UNIVERISIDAD PRIVADA DE TACNAFAING - EPICGEOLOGIA APLICADAALTOAL
PROYECTO DE INVESTIGACION:ESTABILIDAD DE TALUD DISTRITO DE CIUDAD
NUEVA POCOLLAY EN LA ASOCIACIN BARRANQUILLO - ALTO BERLN
TACNA, AGOSTO DEL 2014 MDMDAA
ALUMNOS:Luis Cama TiconaSimen Salamanca Choque William Frank
Paco PaccoTUTORA:Ing. Carmen Roman Arce
INTRODUCCION
En los ltimos aos debido al incremento catico de la poblacin en
la ciudad de Tacna debido a la migracin que llegaron a establecer a
esta ciudad como su nuevo hogar y por falta de residencia han
llegado habitar esa zona sin conocimiento ni gua de que dicho lugar
es de muy mala calidad para poder establecerse y construir
viviendas, eso lleva a que se tome conciencia y se hagan estudios
respectivos para reducir los factores antrpicos.
Tacna en ese sentido, tiene como los peligros ms importantes,
adems de su riesgo ssmico, la desertificacin y su vulnerabilidad a
los riesgos de avenidas de ros casi secos, desde hace cientos de
aos. Es una de las ciudades ms vulnerables en esos aspectos,
estando, por ello la importancia de incidir en ese problema con una
propuesta que permita enfrentar en mejores condiciones ese
problema.
La zona de estudio por ser de material de ceniza volcnica no es
una zona para poder ser habitada ya que segn los estudios
realizados por los especialistas en geologa y geotecnia se demostr
con anlisis y experimentos tanto fsicos y qumicos de las
propiedades de los suelos.
El distrito de cuidad nueva se ubicada en la mencionada zona.
Los estudios geotcnico de suelos areno limoso de baja capacidad
portante de 0.25 a 1.00 kgs/cm2. Mediante el presente proyecto se
quiere llegar a conocer el factor de seguridad del talud.
MEMORIA DESCREIPTIVA
DATOS GENERALES
1.1 Titulo Estabilidad de Talud distrito de Ciudad Nueva
Pocollay en la Asociacin Barranquillo - Alto Berln1.2 rea de
investigacin El rea de estudio de investigacin se encuentra
ubicada: Departamento: Tacna Provincia: Tacna Distrito: Pocollay
lmite con distrito de ciudad nueva Lugar y ubicacin: Asociacin el
Barranquillo y Asociacin Alto Berln
1.3 Autor del proyectoEstudiante de ingeniera civil de la
universidad privada de Tacna LUIS CAMA TICONA SIMEON SALAMENCA
CHOQUE WILLIAMS FRANK PACO PACO1.4. Fecha de la presentacin del
proyecto A cargo nuestra docente Ingeniera Carmen Romn
ESTRUCTURA
2.1PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1.1 DESCRIPCIN DE LA REALIDAD
PROBLEMTICA
En los ltimos aos debido al incremento catico de la poblacin en
la ciudad de Tacna debido a la migracin que llegaron a establecer a
esta ciudad como su nuevo hogar y por falta de residencia han
llegado habitar esa zona sin conocimiento ni gua de que dicho lugar
es de muy mala calidad para poder establecerse y construir
viviendas, eso lleva a que se tome conciencia y se hagan estudios
respectivos para reducir los factores antrpicos.
2.1.2 ANTECEDES TERICOS
De acuerdo con la historia ssmica de Tacna, en los ltimos aos
han ocurrido terremotos que en ms de una ocasin causaron la
destruccin total de la ciudad, como el ocurrido el 13 de agosto de
1868. El ltimo evento ssmico de gran magnitud que afect a la ciudad
ocurri el 23 de junio del 2001 (VII grados en la escala de Mercalli
Modificada).
Numerosos expertos en sismologa opinan que este sismo no excluye
a la zona sur del Per y norte de Chile del gran silencio ssmico que
los involucra; y es por eso que esta zona es de alta prioridad para
efectuar estudios de prediccin ssmica y para realizar acciones de
prevencin y planificacin de desastres. Desde el ltimo evento ssmico
de gran magnitud que afect la ciudad de Tacna el ao de 1868, han
transcurrido 136 aos, tiempo durante el cual se ha acumulado
suficiente energa para producir un sismo de magnitud mayor de
7.
De acuerdo con perodo de retorno estimado para este sector de
Amrica del Sur, la regin Tacna - Arica se encuentra ad portas de un
sismo de gran magnitud. Los efectos negativos de un sismo de tales
caractersticas, seran catastrficos en la actividad socioeconmica de
la regin y el pas. La Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann,
a travs del Instituto de Investigacin Ssmica y Geotecnia,
comprometido con el estudio de los desastres naturales, viene
monitoreando la sismicidad de la regin, con la finalidad de definir
las zonas sismo gnicas y las frecuencias ssmicas de la regin;
resultados que permiten ir conociendo su comportamiento ssmico y el
efecto sobre los suelos y materiales de asentamiento de las obras
de ingeniera.
2.1.3 Definicin del problema principal y especfico
Debido al crecimiento poblacional y el aumento de carga de las
estructuras sobre el suelo, las estructuras ubicadas sobre el talud
y debajo de ellas existentes estn sometidos a riesgos en caso falle
este, para lo cual se har un anlisis de la estabilidad del
talud.
2.2. FINALIDAD Y OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 2.2.1 Finalidad
La finalidad del presente estudio es analizar la estabilidad del
talud ubicado en el distrito Ciudad Nueva Pocollay en la Asociacin
Barranquillo Alto Berln.
2.2.2 Objetivo general Hacer un anlisis de Estabilidad de un
Talud ubicado en distrito de Ciudad Nueva Pocollay en la Asociacin
Barranquillo Alto Berln.
2.2.3 Objetivo Especficos
Conocer los estratos geolgicos y los estados en que se
encuentran para la futura construccin en la zona por su incremento
poblacin.
Reconocimiento, anlisis de las causas y factores que ocasionan
la inestabilidad en los suelos y taludes.
Obtener la capacidad portante de la zona para la futura
construccin de vivienda urbana.
2.3. Fundamentos tericos de la investigacin2.3.1 Marco
histrico
El terremoto del sbado 23 de junio de 2001, tuvo un fuerte
impacto en la ciudad comercial, gran parte de los edificios nuevos
de mltiples pisos en los distritos de Ciudad Nueva y Alto de la
Alianza se desmoronaron, las redes de agua y otros servicios de la
ciudad quedaron muy daados. Gran parte de las casas comerciales que
rodean al cuadro histrico de la plaza de Armas tambin se
derrumbaron, dejando sin trabajo y hogar a muchas personas. Hubo
muchos muertos, y cientos de heridos, adems que la red ferroviaria
Tacna-Arica tambin fue afectada, se agregaba el dao a las
carreteras, por lo que la ayuda desesper a mucha poblacin y los
saqueos no se hicieron esperar.2.3.2 Marco terico
ACTIVIDADES ANTRPICASCualquier accin o intervencin realizada por
el ser humano sobre la faz del planeta, en este caso en la
ciudad.
CAPACIDAD PORTANTELa capacidad del terreno para soportar las
cargas aplicadas sobre l. Tcnicamente la capacidad portante es la
mxima presin media de contacto entre la cimentacin y el terreno tal
que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un
asentamiento diferencial excesivo. Por tanto la capacidad portante
admisible debe estar basada en uno de los siguientes criterios
funcionales.MITIGACIN DE DESASTRES Es el trmino empleado para
referirse a las medidas que pueden tomarse antes de que el desastre
ocurra, con el fin de reducir sus efectos, incluyendo la preparacin
y las medidas de reduccin de riesgo a largo plazo. Incluye tanto la
planificacin como la ejecucin de medidas encaminadas a reducir el
impacto asociado con riesgos conocidos de procedencia natural o
humana, y el proceso de planificacin para una respuesta efectiva
ante los desastres que ocurraCIMENTACINAl conjunto de elementos
estructurales cuya misin es transmitir las cargas de la edificacin
o elementos apoyados a este al suelo distribuyndolas de forma que
no superen su presin admisible ni produzcan cargas zonales. Debido
a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de
los pilares o muros que soportar, el rea de contacto entre el suelo
y la cimentacin ser proporcionalmente ms grande que los elementos
soportados.
ESTABILIZACIN DE TALUDESLa teora que estudia la estabilidad o
posible inestabilidad de un talud a la hora de realizar un
proyecto, o llevar a cabo una obra de construccin de ingeniera
civil, siendo un aspecto directamente relacionado con la geotecnia.
La inestabilidad de un talud, se puede producir por un desnivel,
que tiene lugar por diversas razones: Razones geolgicas: laderas
posiblemente inestables, orografa acusada, estratificacin,
meteorizacin, etc. Variacin del nivel fretico: situaciones
estacionales, u obras realizadas por el hombre. Obras de ingeniera:
rellenos o excavaciones tanto de obra civil, como de minera.Los
taludes adems sern estables dependiendo de la resistencia del
material del que estn compuestos, los empujes a los que son
sometidos o las discontinuidades que presenten. Los taludes pueden
ser de roca o de tierras. Ambos tienden a estudiarse de forma
distinta.
TIPOS DE INESTABILIDADDESPRENDIMIENTOS O
DESPLOMESDesprendimientos o desplomes son movimientos de
inestabilidad producidos por falta de apoyo, englobando a una
escasa cantidad de terreno. Suele tratarse de rocas que caen por
una ladera, debido a la prdida del apoyo que las sustentaba. Entre
los desprendimientos o desplomes, se puede incluir el caso del
desplome de una columna rocosa en un acantilado, debido a la erosin
en la base del mismo. Pueden ser ocasionados por la naturaleza o
por la humanidad.
CORRIMIENTOSSon movimientos que afectan a una gran cantidad de
masa de terreno. Un tipo particular de corrimiento de tierra son
los deslizamientos, que se producen cuando una gran masa de terreno
o zona inestable, desliza con respecto a una zona estable, a travs
de una superficie o franja de terreno de pequeo espesor. Los
deslizamientos se producen cuando en la franja se alcanza la tensin
tangencial mxima en todos sus puntos. Estos tipos de corrimiento
son ingenierilmente evitables. Sin embargo, los siguientes no lo
son:Un flujo de arcilla se produce en zonas muy lluviosas afectando
a zonas muy grandes. Los terrenos arcillosos, al entrar en contacto
con el agua, se comportan como si alcanzasen el lmite lquido, y se
mueven de manera ms lenta que los deslizamientos. Se da en pequeas
pendientes, pero en gran cantidad.Licuefaccin: se da en zonas de
arenas limosas saturadas, o en arenas muy finas redondeadas
(loess). Debido a la gran cantidad de agua intersticial que
presentan, las presiones intersticiales son tan elevadas que un
sesmo, o una carga dinmica, o la elevacin del nivel fretico, pueden
aumentarlas, llegando a anular las tensiones efectivas. Esto motiva
que las tensiones tangenciales se anulen, comportndose el terreno
como un pseudolquido. Se produce, entre otros terrenos, en rellenos
mineros.Reptacin: movimiento muy lento que se da en capas
superiores de laderas arcillosas, de en torno a 50 centmetros de
espesor. Est relacionado con procesos de variacin de humedad
estacionales. Se manifiestan en forma de pequeas ondulaciones, y
suelen ser signo de una posible futura inestabilidad
generalizada.
CONSOLIDACIN DE SUELOSProceso de reduccin de volumen de los
suelos finos cohesivos (arcillas y limos plsticos), provocado por
la actuacin de solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre
en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producen
asientos, es decir, hundimientos verticales, en las construcciones
que pueden llegar a romper si se producen con gran
amplitud.DESASTRESe entiende por desastre el dao grave o la
alteracin grave de las condiciones normales de vida en un rea
geogrfica determinada, causado por fenmenos naturales y por efectos
catastrficos de la accin del hombre en forma accidental, que
requiera por ello de la especial atencin de los organismos del
estado y de otras entidades de carcter humanitario o de servicio
social.
SISMOLos sismos son movimientos convulsivos en el interior de la
tierra y que generan una liberacin repentina de energa que se
propaga en forma de ondas provocando el movimiento del terreno.La
capa ms superficial de la Tierra, denominada Litosfera es rgida,
est compuesta por material que puede fracturarse cuando se ejerce
presin sobre ella y forma un rompecabezas llamado Placas Tectnicas.
Estas placas viajan como "bloques de corcho en agua" sobre la
Astenosfera, la cual es una capa visco-elstica donde el material
fluye al ejercer una fuerza sobre l. Este fenmeno provoca el
movimiento de las placas y es justo en los lmites entre placas,
donde hacen contacto unas con otras, generando fuerzas de friccin
que mantienen atoradas dos placas adyacentes, produciendo grandes
esfuerzos en los materiales. Cuando se vence la fuerza de friccin,
se produce la ruptura violenta y la liberacin repentina de una gran
cantidad de energa acumulada, generndose as un temblor que rada
dicha energa en forma de ondas que se propagan en todas
direcciones.
InvestigacionesInvestigacin tericaEn esta investigacin, se
utilizar el estudio de mecnica de suelos y de geotecnia en las
cuales podemos estudiar el comportamiento, capacidad portante, y el
tipo de suelo en zona de que se est realizando la investigacin.Para
eso realizamos los ensayos correspondientes que nos indica nuestras
normas peruanas (RNP), para as tener un estudio correspondiente
para determinar el tipo de suelo o calidad del suelo donde estamos
haciendo el estudio, donde diseamos nuestro talud para mitigar
desastres en el distrito de Ciudad Nueva.Dentro del estudio de la
mecnica de suelos se ejecutarn los siguientes ensayos al
suelo:Ensayo de Densidad in Situ Este mtodo de ensayo se usa para
determinar la densidad de los suelos compactados, utilizados para
construir terraplenes, rellenos viales y rellenos estructurales. Se
usa con frecuencia, como base para la aceptacin de suelos
compactados a una densidad especificada o un porcentaje de densidad
mxima determinada por los mtodos de ensayo de las normas ASTM
D698/D1557.
Contenido de HumedadEsta propiedad fsica del suelo es de gran
utilidad en la construccin civil y se obtiene de una manera
sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los suelos en
la construccin estn regidos, por la cantidad de agua que
contienen.El contenido de humedad de un suelo es la relacin del
cociente del peso de las partculas slidas y el peso del agua que
guarda, esto se expresa en trminos de porcentaje.Peso Especfico de
SlidosEs la relacin que existe entre el peso de los slidos del
material y el volumen de los slidos, tambin se puede indicar como
la relacin entre el peso de los slidos y el peso de igual volumen
de agua destilada. El peso especfico de las partculas slidas es
mayor que el obtenido como peso especfico de campo.
Anlisis GranulomtricoEs la medicin de los granos de una formacin
sedimentaria y el clculo de la abundancia de los correspondientes a
cada uno de los tamaos previstos por una escala granulomtrica.
Lmites de AtterbergLmite Lquido, es el contenido de agua tal que
para un material dado, fija la divisin entre el estado casi lquido
y plstico de un suelo.Lmite Plstico, el limite plstico es el
contenido de agua que limita el estado plstico resistente
semislido.El lmite plstico de un suelo es el menor contenido de
humedad determinado, de acuerdo con el mtodo bajo el cual el suelo
permanece plstico.
Ensayo Proctor ModificadoLa compactacin es el proceso mecnico
mediante el cual se reduce el volumen de los materiales en un
tiempo relativamente corto con el fin de que resistan las cargas y
tengan una relacin esfuerzo deformacin conveniente durante la vida
til de la obra.En la compactacin el volumen de suelo se reduce
utilizando maquinaria especializada. Este cambio s e produce
principalmente por la reduccin de volumen de aire que contiene el
material al darle cierto nmero de pasadas con el equipo adecuado el
tiempo por lo general se mide en horas.
Ensayo TriaxialEl ensayo triaxial constituye el mtodo ms verstil
en el estudio de las propiedades esfuerzo-deformacin. Con este
ensayo es posible obtener una gran variedad de estados reales de
carga. Es un ensayo complejo, pero la informacin que entrega es la
ms representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa del
suelo al ser cargada.
Ensayo De Corte DirectoEste mtodo describe y regula el mtodo de
ensayo para la determinacin de la resistencia al corte de una
muestra de suelo, sometida previamente a un proceso de
consolidacin, cuando se le aplica un esfuerzo de cizalladura o
corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. El
ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a velocidad
controlada, cerca de un plano de cizalladura determinado por la
configuracin del aparato de cizalladura. Generalmente se ensayan
tres o ms especmenes, cada uno bajo una carga normal diferente para
determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al
desplazamiento y las propiedades de resistencia a partir de las
envolventes de resistencia de Mohr.
Investigacin prcticaLa presente investigacin, se realizara
excavaciones (calicatas) donde vamos a obtener nuestro tipo de
suelo con la que vamos a trabajar y analizar para hacer nuestros
ensayos en laboratorio. Para eso hacemos uso de una estacin total,
para que me dibuje la estratigrafa del lugar de estudio, luego
escavamos una rea de 1.5 m x 2 m con una profundidad de 2 metros.
Para cualquier deslizamiento del suelo, para ello contamos con
equipo necesario para caso de riesgos.Luego sacamos muestras el
suelo para llevar al laboratorio y obtener resultados e indicar el
comportamiento del suelo en los diferentes ensayos ya nombrados.Una
vez contenido los datos bsicos del comportamiento del suelo recin
realizamos el diseo de talud y modelamiento del diseo por medio de
programas que nos van a facilitar un comportamiento virtual del
lugar de estudio.
2.3.3 Marco conceptual GEOLOGIA Lito estratigrficamente la
Formacin geolgica ms antigua de su entorno es la Formacin Moquegua
miembro Superior, de edad Terciario Superior, compuesta de
horizontes de conglomerados, areniscas, limonitas y arcillas; en la
base del Cerro Arunta. Encima rocas volcnicas ignimbrticas de la
Formacin Huaylillas de edad Terciario Superior-Cuaternario Inferior
que conforman el cuerpo principal de los Cerros Intiorko y Arunta,
respaldos del valle del ro Caplina. Encima, conformando las pampas
costaneras, una Unidad Conglomerdica del Cuaternario en la parte
alta de los cerros. Y depsitos Cuaternarios aluviales y fluviales
recientes de la evolucin del ro Caplina en el propio valle, lugar
de asentamiento de la ciudad.
Hidrogeolgicamente, est probada la existencia de aguas
subterrneas en toda la ciudad, a profundidades del orden de 100 m.,
no constituyendo problema geotcnico para las edificaciones, pues no
tienen ningn contacto con los suelos en la zona utilizable de
fundacin, y ms bien constituyen un importante recurso ante la
escasez de agua en la regin.
De acuerdo a la distribucin de las reas de ruptura de la corteza
terrestre asociadas al proceso de subduccin de la placa tectnica de
Nazca, en base al estudio de grandes terremotos ocurridos en la
regin Sur del Per y Norte de Chile durante los siglos XIX y XX, la
regin de Arica y Tacna conforman una zona de silencio ssmico. Por
estas consideraciones, en este sector de Amrica del Sur, se espera
la ocurrencia de un gran sismo de magnitud superior a la del sismo
del 23 de Junio de 2001.
De acuerdo a la clasificacin SUCS, los suelos de Tacna estn
conformados de tipos GP gravas mal graduadas, GW gravas bien
graduadas, SP arenas mal graduadas, CL arcillas de baja
compresibilidad, y SM arenas limosas; as como rellenos
GEODINAMICA Los procesos de geodinmica externa han sido
controlados por los cambios climticos suscitados durante el
cuaternario y que dieron lugar al desarrollo de quebradas y
planicies aluviales y/o coluvio aluviales, conformada por el
material que fuera acarreado por las quebradas o cursos de agua y
depositados en su parte terminal, formando el denominado conoide
aluvial de Pocollay. Sobre estas formaciones se emplaza la ciudad
de Tacna y por ende el Proyecto en mencin.
CONSIDERACIONES SISMICAS Intensidades Segn anlisis sismo
tectnicos, existen en el mundo dos zonas muy importantes de
actividad ssmica conocidas como: el Crculo Alpino Himalayo y el
Circulo Pacifico. En esta ltima zona han ocurrido el 80 % de los
eventos ssmicos, quedando el 15 % para el Circulo Alpino Himalayo,
y el 5 % restante se reparte en todo el mundo. La fuente bsica de
datos de intensidades ssmicas es el trabajo del Silgado (1978), que
describe los principales eventos ssmicos ocurridos en el Per. De lo
anterior se concluye que de acuerdo al rea ssmica donde se ubica la
zona en estudio existe la posibilidad de que ocurran sismos de
intensidades del orden VIII en la escala de Mercalli
Modificada.
Zonificacin ssmica Dentro del territorio peruano se han
establecido diversas zonas, las cuales presentan diferentes
caractersticas de acuerdo a la mayor o menor presencia de los
sismos. Segn el mapa de Zonificacin Ssmica del Per la localidad del
Distrito de Pocollay, Provincia y Departamento de Tacna comprendida
en la Zona Ssmica 3, correspondindole una sismicidad alta y un
factor de zona Z=0.4 g.
Tipo de suelo y periodo De acuerdo a las normas de Diseo Sismo
Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones, al suelo de
cimentacin del mencionado estudio le corresponde un perfil de suelo
tipo S3, con un periodo Tp(s) = 0.9 seg. Y un factor de suelo S =
1.4 FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE Distrito de Ciudad Nueva se
encuentra en un altitud de 562. m.s.n.m. aproximadamente. La fuerza
horizontal o cortante en la base debido a la accin ssmica se
determinara mediante la siguiente expresin:
Dnde: Z = Factor de Zona U = Factor de Uso S = Factor de Suelo C
= Coeficiente Ssmico Rd = Factor de Ductilidad P = Peso de la
Estructura
2.4 HIPOTESIS Y VARIABLES 2.4.1 .Hiptesis principal El aumento
de la poblacin causara deslizamiento del suelo.
2.4.2. Variables e indicadores Variable independiente.-
Crecimiento poblacional. El tipo de suelo. Tipo de anlisis
(mtodo gumbel)
Variable dependiente.-
Estabilidad del talud La capacidad portante. Los ensayos del
laboratorio de suelos.
2.5. METODOLOGIA 2.5.1. Poblacin y muestra Eldistrito de Ciudad
Nuevaes uno de los 10 distritos de laProvincia de Tacna, ubicada en
elDepartamento de Tacna, bajo la administracin delGobierno
regionalde Tacna, al sur del Per. Tiene una extensin de 410.66 Ha,
siendo en su totalidad conformada por una poblacin urbana Poblacin
Total 34231hab. Densidad197,39 hab/km.
Ensayos a realizar:
Mtodos de clculo
SoftwareSe ha usado el software computacional GeoStudio 2007Tipo
de anlisisLos mtodos de anlisis utilizados sern: Anlisis de gumbel
Anlisis de bishop
2.5.2. Diseo a utilizar en el estudioPara la obtencin de datos
se usaron los mtodos de investigacin descritos a
continuacin.Investigacin Documental: Se recolectaron datos
provenientes de internet. Investigacin de Campo: se hizo una visita
a la zona para constatar y cotejar los datos recolectados en
internet.
2.5.3. Tcnicas de recoleccin de datos
Evaluacin de la zona geolgica Anlisis de zonas criticas Anlisis
de sistemas de estabilizacin para evitar deslizamientos.
1. ADMINISTRACION DEL PROYECTO
1.1. Programacin de actividades
1.2. Presupuesto
PRESUPUESTO
GASTOS SOLES
IMPRESIN4.50
MOVILIDAD5.00
EQUIPO INFORMATICO10.00
2. REFERENCIAS
Estudios de ciudades sostenibles- INDECI Software GeoStudio 2012
Geoslope . Mtodo de anlisis de estabilidad de taludes. JUREZ
BADILLO, Eulalio, 2005. Mecnica de Suelos. Tomo I. Fundamentos de
la Mecnica de Suelos. Editorial Limusa S.A. de C.V. Mxico.
3. ANEXOS ANEXOS: FOTOS DE BARRANQUILLO ALTO BERLIN
VISTA PANORMICA DE LA ZONA DE ESTUDIO
