informe estudio de suelos
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INFORME TÉCNICO
ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS
PROYECTO
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA
INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE
ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU,
Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO
COLORADO - AREQUIPA”
UBICACIÓN
DISTRITO CERRO COLORADOPROVINCIA AREQUIPA
REGION AREQUIPA
CONSORCIO CERRO COLORADO PLUVIAL
MAYO DEL 2013
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”1
INDICE
1.0 GENERALIDADES
1.1. ANTECEDENTES
1.2. OBJETIVO DEL ESTUDIO
1.3. UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO
1.4. ACCESO A LA ZONA DE ESTUDIO
1.5. CLIMA
1.6. CARACTERISTICAS TOPOGRAFICAS DEL TERRENO
1.7. CARACTERISTICAS DEL PROYECTO
1.8. GEOLOGIA GENERAL
1.9. GEOMORFOLOGIA
1.10. SISMICIDAD
2.0 INVESTIGACIONES DE CAMPO
2.1. TRABAJOS DE CAMPO
2.2. MUESTREO Y REGISTROS DE EXPLORACIÓN
3.0 ENSAYOS DE LABORATORIO
4.0 ANALISIS QUIMICO
5.0 ANALISIS DE CIMENTACION
5.1. TIPO DE CIMENTACION Y PROFUNDIDAD DE CIMENTACION
5.2. CAPACIDAD PORTANTE
6.0 CALCULO DE ASENTAMIENTOS.
7.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.0 BLIBLIOGRAFIA
9.0 ANEXOS
Panel Fotográfico
Perfil Estratigráfico
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1.0 GENERALIDADES
1.1 Antecedentes
Por encargo de la Municipalidad Distrital de Cerro Colorado, se realizó el Estudio de
Mecánica de Suelos con fines de clasificación e identificación, para la elaboración del
proyecto para el mejoramiento del sistema de drenaje pluvial en los sectores de
ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL PACHACUTEC, FUNDO LA
QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA del Distrito de Cerro
Colorado.
1.2 Objetivo
El presente trabajo tiene por objetivo realizar la verificación de las condiciones
geológicas y geotécnicas del suelo de fundación, Esta evaluación se realizó por
medio de trabajos de laboratorio, campo y gabinete, que incluyen la excavación de
36 calicatas ó pozos a cielo abierto, (30 calicatas para clasificación e identificación)
(06 para fines de capacidad portante) y ensayos de laboratorio, a fin de obtener las
principales características físicas y propiedades índice del suelo, sus propiedades de
agresividad química y realizar las labores de gabinete en base a los cuales se define
los perfiles estratigráficos y las recomendaciones generales para la cimentación de
las estructuras proyectadas.
Para el caso de las obras lineales, estos resultados permitirán definir las actividades
del proceso constructivo dependiendo del tipo de suelo encontrado, (suelo normal,
semirocoso ó rocoso), para estimar los costos unitarios asociados al presupuesto de
la obra en la partida de excavaciones.
Para el caso de las obras no lineales, como muros de contención, desarenadores
etc. se determinarán los parámetros de resistencia del suelo para el cálculo de la
capacidad admisible del terreno para absorber las diferentes solicitaciones de carga.
1.3 Ubicación de la Zona de EstudioEl área en estudio se encuentra ubicado en el distrito de Cerro colorado - Arequipa.
Geográficamente la zona en estudio se encuentra ubicada entre las coordenadas
UTM: Norte 8186200 y Este 225000, referidas al Sistema Geodésico Mundial WSG
84. El área en estudio se desarrolla a una altitud promedio de 2,340 m.s.n.m.
1.4 Acceso al Área de EstudioPara llegar al distrito de Cerro Colorado – Arequipa, se parte de Lima con dirección a
Arequipa y se utiliza como principal vía la Carretera Panamericana Sur, siendo el “INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
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recorrido de Lima a Arequipa de 1009 km. lo que equivale a un tiempo de viaje
promedio en bus de servicio interprovincial de 14 horas aproximadamente.
También se puede acceder al departamento de arequipa por vía aérea. Existen vuelos
aéreos diarios desde Lima hacia el aeropuerto Alfredo Chávez Ballón el cual esta a 25
minutos de la ciudad de Arequipa, el tiempo de viaje es aproximadamente de 1 hora.
1.5 ClimaArequipa es de clima seco y soleado, con una temperatura media máxima de 25 °C y
una mínima de 10 °C. con algunos meses calidos (noviembre y diciembre) y algunos
meses fríos (junio y julio) con precipitaciones irregulares en verano.
1.6 Características topográficas del terrenoSi bien es cierto que el estudio especifico de topografía, muestra en detalle la
información requerida, cabe mencionar que durante los trabajos de mecánica de
suelos se han apreciado características muy generales de la topografía del área de
estudio con la finalidad de evaluar las variaciones de pendiente y por ende los
materiales subyacentes.
En general la topografía de Cerro Colorado, es de pendiente moderada, cuya altitud
promedio varia entre los 2,351 m.s.n.m. a los 2,290 m.s.n.m.
1.7 Características del ProyectoLas siguientes estructuras forman parte del proyecto.
Líneas de conducción Pluvial
Muros de contención
Desarenadores
Cajas de disipación de caudales
1.8 Geología GeneralLa zona de estudio se encuentra ubicado al Norte de la ciudad de Arequipa. Según la carta
geológica nacional del cuadrángulo 33-s “Arequipa” a escala 1/100,000 del boletín 24 de
INGEMET.
En la geología regional de Arequipa se hallan unidades litológicas de naturaleza ígnea,
sedimentaria y metamórfica, cuyas edades comprenden desde el precambriano hasta el
cuaternario reciente.
1.9 Geomorfología y Geología Regional
1.9.1 Geomorfología Regional
Arequipa presenta las siguientes unidades de la geomorfología regional: la Cordillera de
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Laderas, la Cadena de Barroso y la Peniplanicie de Arequipa.
a) Cordillera de Laderas (GM-el)
Con este nombre se describe la cadena de cerros ubicados hacia el sur de la ciudad, que
forman parte del Batolito de La Caldera, que a su vez, es una continuación del Batolito
costanero que se extiende a todo lo largo del litoral peruano. Asimismo, se engloba en esta
unidad, los diversos cerros de pequeña a mediana altura, que han sido cubiertos en parte y
rodeados a la vez, por los depósitos de la Peniplanicie, enmarcándose dentro de un
alineamiento definido.
Las características morfológicas de esta unidad, son las de presentar un relieve de cerros
sobresalientes, de topografía accidentada, cortada por quebradas secas que definen un
drenaje detrítico, y en algunos casos paralelo. La superficie del terreno es rocosa con
bloques que llegan a los 3 metros de diámetro, hacia las cumbres; por lo general se
encuentra bastante meteorizada debido al clima desértico de la región; sin embargo, en la
vecindad de los ríos aparecen afloramientos desnudos.
La erosión de esta unidad es favorecida principalmente por las fuertes pendientes de la
superficie, lo que provoca cierta inestabilidad en los bloques y su posible desprendimiento,
por lo que deberá controlarse, si es necesario el drenaje superficial.
Algunos de los cerros alineados ubicados dentro de la penillanura, tienen las siguientes
alturas sobre la planicie: Sachaca (35m), Hunter (175m), Cerro La Aparecida (45m), Tío
Grande (77m y 94m).
La señal de Tiabaya registra una cota de 2669 m.s.n.m., lo cual permite deducir una altura
de aproximadamente 470 m sobre la planicie para la cresta más alta frente el pueblo de
Tiabaya, cuya inclinación supera los 30º.
b) Cadena del barroso (CM-cB)
La Cadena de Barroso se forma a partir de los flujos de lodo y lava conocidos como
“estribaciones”, que se originaros debido a la actividad volcánica de la cordillera del Barroso
y a los depósitos post volcánicos de los tres volcanes que se encuentran dentro de la
cordillera mencionada: Chachani, Misti y Pichupichu.
El límite de esta unidad es fácilmente distinguible en las cercanías de la ciudad por la
presencia de frentes de paredes bastante empinadas y el contraste notorio con la
Peniplanicie.
La superficie es ondulada y a la vez inclinada en dirección Sur-Oeste, con una pendiente
promedio de 10% (Qda. San Lazaro). Esta superficie está cortada por numerosas
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quebradas, de paredes empinadas, que permanecen secas, durante la mayor parte del año,
para convertirse en agresivos torrentes en épocas de lluvias, favorecidos a su vez por las
fuertes pendientes de la zona. El drenaje descrito va de sub-paralelo a paralelo,
convirtiéndose en una zona sometida a una intensa actividad morfológica, que modifica su
relieve debido fundamentalmente a la erosión y transporte de materiales, los cuáles son
depositados posteriormente en la Peniplanicie a través de los conos de deyección. Así, en
algunos casos, la rápida erosión debida a la agresividad de los torrentes llega a formar
pequeños cañones de vertientes altamente inestables.
Los riesgos en los pueblos jóvenes y asentamientos humanos ubicados en esta zona, son
notorios debido a la mencionada actividad modificadora. Algunos de los principales pueblos
jóvenes asentados en esta ciudad, son: Atalaya, Alto Jesús, Campo de Marte, Av. Progreso
del pueblo de Cerro Colorado, Pueblo de Cerro Colorado, Yumina y Sabandia.
c) Peniplanicie de Arequipa (Gm-pA)
Es una superficie ligeramente plana inclinada al suroeste con una pendiente que va
decreciendo conforme desciende el nivel, con promedio de aproximadamente 4%.
Esta superficie forma la base de la cimentación de la ciudad de Arequipa y se ha formado
sobre una depresión originada por el levantamiento de la cordillera del Barroso y las rocas
ígneas de La Caldera. Sobre esta depresión se han depositado materiales de distinta
naturaleza y diferentes épocas. El depósito más importante, que ha servido para nivelar esta
superficie, es el de los primeros tufos asociados al volcánico Zenica compacto, que relleno
todas las depresiones y superficies de diferentes relieves gracias a su gran movilidad y
potencia. Dentro de la peniplanicie de Arequipa se puede distinguir las siguientes
subunidades:
El Valle del Chili (GM-pCH): que incluye tres terrazas depositacionales incluyendo la terraza
actual que se halla entre uno y dos metros de altura sobre el cauce de estiaje.
la Superficie del Cercado (GM-pAsC): que tiene una pendiente de 5% a 6% hacia el
Sudoeste y es por quebradas agresivas como la de independencia, San Lazaro y Miraflores.
La Superficie de Socabaya (Gm-pAsS): que se extiende al Sudoeste de la Plaza de Armas y
se Caracteriza por exhibir una textura suave y una tendencia casi horizontal.
La Superficie de Pachacutec (GM-pAsP): de relieve casi plano y de topografía suave,
caracterizada por la presencia de accidentes negativos.
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La Superficie del Aeropuerto (GM-pAsA): que se extiende al Noroeste de la ciudad en los
terrenos del Cono Norte y se caracteriza por la presencia de quebradas persistentes,
mediamente profundas.
1.9.2 Geología Regional
En la ciudad de Arequipa se encuentra unidades ígneas, sedimentarias y metamórficas,
cuyas edades se ubican en forma discontinua desde el pre-paleozoico hasta el cuaternario
reciente. Su estratigrafía litológica presenta:
Gabrodiorita de La Caldera: Son rocas ígneas intrusivas que afloran en la parte sur de la
ciudad.
Granodiorita de Tiabaya: Estas rocas afloran en forma de elipses groseras en los cerros
vecinos al distrito de Tiabaya.
Volcánico Sencca Compacto: Constituido por un tufo blanco compacto, coherente y algo
poroso. Es conocido con el nombre de sillar.
Volcánico Sencca Salmón: Son tufos de color rosáceo, estratificados en bancos
subhorizontales.
Volcánico Chila:
El Volcánico Chila se inicia con la formación de los primeros conos volcánicos de los Andes
Occidentales que aislaron al Altiplano.
A fines de la primera crisis climática derrames de este volcánico invadieron la Sierra
depositándose en discordancia erosional sobre las formaciones Sencca y Capillune.
El volcánico Chila está constituido por derrames andesíticos y basálticos de color marrón
oscuro, altamente fracturados.
Flujos de Barro: Compuestos por bloques andesíticos de diversos tamaños, cuyos
intersticios están rellenados por una matriz arenotufácea.
Depósitos Piroclásticos: Son tobas volcánicas de colores blanco amarillentas, deleznables,
ásperos y de aspecto azucarado, muy livianas.
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Materiales Aluviales: Conformados por el Aluvial de Acequia Alta, Aluvial de Umacollo y
Aluvial de Miraflores, constituidos por gravas y arenas de distinta formación; además del
Aluvial reciente, constituido por materiales que rellenan los cauces de los ríos y quebradas.
Eluviales Recientes: Están conformados por arenas limosas de color beige, de origen
residual, que constituyen los terrenos de cultivos.
1.9.3 Geomorfología y Geología Local
Geomorfología Local
a) Cadena del barroso (CM-cB)
La Cadena de Barroso se forma a partir de los flujos de lodo y lava conocidos como
“estribaciones”, que se originaros debido a la actividad volcánica de la cordillera del Barroso
y a los depósitos post volcánicos de los tres volcanes que se encuentran dentro de la
cordillera mencionada: Chachani, Misti y Pichupichu.
El límite de esta unidad es fácilmente distinguible en las cercanías Alto de Jesús Cerro
Colorado, por la presencia de frentes de paredes bastante empinadas y el contraste notorio
con la Peniplanicie.
La superficie es ondulada y a la vez inclinada en dirección Sur-Oeste, con una pendiente
promedio de 35% (Qda. Valle Jesús). Esta superficie está cortada por numerosas
quebradas, de paredes empinadas, que permanecen secas, durante la mayor parte del año,
para convertirse en agresivos torrentes en épocas de lluvias Enero-Febrero, favorecidos a
su vez por las fuertes pendientes de la zona. El drenaje descrito va de subparalelo a
paralelo, convirtiéndose en una zona sometida a una intensa actividad morfológica, que
modifica su relieve debido fundamentalmente a la erosión y transporte de materiales, los
cuales son depositados posteriormente en la Peniplanicie a través de los conos de
deyección. Así, en algunos casos, la rápida erosión debida a la agresividad de los torrentes
llega a formar pequeños cañones de vertientes altamente inestables.
Los riesgos en los pueblos jóvenes y asentamientos humanos ubicados en esta zona, son
notorios debido a la mencionada actividad modificadora. Esta geomorfología, corresponde
en su mayoría a las partes altas del distrito de Cerro Colorado, en las cuales estarán
ubicados los reservorios y las líneas de conducción, aducción, impulsión entre otros.
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1.9.4. Geología Local
La zona de estudio se encuentra ubicado al Norte de la ciudad de Arequipa. Según la carta
geológica nacional del cuadrángulo 33-s “Arequipa” a escala 1/100,000 del boletín 24 de
INGEMET.
Geológicamente el distrito de Cerro Colorado, muestra que está constituido por depósitos
de avalancha del pichu-pichu, las cuales se denominan flujo de Barro brechoso
inconsolidado, litológicamente está compuesto por bloques andesiticos subangulosos de
diversas tamaños, cuyos intersticios están rellenados por una matriz grava-arenosa de
granos angulosos y un material cementante limo – arcilloso, con moderadas cantidades de
carbonato de calcio en algunos lugares. No se han hallado vestigios de estratificación.
En la geología local de Cerro Colorado, se hallan unidades litológicas de naturaleza
sedimentaria y metamórfica, cuyas edades comprenden desde el cuaternario inferior hasta
el cuaternario reciente. La línea de conducción y reservorios estará emplazada en las
siguientes formaciones geológicas:
1.9.4.1 Deposito de Avalancha Pichu-pichu (Qpl-pi/dep)
Conformado por depósitos de avalancha inconsolidados.
a) Flujo de Barro (brechoso)
Compuestos por bloques andesíticos de diversos tamaños, cuyos intersticios están
rellenados por una matriz grava-arenosa. Estas se presentan de compactas a consolidadas.
b) Flujo de Barro (rosáceo y violáceo)
Compuestos por material andesítico alterado de grava, arena, limo de fino a grueso, con
bolones de rocas D=15cm.
1.9.4.2 Depósitos del Volcán Misti(Qpl-mm/dac)
Depósitos de avalancha de escombros inconsolidados y bloques angulosos muy fracturados
de andesita, arenas y gravas angulosos.
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1.9.4.3 Depósitos del Volcán Misti (pl-mm/ct)
Depósitos de avalancha de lentes sueltos de ceniza volcánica, constituido por limo, arena,
grava de color rosáceo.
1.9.4.4 Deposito Chiguata(Qh-ch)
Constituido por material sedimentario de limo-arcilloso, con presencia de lentes de arena de
grano fino a medio.
1.9.4.5 Relleno de Cauces Fluviales(Qh-al)
Estos depósitos se encuentran en pleno proceso de transporte y deposición por los ríos y
están constituidos de cantos rodados, gravas, arenas con limos; sus elementos son de
origen sedimentario, volcánico.
1.10 Sismicidad
De acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, según la nueva Norma Sismo
Resistente ( NTE E-030) y del Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas
observadas en el Perú, presentado por Alva Hurtado (1984), el cual se basó en isosistas de
sismos peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos históricos y sismos recientes; se
concluye que el área en estudio se encuentra dentro de la Zona de alta sismicidad (Zona 3),
existiendo la posibilidad de que ocurran sismos de intensidades tan considerables como IX y X
en la escala Mercalli Modificada. (Ver en anexo 9.1 Figura N°1 "Zonificación Sísmica del Perú"
y Figura N°2 "Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas").
De acuerdo con la nueva Norma Técnica NTE E-30 y el predominio del suelo bajo la
cimentación, se recomienda adoptar en los Diseños Sismo-Resistentes para las obras no
lineales como son reservorios, y obras menores, los siguientes parámetros, según el
siguiente Cuadro Nº 01:
CUADRO Nº 01 Parámetros de Diseño Sismo resistente
TIPO DE SUELO Z S Tp(S)Arenas limosas ó gravas arenosas 0.4 1.4 0.9
(Z) Factor de zona
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(S) Factor de amplificación del suelo
(Tp) Periodo que define la Plataforma del espectro
2.0 INVESTIGACIONES DE CAMPO
2.1 Trabajos de Campo
Con la finalidad de definir el perfil estratigráfico del área de estudio, se ejecutaron 37 calicatas catalogadas como 05 sub sectores y ubicadas en todas las zonas que comprende el proyecto. ubicadas convenientemente a lo largo del todo el trazo de las tuberías y estructuras proyectadas, tal como se muestra en el plano adjunto
CUADRO Nº 02: Cuadro de Calicatas
CALICATAPROF.(m)
COORDENADA ESTE
COORDENADA NORTE
NIVEL FREATICO
SC 01 C-2 1.50 224170 8185115 NO PRESENTA
SC 01 C-3 1.50 224476 8185420 NO PRESENTA
SC 01 C-4 1.50 224416 8185522 NO PRESENTA
SC 01 C-5 1.50 224641 8185547 NO PRESENTA
SC 01 C-6 1.50 224705 8185798 NO PRESENTA
SC 01 C-7 1.50 224387 8185740 NO PRESENTA
SC 01 C-8 1.50 224430 81886167 NO PRESENTA
SC 01 C-9 1.50 224727 8186170 NO PRESENTASC 01 C-10
1.50 224596 8186378 NO PRESENTA
SC 01 C-11
1.50 224383 8186449 NO PRESENTA
SC 02 C-1 1.50 225222 8187436 NO PRESENTA
SC 02 C-2 1.50 225158 8187242 NO PRESENTA
SC 02 C-3 1.50 225100 8187022 NO PRESENTA
SC 02 C-4 1.50 225168 8186589 NO PRESENTA
SC 02 C-5 1.50 225110 8186223 NO PRESENTA
SC 02 C-6 1.50 225148 8185853 NO PRESENTA
SC 02 C-7 1.50 2252269 8185576 NO PRESENTA
SC 02 C-8 1.50 225434 8185426 NO PRESENTASC 02 C-10
1.50 225451 8184950PRESENTA NAPA
SC 03 C-1 1.50 225347 8186318 NO PRESENTA
SC 03 C-2 1.50 225212 8186003 NO PRESENTA
SC 03 C-3 1.50 225248 8185623 NO PRESENTA
SC 03 C-4 1.50 225288 8185197 NO PRESENTA
SC 04 C-1 1.50 225982 8186061 NO PRESENTA
SC 04 C-2 1.50 225929 8185701 NO PRESENTA
SC 04 C-3 1.50 225880 81885304 NO PRESENTA
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CALICATAPROF.(m)
COORDENADA ESTE
COORDENADA NORTE
NIVEL FREATICO
SC 04 C-4 1.50 225852 8185029 NO PRESENTA
SC 04 C-5 1.50 225765 818478 NO PRESENTA
SC 05 C-1 1.50 226210 8186267 NO PRESENTA
SC 05 C-2 1.50 226319 8186205 NO PRESENTA
SC 05 C-3 1.00 226185 8186185 NO PRESENTACALIC- 01
3.00 225451 8184950PRESENTA NAPA
CALIC – 02
3.00 225852 8185029 NO PRESENTA
CALIC – 03
3.00 225975 8185905 NO PRESENTA
CALIC – 04
3.00 225110 8186223 NO PRESENTA
CALIC – 05
3.00 225153 8185796 NO PRESENTA
CALICA- 06
***** 225964 8185923 NO PRESENTA
2.2 Muestreo y Registros de exploraciónSe realizó una clasificación de campo de forma manual y visual de cada uno de los
estratos registrados en cada calicata, en los que se indican las diferentes
características de los estratos subyacentes, tales como tipo de suelo, espesor del
estrato, color, humedad, compacidad, consistencia etc, tal como se puede observar
en los registros estratigráficos y fotos que se adjuntan en los anexos
respectivamente.
3.0 ENSAYOS DE LABORATORIOSe seleccionaron muestras alteradas representativas del suelo que debidamente
identificadas se remitieron al laboratorio para los ensayos correspondientes para la
identificación y clasificación de suelos, cuyos resultados de laboratorio se presenta en
el Anexo 1.
CUADRO Nº3: CANTIDAD DE ENSAYOS DE LABORATORIO
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CALICA
TA
MUEST
RA
PRO
F.
(M)
W
%
L.
L
L.
P
I.
P
SU
CS
Cloruros (ppm)
Sulfatos (ppm)
Proctor Mod.
C.B.R.
CORTE DIRECTO
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SC 01 C-2
M-2
0.70
–
1.50
1 1 1 1 1 1 1
1 1 -
SC 01 C-3
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 01 C-4
M-2
0.70
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 01 C-5
M-26
1.10
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 01 C-6
M-2
0.30
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 01 C-7
M-2
0.30
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 01 C-8
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 01 C-9
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 01C-10
M-2
0.30
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 01C-11
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 02 C-1
M-2
0.40
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 02 C-2
M-2
0.70
-
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 02 M-1 0.00 1 1 1 1 1 - - 1 1 -
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”15
C-3–
1.50
SC 02 C-4
M-1
0.00
-
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 02 C-5
M-1
2.40
–
3.00
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 02 C-6
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 02 C-7
M-2
0.30
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 02 C-8
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 02C-10
M-2
1.40
-
3.00
1 1 1 1 1 1 1
1 1 -
SC 03 C-1
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 03 C-2
M-2
0.40
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 03 C-3
M-2
0.70
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 03 C-4
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 04 C-1
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 04 C-2
M-1 0.00
–
1 1 1 1 1 - - 1 1 -
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”16
1.50
SC 04 C-3
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 04 C-4
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 1 1
1 1 -
SC 04 C-5
M-2
0.40
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 05 C-1
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 05 C-2
M-1
0.00
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
SC 05 C-3
M-2
0.20
–
1.50
1 1 1 1 1 - -
1 1 -
CALIC-01
M-2
1.40
–
3.00
1 1 1 1 1 1 1
- - 1
CALIC–02
M-2
0.20
–
3.00
1 1 1 1 1 1 1
- - 1
CALIC-03
M-2
0.70
–
300
1 1 1 1 1 1 1
- - 1
CALIC-04
M-2
2.40
–
3.00
1 1 1 1 1 1 1
- - 1
CALIC–05
M-2
0.20
–
1.50
1 1 1 1 1 1 1
- - 1
CALIC-06
M-2
0.50
–
3.00
1 1 1 1 1 1 1
- - 1
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”17
Donde:
W% : contenido de humedadL.L.% : Limite líquidoL.P. % : Limite plásticoI.P. % : Índice plástico
CUADRO Nº4: RESULTADOS DE LABORATORIO
CALICAT
A
MUESTR
A
DENSIDA
D MAX
C.B.R
. AL
100 %
W% L.LL.
PI.P
SUC
S
DESCRIPCIO
N
SC 01 C-2 M-2 1.626 19.0 7.68 14.6 NPN
PSM
ARENA
LIMOSA
SC 01 C-3 M-1 1.625 19.0 5.3815.2
0NP
N
PSM
ARENA
LIMOSA
SC 01 C-4 M-2 1.630 20.0 6.7214.8
0NP
N
PSM
ARENA
LIMOSA
SC 01 C-5 M-2 1.348 13.0 5.6315.1
3NP
N
PGW
ARENA
LIMOSA
SC 01 C-6 M-2 1.342 13.0 6.2216.4
0NP
N
PGW
ARENA
LIMOSA
SC 01 C-7 M-2 1.674 20.0 5.8315.0
0NP
N
PSM
ARENA
LIMOSA
SC 01 C-8 M-1 1.672 20.0 6.0214.3
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 01 C-9 M-1 1.641 21.0 4.0915.2
6NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 01C-10
M-2 1.625 20.0 4.1114.1
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 01C-11
M-1 1.343 13.0 3.8214.8
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 02 C-1 M-2 1.335 13.0 5.4315.8
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 02 C-2 M-2 1.341 14.0 6.8316.7
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 02 C-3 M-1 1.636 21.0 7.3514.2
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 02 C-4 M-1 1.640 19.0 5.57 14.8 NP N SM ARENA LIMOSA
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”18
CALICAT
A
MUESTR
A
DENSIDA
D MAX
C.B.R
. AL
100 %
W% L.LL.
PI.P
SUC
S
DESCRIPCIO
N
0 P
SC 02 C-5 M-1 1.635 20.0 7.1414.9
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 02 C-6 M-1 1.645 21.0 6.4216.0
7NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 02 C-7 M-2 1.385 15.0 8.2915.7
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 02 C-8 M-1 1.358 14.0 5.1215.1
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 02C-10
M-2 1.403 12.020.6
6
15.9
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 03 C-1 M-1 1.645 13.0 3.9014.3
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 03 C-2 M-2 1.652 18.0 9.2514.1
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 03 C-3 M-2 1.358 15.0 8.5816.5
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 03 C-4 M-1 1.631 21.0 6.4314.3
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 04 C-1 M-1 1.347 18.0 8.4217.7
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 04 C-2 M-1 1.332 15.0 7.2516.2
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 04 C-3 M-1 1.627 19.0 4.4914.5
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 04 C-4 M-1 1.619 22.0 9.1414.3
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 04 C-5 M-2 1.633 20.0 5.7914.8
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 05 C-1 M-1 1.370 13.0 8.6315.9
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 05 C-2 M-1 1.379 14.0 7.2914.5
0NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
SC 05 C-3 M-2 1.349 13.0 7.60 15.8 NP N SM ARENA “INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
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CALICAT
A
MUESTR
A
DENSIDA
D MAX
C.B.R
. AL
100 %
W% L.LL.
PI.P
SUC
S
DESCRIPCIO
N
0 P LIMOSA
CALIC-01 M-2 ***** *****20.6
615.9 NP
N
PSM ARENA
LIMOSA
CALIC–02 M-2 ***** ***** 9.14 14.3 NPN
PSM ARENA
LIMOSA
CALIC-03 M-2 ***** ***** 7.21 14.2 NPN
PSM ARENA
LIMOSA
CALIC-04 M-2 ***** ***** 7.14 14.9 NPN
PSM ARENA
LIMOSA
CALIC–05 M-2 ***** ***** 6.42 15.1 NPN
PSM ARENA
LIMOSA
CALIC-06 M-2 ***** ***** 8.12 14.5 NPN
PSM ARENA
LIMOSA
Donde:
W% : contenido de humedadL.L.% : Limite líquidoL.P. %: Limite plásticoI.P. %: Índice plástico
3.1 ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO
Se realizaron ensayos de densidad de campo, en las 06 calicatas ejecutadas, este ensayo
se realizó en el estrato del fondo, a esepción de la calicata 01 la cual no se pudo realizar
en el fondo por encontrarse presencia de Napa Freática. Tomandose la densidad de una
zona lateral.
Calicata Muestra Prof. (m)DENSIDAD SECA(GR/CC)
DENSIDAD HUMEDA(GR/CC)
CALICATA 01 M-2 1.40 – 3.00 1.190 1.436
CALICATA 02 M-1 0.00 – 3.00 1.357 1.481
CALICATA 03 M-2 0.20 – 2.00 1.358 1.456
CALICATA 04 M-2 2.40 – 3.00 1.341 1.436
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PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”20
CALICATA 05 M-1 0.00 – 3.00 1.337 1.423
CALICATA 06 M-1 0.00 - 1.00 1.342 1.451
4.0 ANALISIS QUIMICO.
Se realizaron ensayos de análisis químicos para determinar el contenido de sulfatos y
cloruros, en muestras de suelos alterados y representativos. Los reportes se incluyen
también en el Anexo 1.
El ensayo químico de sales agresivas al concreto fue realizada en el Laboratorio de Química
de la Universidad Privada de Tacnal, bajo las normas de la American Society for Testing
and Material (ASTM).
CUADRO Nº5: Resultados de Análisis Químicos
Calicata Muestra Prof. (m)Cloruros(ppm)
Sulfatos (pp)
PH
CALICATA 01 M-2 1.40 – 3.00 31.5 25.3 7.45
CALICATA 02 M-2 0.20 – 3.00 50.2 46.4 6.75
CALICATA 03 M-2 0.70 – 3.00 48.1 47.3 6.64
CALICATA 04 M-2 2.40 – 3.00 53.7 48.1 6.71
CALICATA 05 M-2 0.20 – 3.00 55.6 49.2 6.56
CALICATA 06 M-2 0.50 - 1.00 47.6 45.2 6.54
5.0 ANALISIS DE CIMENTACION
5.1 Tipo de Cimentación y Profundidad de Cimentación
El tipo de cimentación recomendado son cimentaciones cuadradas, por presentar buen
comportamiento sísmico. El ingeniero estructuralista es quien decide y define el tipo de
cimentación.
5.2 Capacidad Portante
5.2.1 Calculo de Angulo de Fricción
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”21
De acuerdo a las características del subsuelo descrito anteriormente, se recomienda
cimentar sobre el estrado de suelo firme (SM) a una profundidad mínima de 1.50 m. ( DF
= 1.50 m.) medido con respecto al nivel del terreno natural actual, por medio de vigas de
cimentación.
Para el cálculo del angulo de fricción interna se realizó el Ensayo de Corte Directo ya
que el tipo de suelo encontrado corresponde a suelos de grano fino (Arenas limosas) con
casi nada de gravas.
CUADRO N° 05 Angulo de Fricción y Cohesión
CALICATA
ANGULO DE
FRICCION COHESION
C-01 18.30 0.221
C-02 22.87 0.126
C-03 22,97 0,128
C-04 21,46 0,150
C-05 23,62 0,114
C-06 23.13 0.143
5.2.2 Calculo de Capacidad Portante Admisible
Para determinar la capacidad portante admisible en el subsuelo en la cual estará emplazada
las obras, se aplica la teoría de Terzaghi para el caso de zapatas aisladas (cuadradas).
Q(ult.) = 1.3 Sc . c . Nc + Sq . q . Nq + 0.4 Sg . B . Yd . Ny
En donde:
Qult. = Capacidad última de Carga
C = cohesión
Yd = Peso específico ó Densidad Natural seca (Kg/m3)
B = Ancho de la Cimentación
DF = Profundidad de la Cimentación
Nc, Nqs, Ny = Factores de Capacidad de carga
Φ = Angulo de Fricción
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”
Qadm = Q(ult.)/FS
22
Donde:
Qadm. = Capacidad Portante Admisible
FS = Factor de Seguridad (3)
La capacidad portante calculada para el tipo de cimentación cuadrada, profundidad 1.50m.
y ancho de cimentación B=150m. Son de:
CUADRO N° 06 Capacidad Portante
CALICATA CAPACIDAD PORTANTE (Q adm . kg/cm2
C-01 0.50 (DF=1.50 M)
C-02 1.25 (DF=1.50 M)
C-03 1.23 (DF=1.50 M)
C-04 1.81 (DF=2.50 M)
C-05 1.19 (DF=1.50 M)
C-06 1.22 (DF=1.50 M)
(Ver formato de capacidad portante anexo Nª 01).
5.2.3 Factor de Seguridad
El factor de Seguridad contra falla por Capacidad de Carga debe ser del orden de 3, por lo
que la Presión Admisible en el suelo qadm puede por lo tanto tomarse como 1/3 de la Presión
máxima neta, con el objetivo de:
Prevenir las variaciones naturales de la resistencia al corte del suelo.
Prevenir contra la probable disminución local en la Capacidad de carga del suelo durante
el proceso constructivo.
Prevenir asentamientos perjudiciales de la cimentación.
Por las incertidumbres implicadas en los métodos o fórmulas para la determinación de la
carga última de Falla.
Tener en cuenta las variaciones en la Capacidad de apoyo con los cambios en las
dimensiones de la cimentación, de acuerdo con las cargas a transmitir.
5.2.4 Nivel Freático
El Nivel Freático no fue alcanzado, hasta la profundidad estudiada mediante la calicata
ejecutada. Con ello podemos garantizar que los estratos arenosos no podrán sufrir el
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”23
problema de adensamiento con la saturación o el fenómeno de licuación de suelos
ante la presencia de un eventual sismo.
6.0 Determinación de Asentamientos
6.1.1 Asentamiento Inmediato
Los asentamientos que se presentarán en los suelos granulares son
instantáneos, los cuales se producen durante la construcción.
No existirán asentamientos a largo plazo por consolidación.
El asentamiento inicial instantáneo se ha calculado utilizando la Teoría
elástica para el asentamiento bajo carga uniforme.
i = qs * B * ( 1 - 2 )*I
E
i = Asentamiento instantáneo ( cm )
= Relación de Poisson
I = Factor de Influencia
U = Modulo de Young
qs = Esfuerzo neto transmitido ( Kg / cm2 )
B = Ancho de la Cimentación ( cm )
Relación de Poison u = 0,20 - 0,40
Forma de la Calicata Cuadrada
Módulo de Elasticidad
E = 1500 - 2500
(lb/pulg2)
Factor de Influencia if = 1.12
Ancho Menor de Cimentación B = 150 cm.
(Ver formatos de asentamiento Nº 01)
7.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”24
En base a los resultados de las exploraciones realizadas, ensayos de resistencia en
laboratorio y análisis complementarios se puede mencionar lo siguiente:
Los suelos del área de estudio está constituido por materiales consistentes
predominantemente del tipo Arenas limosas con fonos No Plásticos, con poca
presencia de grava (< del 10 %) Variando de color y de posición a lo largo de
toda la zona de estudio, predominando mayormente la arena limosa color
rosado salmón (ceniza volcánica)
Los suelos analizados se encuentran en un estado semi compacto osea un suelo
normal, siendo necesario la utilización de herramientas estándar pára su
remosión o excavación.
En la calicata SC 05 C-1 se encontró un estrato de roca blanda a una
profundidad de 1.20 m. siendo el único sector que presenta esa estratigrafía.
Se recomienda cimentar la estructura a una profundidad mínima de 1,50 m.
previo solado, debido a que el suelo presenta su mejor comportamiento estructural
ante cargas estáticas y dinámicas.
El tipo de cimentación recomendada es a base de vigas de cimentación debido a
los asentamientos instantáneos que experimentaran por causa de las cargas que
soportara, pudiéndose utilizar otro tipo de cimentación según lo recomiende el Ing.
Proyectista en estructuras.
Este tipo de cimentación evitará las fisuras de las estructuras por asentamientos
diferenciales localizados; debido a que estos asentamientos se producirán de
forma uniforme en toda el área de contacto de distribución de presiones de la
estructura con el suelo.
La Capacidad portante admisible para el tipo y profundidad de cimentación
recomendada después de realizar los ensayos de campo y laboratorio,
obteniéndose los parámetros geotécnicos del suelo utilizando correlaciones,
tablas y ábacos. Utilizándose la teoría de Terzaghi fue de:
CALICATA CAPACIDAD PORTANTE (Q adm . kg/cm2
C-01 0.50 (DF=1.50 M)
C-02 1.25 (DF=1.50 M)
C-03 1.23 (DF=1.50 M)
C-04 1.81 (DF=2.50 M)
C-05 1.19 (DF=1.50 M)
C-06 1.22 (DF=1.50 M)
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”25
No se detectó la presencia de nivel freático en toda la zona a esepción de la
calicata 01 ó SC 2 C-10 a la profundidad de 2.40 m.
A partir de los análisis químicos practicados se obtuvieron valores de cloruros y
sulfatos de baja agresividad, asi como el PH de los suelos están dentro de los
límites establecidos en donde no son considerados como Acidos (PH < de 6.5) y
como Alcalinos (PH > de 7.5) indicando que no existe agresividad al concreto,
por lo que en este caso se recomienda usar cualquier tipo de cemento para las
obras de concreto.
Este estudio es sólo válido para la zona donde se realizará el proyecto :
construirán los reservorios del proyecto y líneas proyectadas: “INSTALACION Y
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS
EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL PACHACUTEC,
FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA,
DISTRITO DE CERRO COLORADO – AREQUIPA”.
8.0 BIBLIOGRAFÍA
III CONGRESO NACIONAL DE MECANICA DE SUELOS, “cimentaciones en la
región de la costa”. Lima-peru, 1978.
BOWLES, Joseph. “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieria Civil”. Editorial
McGRAW HILL LATINOAMERICANA s.a. Lima-Peru
BOWLES, Joseph. “foundation analysis and design”. 5th edition,McGRAW-Hill, New
York, N.Y. U.S.A., 1996.
Jorge E. Alva Hurtado; Zenón Aguilar Bardales, “MICROZONIFICACION SISMICA
DE LA CIUDAD DE AREQUIPA” . Lima-Peru,1991
Equipo AQplan 21. Municipalidad provincial de Arequipa, “Plan director de Arequipa
metropolitana”, 2001
KARL TERZAGHI - RALPH PECK
Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica.
PECK , HANSON Y THORNBURN
Ingeniería de Cimentaciones
BERRY - DAVID REDID
Mecánica de Suelos
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”26
JOSHEPH E. BOWLES
Propiedades Geofísicas de los Suelos
LAMBE Y WHITMAN
Mecánica de los Suelos
JUAREZ BADILLO - RICO RODRIGUEZ
Mecánica de Suelos Tomo II - III
“INSTALACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRAL DE DRENAJE PLUVIAL EN LOS EJES DE ALTO LIBERTAD, ALTO VICTORIA, SEMI RURAL
PACHACUTEC, FUNDO LA QUEBRADA, TUPAC AMARU, Y MARISCAL CASTILLA, DISTRITO DE CERRO COLORADO - AREQUIPA”27
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