando conformados por material fluvio aluvial, que han sido

parcialmente trastocados por actividad antrópica.

Acantilados

En ambas márgenes del río, se observan paredes verticales de poca altura, siendo más

notorio en la margen izquierda, que puede tener 10 m de desnivel; en la margen

derecha las paredes son de menor altura no sobrepasando los 2 m. Estas elevaciones

son consecuencia de la acción erosiva del río, que ha retrabajado los materiales

aluviales conformando terrazas. El estribo izquierdo se ubica más cerca del acantilado

de la terraza aledaña.

Planicies

- 64 -

En este tramo del río Marte, ha formado un amplio valle, habiendo tenido a lo largo del

tiempo de su evolución, varios cursos de agua del tipo meandriforme, habiendo

acarreado materiales que los ha depositado en todo su valle.

Los materiales depositados a lo largo de su amplio valle, forman extensas planicies,

que conforman terrazas fluviales. En estas planicies se encuentra la ciudad de

Fumarola (margen izquierda), el resto es ocupada en campos de cultivo y poblados.

Parte de los accesos del puente van a ser construidos en esta sub unidad

geomorfológica.

Cursos de aguas menores

Se observan pequeños riachuelos provenientes de quebradas que drenan en el río Marte,

de preferencia en la margen izquierda. Parte de estos riachuelos son utilizados como

desagües de las aguas servidas de la población aledaña. Uno de estos desagües se

encuentra muy próximo al estribo izquierdo del futuro puente.

Litología local

Depósitos fluviales

Son los materiales más recientes, acarreados por el río Marte, se encuentran

preferentemente el talweg. Consisten el materiales inconsolidados conformadas por

cantos rodados de tamaños heterométricos observados mayormente en la parte superior,

estos cantos rodados están acompañados por grava y arena.

Depósitos fluvio – aluviales

Están constituidos por materiales fragmentarios de tamaños heterométricos y de origen

polimícticos. Todos han sido transportados por el río, que también ha recogido

materiales aportados por ríos y quebradas que desembocan el río Marte. El espesor de

estos materiales en este tramo del río es grande, no habiéndose encontrado roca

maciza a profundidad por los diferentes métodos de empleados.

Sobre estos materiales se va a cimentar el puente y construir parte de sus accesos. Estos

materiales están siendo actualmente explotados como áridos de construcción de forma

artesanal, pero no son muy recomendables debido a la contaminación por actividad

minera y biológica de las aguas del río.

Terrazas fluviales

- 65 -

Son de origen fluvial de edad del Cuaternario, conformada por materiales aluviales y

glaciares que fueron depositados por el río en diferentes etapas. Las terrazas nos

sugieren que estos terrenos tuvieron levantamientos por tectonismo que dio como

resultado que el río retrabaje los depósitos aluviales que el mismo los había depositado,

para recobrar el nivel de su cauce.

Sobre estas terrazas se ha construido la ciudad de Fumarola, pueblos menores y

campos de cultivo. También se aprovecha sus materiales para ser explotados para

obtener materiales de construcción.

Geodinámica Externa

Áreas inundables

El valle del río Marte en este sector es amplió. Presenta áreas de inundación que en

épocas de vaciante inundan el valle, pudiendo ser más álgidas en temporadas de lluvias

excepcionales. Se aprecia mejor las áreas inundables en la margen derecha del río,

condiciones que hay que tomar en cuenta al diseñar el puente y sus accesos en esta

margen.

Erosión de riveras

Donde se va a construir el puente, el río Marte presenta un gran caudal y buena

velocidad del agua. La erosión que causa el río se aprecia mejor aguas arriba del puente

en la margen derecha, ahí se observa que la terraza fluvial está siendo erosionada pero

de manera muy acentuada.

Como parte de los estudios geofísicos, se han realizado ensayos de refracción sísmica y

sondajes MASW y MAM para determinar los perfiles sísmicos del terreno de

cimentación. Los ensayos consistieron en la medición de la velocidad de propagación

de las ondas P, para determinar el perfil sísmico estratigráfico del terreno, y ensayos

MASW y MAM para determinar las velocidades de propagación de las ondas S. Para la

zona del eje del Puente Fumarola se realizaron 336 m de ensayos de refracción

sísmica distribuidos en cinco líneas, 577 m de ensayos MASW distribuidos en catorce

líneas y 1000 m consistentes en un sondaje MAM, correspondiendo para el puente

Fumarola y la cantera de Roca Futbilística.

En base a los registros de las calicatas, los ensayos de refracción sísmica, los ensayos

MASW y MAM, y de los resultados de laboratorio realizados para el presente estudio,

se han definido, el perfil geotécnico inferido, para el estribo y el pilón derecho, se

considera el primer estrato hasta una profundidad de 8.0 m, compuesto por depósito

- 66 -

fluvial suelto a medianamente compacto, luego el segundo estrato hasta una

profundidad promedio de 20.0 m, está compuesto por un depósito fluvial

medianamente compacto y luego continua el tercer estrato a partir de los 20.0 m,

corresponderían a un depósito fluvial compacto. También se ha definido para el estribo

y pilón izquierdo que corresponde a un primer estrato hasta una profundidad de 10.0 m,

compuesto por un depósito fluvial suelto a medianamente compacto, luego el segundo

estrato hasta una profundidad promedio de 20.0 m, compuesto por un depósito fluvial

medianamente compacto y a partir del cual inicia el tercer estrato que corresponde a un

depósito fluvial compacto.

Los ensayos de refracción sísmica, MASW y MAM son análisis indirectos que tienen

un grado de aproximación aceptable, sin embargo requieren de algunas verificaciones

mediante perforaciones para determinar su grado de precisión.

La exploración geotécnica consistió en la excavación de 18 calicatas, dos trincheras y 8

densidades de campo en el eje longititudinal del puente.

La Capacidad de Carga Admisible del Grupo de Pilotes, se ha definido a partir de un

pilote excavado para mayor detalle se resume en los cuadros siguientes los resultados

de los análisis con las diferentes metodologías:

Método de Ecuación Converse - Labarre


3 x 2

Estribos 0.9 734.98

1.2 990.76

6 x 4

Pilones 0.9 2796.42

1.2 3749.83

Método de Ecuación de Los Ángeles Group Action


3 x 2

Estribo 0.9 797.92

1.2 1075.59

6 x 4

Pilones 0.9 3055.24

1.2 4096.91

Método de Ecuación de Feld


3 x 2 Estribo 0.9 744.45

- 67 -

1.2 1003.52

6 x 4

Pilones 0.9 3399.61

1.2 4558.69

En cuadros presentados se ha corregidos por el factor de eficiencia, lo cual se presenta

el resumen siguiente:

Resumen de valores de eficiencia de grupos de pilotes

Estructuras Método Diámetro Eficiencia

Estribos


1.2 0.76


1.2 0.83

Feld 0.9 0.77

1.2 0.77

Pilones


1.2 0.68


1.2 0.74

Feld 0.9 0.82

1.2 0.82

Para el cálculo de los asentamientos se ha considerando un agrupamiento de pilotes

excavados, mediante la metodología de Skempton que presentan los valores más

críticos, alcanzando un valor máximo de deformación de 41.72 cm para los pilones, sin

embargo, dada la conformación predominantemente de suelos granulares, se considera

que el asentamiento estimado ocurriría durante la etapa constructiva.

Para complementar los ensayos por métodos geofísicos, se recomienda realizar

perforaciones diamantinas, en los estribos y pilones.

Se recomienda realizar pruebas de carga para verificar la capacidad portante de los

pilotes.

En el análisis de amplificación sísmica, puede apreciarse el efecto de amplificación que

ocurre a nivel de máxima aceleración de suelo (PGA) desde un valor de 0.30g en la

base, a un máximo de 0.37 g en la superficie, para el sismo de 1974, y 0.41g para el

sismo del 2001. Considerando un valor promedio, el PGA tendría un valor de 0.40g, lo

cual corresponde un factor de amplificación del PGA en un valor de 1.3. Cabe recordar,

que de acuerdo a la Norma E-030, el valor de aceleración sísmica para un sismo de

diseño en esta zona sísmica corresponde a 0.30g, sin embargo, esta aceleración no

- 68 -

considera el efecto de sitio de la zona de estudio, efecto que si está reflejado en el valor

del PGA obtenido mediante el análisis de amplificación. En ese sentido, se recomienda

considerar como aceleración sísmica de diseño en superficie el valor de 0.40g.

En el caso de utilizar métodos pseudo-estáticos para el diseño de los muros y taludes, se

estila utilizar un valor de coeficiente sísmico variable entre 1/2 y 2/3 de la aceleración

máxima de diseño (PGA). En el presente estudio se recomienda utilizar un coeficiente

sísmico equivalente al 50% de la aceleración máxima, el cual está basado en el trabajo

realizado por Hynes-Griffin y Franklin (1984). En consecuencia, para la zona de

emplazamiento del Puente Fumarola, se recomienda usar un valor de coeficiente

sísmico de α=0.20 el cual corresponde al 50% del promedio de los valores de PGA

obtenidos por los eventos sísmicos considerados mediante el análisis de amplificación

sísmica. Asimismo, de acuerdo a los resultados obtenidos, el periodo fundamental para

el perfil del suelo presente en la zona de estudio corresponde a 0.70 s con un valor de

amplificación promedio de 3.6 en este periodo. Debido a las características del depósito

de material de mediana compacidad, podría producirse un gran nivel de amplificación

para eventos sísmicos de periodo largo, es decir aquellos cuyo epicentro se encuentra

considerablemente alejado. En ese mismo sentido, estructuras con periodos naturales

de aproximadamente 0.70 s, emplazadas sobre el área de estudio, estarían expuestas a

una mayor solicitación sísmica debido al fenómeno de resonancia.

CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

Cantera de Agregados - Maradona

Futball Club

Esta cantera está conformada por materiales inconsolidados de origen aluvial. Consta

de bancos de conglomerados, arenas y arcillas. Los conglomerados están conformados

por cantos bien redondeados hasta 30 cm. de diámetro de origen polimíctico,

predominando los clastos de caliza, arenisca y de cuarcita. Las arenas se intercalan con

los bancos de conglomerados presentándose también de forma lenticular, asociada a

arcillas. Para explotar estos materiales, se pueden realizar por medios convencionales

utilizando zarandas. Será necesario el empleo de un tractor sobre oruga para la

acumulación y de cargador frontal. Se proyecta obtener un volumen aproximado de 70

000 m3.

Material Clasificado para los Terraplenes

Dicha cantera se encuentra muy cerca de la Cantera de agregados Maradona Futball

Club, lo cual tiene semejanza en las características geotécnicas. Se proyecta obtener un

volumen aproximado de 55 000 m3.

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Cantera de Rocas - Futbilística

La roca caliza parte de la Formación Aguilar de edad geológica Jurásico –

Liásico, que afloran extensamente en este sector. Las calizas se encuentran

estratificadas con rumbo N 315° y buzamiento de 35° SO. Con el ensayo geofísico en

la cantera, se ha inferido el primer estrato que presenta valores de velocidad de

propagación de ondas S (Vs) entre 360 m/s y 530 m/s, hasta una profundidad de 4.5 m.

Estratigráficamente este estrato está conformado por un material coluvial compacto. Y

en el segundo estrato presenta valores de velocidad de propagación de ondas S (Vs)


corresponderían a una roca fracturada a medianamente fracturada. La roca se explotará a

través de banquetas en el talud, debido a la dureza de la roca, se deberá emplear

explosivos. Se proyecta obtener un volumen aproximado de 15 000 m3.

Fuente de Agua

La fuente de agua más cercana a la obra, es el propio río Marte. Los resultados de los

ensayos químicos realizados a una muestra de agua del “Río Fumarola”,

presentan valores que no limitan su uso como fuente de agua para la elaboración del

concreto con cemento Pórtland Tipo I.

Las conclusiones y recomendaciones del presente informe son aplicables sólo y

exclusivamente para el área en estudio.

Determinación de Profundidad de Cimentación 2

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