MICROZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DEL DISTRITO DE TRUJILLO

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL MICROZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DEL DISTRITO DE TRUJILLO ENRIQUE F. LUJÁN SILVA Facultad de Ingeniería Civil Av. Túpac Amaru N Lima 25. Apartado Postal , Lima 31 Teléfonos (51-1) , Fax director@uni.edu.pe

2 MICROZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DEL DISTRITO DE TRUJILLO Primera edición digital Julio, 2011 Lima - Perú Enrique F. Luján Silva PROYECTO LIBRO DIGITAL PLD 0114 Editor: Víctor López Guzmán guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster Lima - Perú

3 PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD) El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados. Un libro digital, también conocido como e-book, ebook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. Por, lo tanto, no reemplaza al libro impreso. Entre las ventajas del libro digital se tienen: su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad), su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica), su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural), su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento), su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investigación de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras. Algunos objetivos que esperamos alcanzar: Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital. Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta. Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías. El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente. El personal docente jugará un rol de tutor, facilitador y conductor de proyectos

4 de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electrónicas recomendadas. Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso. En el aspecto legal: Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita. Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital. Lima - Perú, enero del 2011 El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica Víctor López Guzmán Editor

5 MICROZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DEL DISTRITO DE TRUJILLO ENRIQUE F. LUJÁN SILVA

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7 MICROZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DEL DISTRITO DE TRUJILLO Autor: Ing. Enrique F. Luján Silva Asesor: Dr. Julio V. Landeras Jones Co Asesor: Ph. D. Jorge E. Alva Hurtado Doctorado en Ciencias e Ingeniería UNT Decano Facultad de Ingeniería, UPAO Decano Facultad de Ingeniería Civil, UNI RESUMEN: Se presenta el Estudio de Microzonificación Geotécnica del Distrito de Trujillo, como parte del trabajo de Investigación de la Tesis Doctoral denominada, Utilización de Métodos Experimentales y de Simulación Numérica para el estudio de la Microzonificación Sísmica del Distrito de Trujillo, presentada en la Universidad Nacional de Trujillo. Este estudio de Microzonificación Geotécnica, fue realizado por Laboratorios Geotécnicos de la Ciudad de Trujillo. Se realizo la recopilación de la información geológica existente, así como de los estudios de Mecánica de Suelos realizados en el área del Distrito de Trujillo. A continuación se ejecutó un programa de exploración geotécnica para complementar la información existente, acerca de las características del subsuelo, lo cual permitió subdividir al Distrito en microzonas de similar comportamiento geotécnico. Se presenta como resultado el Mapa de Microzonificación Geotécnica del Distrito de Trujillo; siendo esa información de gran utilidad en la planificación del crecimiento urbano del Distrito de Trujillo. 1. INTRODUCCION: La Microzonificación Sísmica de una Ciudad envuelve el manejo de una gran cantidad de información referente a la evaluación del riesgo sísmico, amenaza geológica, clasificación de las propiedades del suelo local, análisis de la respuesta dinámica de los depósitos, evaluación de los efectos de interacción suelo estructura, creación de código para el diseño, planificación urbana, responsabilidad gubernamental, compañías de seguros y planes de defensa civil, evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las estructuras de las edificaciones existentes, especialmente aquellas de usos vital, tales como: hospitales, colegios, Dependencias Gubernamentales y Cuerpos de Bomberos, entre otros. [1] Cuando esta información se maneja con acertado criterio ingenieril tomándose en cuenta las lecciones aprendidas del comportamiento estructural de terremotos pasados, se hace entonces posible el logro de los objetivos básicos de la Ingeniería Sísmica: Reducir el Riesgo Sísmico en un área Urbana. [2] El Distrito de Trujillo, hoy en día no cuenta con un estudio de microzonificación sísmica, por lo tanto es importante realizar una investigación sobre microzonificación sísmica en dicho distrito. Para empezar se realizara la microzonificación geotécnica del Distrito de Trujillo, para lo cual se tomó como referencia la información geológica y geomorfológica de dicho Distrito. Geología de Trujillo: La geología de Trujillo y alrededores consiste de afloramientos rocosos (rocas sedimentarias, volcánico sedimentarias y plutónicas) 1

8 y depósitos sedimentarios (marinos, eólicos, coluvio-aluviales y aluviales), las cuales han sufrido las deformaciones terrestres presentándose estructuras regionales (lineamientos estructurales y diaclasas) que tienen una orientación andina (Noroeste-Sureste). Los materiales corresponden a edades desde el mesozoico (Jurasico Superior) al Cenozoico (Cuaternario Reciente). [3] Geomorfología de Trujillo: En el espacio que ocupa la ciudad de Trujillo y en su entorno inmediato se observan las unidades morfológicas que se describen con detalle más adelante. De esas sobresalen las de los macizos aislados con las escombras producidos por la erosión y que forman sus laderas, los depósitos acarreados por las aguas que han creado las planicies que contienen a la ciudad actual, a Chan Chan la capital de los Chimú y a las tierras de cultivo del valle; los conos de deyección, el estrecho cono fluvial del río Moche y sus terrazas indicativas de que el río hizo nuevos cauces sobre depósitos antiguos, las formaciones litorales, las escarpas, que muestran las variaciones de la línea de playas en el curso de los tiempos; las capas fluvio eólicas y riachuelos al norte y los mantos de arena al este acumulados por el viento. La identificación de esas unidades morfológicas, el conocimiento de los procesos que las crearon así como su localización en el territorio, constituyen requisitos indispensables para el uso prudente del medio, para garantizar la estabilidad y permanencia de la obras de ingeniería, para la prevención y mitigación de los efectos de los desastres naturales. La tecnología moderna permite realizar estos estudios con un elevado nivel de calidad. [2] Figura Nº 1: Mapa del Distrito de Trujillo delimitando sus respectivas Urbanizaciones. 2

9 2. MATERIAL Y MÉTODOS: 2.1. MATERIAL DE ESTUDIO: Para el presente estudio se utilizaron los resultados de los estudios de Mecánica de Suelos, para fines de cimentación realizados en el Distrito de Trujillo, por la Empresa SL DE INGENIERIA EIRL y por la Universidad Privada Antenor Orrego UPAO. Dichos resultados fueron complementados con los estudios geomorfológicos y geológicos del Distrito de Trujillo METODOLOGÍA O DESARROLLO: Revisión Bibliográfica y análisis de los estudios realizados. Obtención de información geotécnica a través de pruebas de campo (Calicatas y Sondeos a 3.00 m, y 4.00 m., de profundidad) y Ensayos de Laboratorio en lugares comprendidos dentro del ámbito del Distrito de Trujillo. Realizar la Microzonificación Geotécnica del Distrito de Trujillo: determinación de los suelos de acuerdo a su profundidad, determinación de los suelos en el área comprendida del distrito en estudio, definir la posición del Nivel Freático, determinar rangos de valores del Capacidad Admisible y evaluar probables zonas de comportamiento critico. [4] LEYENDA VILLA CONTADORES Calicata Realizada Sondeo Realizado Figura Nº 2: Mapa de ubicación de las Calicatas y Sondeos realizados. 3

10 FOTO 1: Vista del Ensayo de Penetración Estándar (SPT), realizada por la UPAO en el Jr. Independencia Centro Histórico de Trujillo FOTO 2: Vista de la Calicata realizada por la UPAO, en la Av. Pedro Muñiz Trujillo (Zona I) FOTO 3: Vista de la Calicata realizada por SL DE INGENIERIA EIRL, en la Av. Prolongación Santa Trujillo (Zona II) 4

11 FOTO 4: Vista de la Calicata realizada por SL DE INGENIERIA EIRL, en la Av. Prolongación Gonzales Prada Urb. Santa María V Etapa Trujillo (ZONA III) FOTO 5: Vista de la Calicata realizada por SL DE INGENIERIA EIRL, en la Av. América Sur Trujillo (Zona IV) 3. RESULTADOS: En base a la información recopilada de Estudios Geotécnicos realizados en el Distrito de Trujillo se puede plantear la siguiente zonificación geotécnica: 5

12 ZONA I: Zona cuyo perfil estratigráfico presenta un estrato superficial de relleno conformado por suelo orgánico en estado suelto, luego un estrato de material de arenas pobremente gradadas con limos, cuyo espesor varía entre 2,00 m. a 4,00 m. por debajo del cual se encuentra la grava aluvial. El estrato portante para las cimentaciones convencionales será el material arenoso superficial, cuyas características de resistencia y compresibilidad son menores que la grava. ZONA II: Zona cuyo perfil estratigráfico presenta inicialmente un estrato de relleno conformado por suelo orgánico en estado suelto y luego un estrato de arenas pobremente graduadas, cuyo espesor varia de 0.40 m. a 1,00 m. y superficialmente se encuentran en estado suelto y su compacidad aumenta con la profundidad. A continuación se nota la presencia de grava pobremente graduada, de compacidad media, de regular humedad, con cierta presencia de bolones. El estrato portante para las cimentaciones convencionales será el material gravoso. ZONA III: Zona cuyo perfil estratigráfico presenta un estrato superficial de relleno conformado por suelo orgánico, luego un estrato de arena arcillosa o arcilla de baja plasticidad, de 0.40 a 1.20 m. de espesor. A continuación se nota arcilla de baja plasticidad, de consistencia media, regular humedad y con cierta presencia de ¾ de diámetro. En las Urbanizaciones de Santa María y Las Casuarinas se nota la presencia del NAF a la profundidad de 1.20 m., presentando este suelo características pantanosas, con resistencia cortante bajas. ZONA IV: Zona cuyo perfil estratigráfico presenta un estrato superficial de relleno conformado por suelo orgánico en estado suelto, luego un estrato de material de arenas pobremente gradadas, cuyo espesor varía entre 0.30 m. a 0.90 m. A continuación se nota la presencia de arenas limosas, de compacidad media, de poca a regular humedad, con cierta presencia de gravas de ½ a ¾ de diámetro. El estrato portante para las cimentaciones convencionales será el material arenoso limoso. 4. CONCLUSIONES: 4.1. La geología del Distrito de Trujillo consiste de afloramientos rocosos (rocas sedimentarias, volcánico sedimentarias y plutónicas) y depósitos sedimentarios (marinos, eólicos, coluvio-aluviales y aluviales), las cuales han sufrido las deformaciones terrestres presentándose estructuras regionales (lineamientos estructurales y diaclasas) que tienen una orientación andina (Noroeste-Sureste) El programa de exploración geotécnica ha consistido en la ejecución de calicatas, ensayos estándar y especiales de laboratorio. La evaluación de toda esta información ha permitido definir cuatro zonas geotécnicas en el Distrito de Trujillo, de acuerdo a las características físicas y mecánicas de los suelos de fundación Zonificación Geotécnica: se proponen cuatro zonas para el Distrito de Trujillo, las cuales se describen a continuación: 6

13 ZONA I: Presenta una capa superficial de relleno de 0.10 m. a 0.30 m. de espesor. Continúa arena pobremente graduada (SP) o arena pobremente graduada con limos (SP SM), con cierta presencia de gravas de ½ a ¾, cu compacidad varía de suelta a media, de poca a regular humedad. No se nota presencia del NAF hasta la profundidad explorada de 4 m. a 5 m. La Capacidad admisible para esta zona varía de a Kg/cm 2, para un Df = 0.90 m. ZONA II: Presenta una capa superficial de relleno de 0.40 m. de espesor. Continúa arena pobremente graduada (SP), poca humedad y semidensa, hasta 1.60 m. de profundidad. Luego se encuentra grava pobremente graduada (GP), de compacidad media a compacta, regular humedad. No se nota la presencia del NAF a la profundidad explorada. La capacidad admisible para esta zona es de 1.10 a Kg/cm 2, para Df = 1.00 m., considerando la cimentación en el material gravoso. ZONA III: Presenta una capa superficial de relleno de 0.40 m. de espesor. Luego continua arena arcillosa (SC) de regular humedad, de compacidad media hasta la profundidad de 1.30 m. A continuación se nota arcilla de baja plasticidad (CL), de consistencia media, regular humedad y con cierta presencia de gravas de ¾ de diámetro. En las urbanizaciones de Santa María IV y V Etapa, Los Laureles, Las Casuarinas, San Vicente, Villa Contadores, se nota presencia del NAF a 1.20 m. de profundidad. La capacidad admisible para las urbanizaciones UPAO, El Galeno, Ingeniería y Belén, varía de a Kg/cm 2, para un Df= 0.90 m. La capacidad admisible para las urbanizaciones Santa María y Las Casuarinas, varía de a Kg/cm 2, para un Df= 0.90 m. ZONA IV: Presenta una capa superficial de relleno de 0.30 m. de espesor. Continúa arena pobremente graduada (SP) con cierta presencia de gravas de ½, de compacidad suelta a media. A continuación se nota arena limosa (SM) de compacidad media, de poca a regular con cierta presencia de gravas de ¾ de diámetro. La capacidad admisible para esta zona varía de a Kg/cm 2, para un Df=0.90 m Para determinar la capacidad admisible del suelo del Distrito de Trujillo, se ha considerado una cimentación para viviendas convencionales con cimientos corridos de ancho B=0.60 m. y profundidad de cimentación Df= 0.90 m., por ser la más típica del lugar y a la vez la mas desfavorable La capacidad de carga se ha determinado a partir de la fórmula de Terzagui y Peck (1967), utilizando los factores de forma de Vesic (1973) Para el distrito de Trujillo que involucra 123 urbanizaciones, el rango encontrado de capacidad admisible del suelo varía entre Kg/cm2 a Kg/cm2 en promedio. Siendo la zona 3 la más crítica, más aun si hay presencia del NAF, y la mejor zona es la zona 2, que presenta grava como material de cimentación. 7

14 ZONA I ZONA II ZONA IV ZONA III Zona I LEYENDA Zona I q adm = a Kg/cm 2 Zona III q adm = a Kg/cm 2 Zona II q adm = a Kg/cm 2 Zona IV q adm = a Kg/cm 2 Figura Nº 3: Mapa de Microzonificación Geotécnica del Distrito de Trujillo. 8

15 5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Parra Murrugarra Denys A., Vásquez López David L. y Alva Hurtado Jorge E., Microzonificación Geotécnica de Pisco, Huánuco, Perú, [2] Julio Kuroiwa, Reducción de Desastres Viviendo en Armonía con la Naturaleza. Lima, Perú, Enero [3] Municipalidad Provincial de Trujillo, Atlas Ambiental de la Ciudad de Trujillo, Ed. Municipalidad Provincial de Trujillo, Trujillo, Perú, Agosto, [4] Alva Hurtado Jorge E. Diseño de Cimentaciones, Instituto de la Construcción y Gerencia ICG, Fondo Editorial ICG, Lima, Perú, Junio

16 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Av. Túpac Amaru N Lima 25. Apartado Postal , Lima 31 Teléfonos (51-1) , Fax director@uni.edu.pe