ESTUDIO DE MÉCANICA DE SUELOS CON FINES DE

AFIRMADO

“MANTENIMIENTO EN LAS CALLES DE LA COMUNIDAD NATIVA DE SAMPANTUARI

DEL DISTRITO DE KIMBIRI -LA CONVENCION -CUZCO”

1.0 GENERALIDADES

1.1 Antecedentes

El presente Informe Técnico se refiere al Estudio de Mecánica de Suelos con fines de

Asfaltado para el proyecto “MANTENIMIENTO EN LAS CALLES DE LA COMUNIDAD

NATIVA DE SAMPANTUARI DEL DISTRITO DE KIMBIRI -LA CONVENCION -CUZCO” se

realiza a solicitud del Ing. Proyectista. Se refiere específicamente a la investigación

efectuada en el subsuelo del terreno destinado para mejoramiento con afirmado de las

calles de Comunidad Nativa de Sampantuari :

1.2 Objetivos del Estudio

El objetivo de estudio de suelos es conocer las características y condiciones de los suelos

que forman la base, explanaciones y terreno de rodadura. Para tal fin se llevó a cabo

trabajos de campo, ensayos de laboratorio y trabajos de gabinete para determinar las

características generales de los suelos que integran la vía y que servirán para el diseño de

Asfaltado.

1.3 Ubicación de la Zona de Estudio

La zona del presente estudio se encuentra ubicada en las Calles de la Comunidad Nativa de

Sanpantuari del Distrito de Kimbiri de la Provincia la Convención y Departamento de

Cusco.

1.4 Clima y Altitud

La zona de estudio se encuentra a una altitud de 750 m.s.n.m. aproximadamente el clima

predominante durante el año es normalmente Cálido Tropical.

1.5 Características del Proyecto

El Proyecto contempla la Mejoramiento con Afirmado de las Calles: AV. DAMIAN FUNDADOR

0+000-0+284.81, AV. OTINKAMI CENTRAL 0+000-0+289.81, AV. EONITONKI 0+000-0+274.5, AV. ASHANINKA

0+000-0+200, JR. EROTI LORO CORONADO 0+000-162.92, JR. FLECHA CHACORI 0+000-0+162.92, JR. YAYNA

0+000-146.46, JR. MANTTI 0+000-0+186.48, AV. MANCORI 0+200-0+406.50

2.0 GEOLOGIA Y SISMICIDAD

2.1 Geología

De acuerdo a la Carta Geológica de INGEMMET corresponde al cuadrángulo 27-ñ Cusco,

las formaciones geológicas en su mayoría están constituidas por coberturas coluviales;

estos suelos están formados por gravas y arenosas- Arcillos-limosas de la descomposición

y araste de material organico.

2.0 Investigaciones Realizadas

Para el estudio de suelos se realizó trabajos de exploración de campo como la excavación

de calicatas, extracción de muestras respectivas de los y determinación de características

físicas de los materiales, lo cual permitió describir el tipo de suelo predominante, realizar

ensayos de laboratorio para determinar las características físico-mecánicas requeridas

para clasificar correctamente los suelos y realizar el análisis de capacidad de soporte del

terreno y CBR para definir el espesor del Afirmado.

4.0 TRABAJOS DE CAMPO

Los trabajos del campo realizados fueron los siguientes:

Reconocimiento del área y exploración del terreno natural existente mediante

excavaciones manuales a cielo abierto o calicatas, para este proyecto se realizaron

tres calicatas convencionalmente en la zona designada (ver plano de ubicación de

calicatas en Anexos), alcanzando las profundidades de:

CALICATA PROFUNDIDAD PROGRESIVA

C-1 1.20m 0+200 AV. MANCORI

C-2 1.20m 0+112 AV. EONITONKI

C-3 1.200m 0+190 AV. DAMIAN FUNDADOR

Las calicatas se realizaron con excavación manual, de la cual se obtuvieron

muestras alteradas por cada estrato de cada una de las calicatas, como se indica en

la tabla N°1 y el Anexo. Con su respectivo registro estratigráfico, cuales se

presentan en el Anexo.

Se identificaron los diferentes estratos en cada una de las excavaciones y se

obtuvieron muestras disturbadas representativas que fueron llevadas a los

laboratorios de JKEMSCA S.A.C para efectuar ensayos de sus características físicas

y ensayos especiales.

5.0 ENSAYO DE LABORATORIO

Con las muestras del suelo que se obtuvieron de las excavaciones se realizaron los ensayos

de laboratorio de Mecánica de Suelos, Concreto y Asfalto con los cuales se identificaron los

suelos y se determinaron sus propiedades de capacidad de soporte.

Los ensayos se realizaron siguiéndolas Normas establecidas por American Society for

Testing Materials (ASTM) de los Estados Unidos de Norte América y las Normas de MTC y

NTP, los cuales son:

Análisis Granulométrico Norma ASTM D-422

Límites de Atterberg (límite líquido y plástico) Norma ASTM D-4318

Clasificación de Suelos, sistemas SUCS y sistema ASSHTO Norma ASTM D-2487

Contenido de Humedad Norma ASTM D-2216

Próctor Modificado Norma ASTM D-1557

Relación de Soporte de California-CBR Norma ASTM D-1883

El resumen de los resultados de los ensayos de laboratorios se muestra en las tablas N°1 y

2 del ANEXO. Las muestras no analizadas en el laboratorio se han clasificado con pruebas

sencillas de campo y observación visual.

6.0 PERFIL ESTRATIGRÁFICO

En base a la información obtenida de los trabajos de campo (Calicata), observación visual

de las excavaciones y de los ensayos de laboratorio, se han establecido los perfiles

estratigráficos (se muestra en el anexo), el cual se describe como:

6.1 Descripción del Subsuelo:

Calicata C-1

El subsuelo en este sector está conformado por:

Superficialmente desde 0.00m hasta la profundidad de 0.25m está conformado por

material orgánico de relleno de color gris oscuro, esta capa debe ser sustituida por

material clasificado (Material de Afirmado) porque no es adecuada para la sub rasante del

Afirmado. De 0.25 a 1.20 m está conformado por arena Arcillosa “SC” de color marón y

mostaza oscuro, con 73.27%de finos, 26.73% de arena, mediante húmedos, son suelos

plásticos. Estos suelos se encuentran semicompactos, el tipo de suelo se muestra

claramente en la foto N°01.

Calicata C-2

El subsuelo en este sector está conformado por:

Superficialmente desde 0.00m hasta la profundidad de 0.15m está conformada por

material orgánico, esta capa debe ser sustituida por material clasificado (Material de

Afirmado) porque no es adecuada para la sub-rasante del pavimento. De 0.15 a 1.2m está

conformado por arena limosa “SC” de color marón y mostaza oscuro, con 75.52%de finos,

24.48% de arena, son suelos no plásticos, con presencia de bolonerias. Estos suelos se

encuentran semi-compactos, el tipo de suelo se muestra claramente en la foto N°02 y 03.

Calicata C-3

El subsuelo en este sector está conformado por:

Superficialmente desde 0.00m hasta la profundidad de 0.40m está conformada por

material de relleno de color gris con presencia de plásticos, telas, etc., esta capa debe ser

sustituida por material clasificado (Material de Afirmado) porque no es adecuada para la

subrasante del pavimento. De 0.40 a 1.0 m está conformado por arena Mal graduada con

Limo “SP-SM” de color marón y mostaza oscuro, con 4.31%de grava, 6.14%de finos (Limo

y Arcilla), Mediante húmedos, son suelos no plásticos, con presencia de bolonerias. Estos

suelos se encuentran semi-compactos, el tipo de suelo se muestra claramente en la foto

N°04 y 05.

6.2 Descripción de la Subrasante

La subrasante en su totalidad está conformada por Arena Arcillosa de alta a mediana

plasticidadde consistencia semisuelta con humedades naturales que varían 24% a 32%

De acuerdo a los resultados del ensayo del laboratoriorealizado al material de la

subrasantede la calicata C-1/M-2, extraída a una profundidad de 0.25m a 1.2 m, se obtiene

el CBR de diseño:

CBR al 95% de la M.D.S=8.00%

CBR al 100% de la M.D.S=14.8%

Además teniendo en cuenta los cuadros N°01, 02, 03 que se muestra a continuación, se

considera que la subrasante, tiene un Grado de Compactación REGULAR, para este tipo

de suelo.

CBR Clasificación Usos Sistema de Clasificación

GeneralUnificado AASHTO

0-3

3-7

7-20

20-50

>50

Muy pobre

Pobre a regular

Regular

Bueno

Excelente

Subrasante

Subrasante

Sub-base

Base, subbase

Base

OH,CH,MH,OL

OH,CH,MH,OL

OL,CL,ML,SC,SM,SP

GM,GC,W,SM,SP

GW,GM

A5,A6,A7

A4,A5,A6,A7

A2,A4,A6,A7

A1b,A2-5,A3,A2-6

A1-a,A2-4,A3

Cuadro N°01: Clasificación del suelo para infraestructura de PavimentosCBR Clasificación cualitativa del suelo Uso

2-5 Muy mala Subrasante5-8 Mala Subrasante8-20 Regular Subrasante20-30 Regular-Buena Subrasante30-60 Excelente Sub-base60-80 Buena Base80-100 Excelente Base

CuadroN°02: Tabla de clasificación y uso del suelo según el valor de CBR (Fuente: Assis A. 1988)

Se recomienda que sea necesario considerar:

Se recomienda emplear una capa de 0.20m de material de Base Granular

Se recomienda que toda Zanja y/o desnivel existente debe ser rellenado con

material seleccionado y compactado en capas sucesivas, hasta llegar al nivel de la

subrasante.

El Material de Base Granular, debe ser seleccionado, el cual será colocado y

compactado en capas sucesivas, debiendo lograrse que el grado de compactación a

nivel de subrasante y Sub-base sea mayor o igual a 95% de la máxima densidad

seca y a nivel de base mayor o igual a 100% de la máxima densidad seca en

Pavimentos, obtenida para dicho material mediante el ensayo Proctor Modificado

(Norma ASTM D-1557) y Densidades de Campo (Norma ASTM D-1556)

6.2.1 Material de Base

Deberán ajustarse a las siguientes especificaciones de calidad:

(a.1) Granulometría

La composición final de la mezcla de agregados presentará una granulometría continua y

bien graduada (sin inflexiones notables) y según uno de los requisitos granulométricos

que se indican en la Tabla B-1. Para las zonas con altitud de 3000 m.s.n.m.se deberá

seleccionar la gradación “A”.

Tabla B-1: Requerimientos Granulométricos para Base Granular

TamizPorcentaje que pasa en Peso

Gradación A Gradación B Gradación C Gradación D

50mm (2”) 100 100 ----- ------

25mm(1”) ------ 75-95 100 100

9.5mm(3/8”) 30-65 40-75 50-85 60-100

4.74mm(N°4) 25-55 30-60 35-65 50-85

2.0mm(N°10) 15-40 25-45 25-50 40-70

4.25um(N°40) 8-20 15-30 15-30 25-45

75um(N°200) 2-8 5-15 5-15 8-15

Fuente: ASTM D- 1241

El material de Base Granular deberá cumplir además con las siguientes características

físico-mecánicas y químicas que a continuación se indican:

Valor Relativo de Soporte, CBR(1)Tráfico Ligero y Medio Min.80%

Tráfico Pesado Min. 100%

La curva de degradación “A” deberá emplearse en zonas cuya sea igual o superior a

3000m.s.n.m

Para prevenir segregaciones y garantizar los niveles de compactación y resistencia

exigidos por la presente especificación, el material que produzca el Contratista deberá dar

lugar a una curva granulométrica uniforme, sensiblemente paralela a los límites de la

franja por utilizar, sin saltos bruscos de la parte superior de un tamiz a la inferior de un

tamiz adyacente o viceversa.

(a-2) Agregado Grueso

Se denomina así a los materiales retenidos en la malla N° 4, los que consistirán de

partículas pétreas durables y trituradas capaces de soportar los efectos de manipuleo,

extendido y compactación sin producción de finos contaminantes.

Deberán cumplir las siguientes características:

Tabla B-2: Requerimientos Agregado Grueso

EnsayoNorma

MTCNormaASTM

Norma AASHTO

RequerimientosAltitud

< menor de 3000m.s.n.m

≥ 3000m.s.n.m

Partículas con una cara fracturada

MTC E210 D 5821 80% min. 80% min.

Partículas con dos caras fracturadas

MTC E 210

D 5821 40% min. 50% min.

Abrasión Los Ángeles MTC E 207

C 131 T 96 40% máx. 40% máx.

Partículas chatas y Alargadas (1)

MTC E 221

D 4791 15% máx. 15% máx.

Sales solubles Totales MTC E 219

D 1888 0.5% máx. 0.5% máx.

Pérdida con Sulfato de Sodio

MTC E 209

C 88 T 104 12% máx.

Pérdida con Sulfato de Magnesio

MTC E 209

C 88 T 104 18% máx.

(a-3) Agregado Fino

Se denominará así a los materiales pasantes a la malla N°4.

Tabla B-3: Requerimientos Agregado Fino

Ensayo

Norma Requerimientos

< 3000 m.s.n.m. >3000 m.s.n.m.

Índice Plástico MTC E 111 4% máx. 2% máx.

Equivalente de arena MTC E 114 35% min. 45% min.

Sales Solubles totales MTC E 219 0.55%máx 0.5%máx.

Índice de Durabilidad MTC E 214 35% min. 35% min.

6.3 Nivel Freático

En la zona de estudio no se encontró presencia de nivel freático, en ninguna de las

calicatas.