UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
CENTRO PERUANO JAPONÉS DE INVESTIGACIONES
SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES
PROGRAMA: 0068 REDUCCIÓN DE VULNERABILIDAD Y ATENCIÓN DE EMERGENCIA POR DESASTRE
PRODUCTO: 3.000481 GOBIERNOS LOCALES CON
EVALUACIÓN DE RIESGOS ANTE SISMOS Y
TSUNAMIS
ACTIVIDAD: 5.003430 DESARROLLO DE
MICROZONIFICACIÓN ANTE SISMO Y TSUNAMI
INFORME
MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA DEL DISTRITO DE
LURÍN
APÉNDICE C CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DEL SUELO
EN EL DISTRITO DE LURÍN LIMA- OCTUBRE, 2013
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TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 3 2. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ................................................................... 3
2.1 Características geotécnicas del distrito de Lurín (CISMID, 2004) ........................ 4
2.1.1 Perfiles Estratigráficos ........................................................................................... 4 2.1.2 Parámetros Geotécnicos ......................................................................................... 5
3. EXPLORACIÓN DE CAMPO ................................................................................... 5 3.1 Excavación de calicatas. ........................................................................................ 6 3.2 Descripción de perfiles de suelo y roca en taludes ................................................ 6
3.3 Ensayo de penetración dinámica ligera (DPL) ...................................................... 7 3.4 Ensayo de penetración estándar (SPT)................................................................... 8
4. ENSAYOS DE LABORATORIO ............................................................................... 9 4.1 Ensayos de Mecánica de Suelos............................................................................. 9
4.2 Ensayos de Análisis Químico .............................................................................. 10
5. EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE LICUACIÓN DE SUELOS ................... 10 6. TIPOS DE MATERIAL ............................................................................................. 14
7. AGRESIÓN DEL SUELO AL CONCRETO DE CIMENTACIÓN ..................... 16 8. MICROZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA ............................................................. 17
8.1 Zona I ................................................................................................................... 18
8.2 Zona II .................................................................................................................. 19 8.3 Zona III ................................................................................................................ 19 8.4 Zona IV ................................................................................................................ 19
8.5 Zona V.................................................................................................................. 20
9. REFERENCIAS ......................................................................................................... 21
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TABLAS
Tabla C-1 : Relación de calicatas recopiladas
Tabla C-2 : Relación de ensayos de Penetración Dinámica Ligera (DPL) recopilados
Tabla C-3 : Relación de ensayos de cono sowers recopilados
Tabla C-4 : Relación de ensayos de Penetración Estándar (SPT) recopilados
Tabla C-5 : Relación de calicatas ejecutadas
Tabla C-6 : Relación de taludes descritos
Tabla C-7 : Relación de ensayos de Penetración Dinámica Ligera (DPL) ejecutados
Tabla C-8 : Relación de penetración estándar (SPT) ejecutados
Tabla C-9 : Resultado de ensayos estándar de mecánica de suelos.
Tabla C-10 : Resultado de ensayos de corte directo
Tabla C-11 : Resultado de ensayos triaxiales
Tabla C-12 : Resultado de ensayos de consolidación unidimensional
Tabla C-13 : Resultado de ensayos químicos
Tabla C-14 : Elementos químicos nocivos para la cimentación
ANEXOS
Anexo C-1 : Registros de sondajes recopilados
Anexo C-2 : Perfiles de Suelos recopilados
Anexo C-3 : Registros de sondajes ejecutados
Anexo C-4 : Certificados de ensayos de laboratorio
Anexo C-5 : Memoria de cálculo
Anexo C-6 : Panel fotográfico
MAPAS
Mapa C-1 : Ubicación de sondajes recopilados y ejecutados
Mapa C-2 : Tipos de material a 1.0 m de profundidad
Mapa C-3 : Tipos de material a 2.5 m de profundidad
Mapa C-4 : Microzonificación geotécnica
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1. INTRODUCCIÓN
Entre los años 2003 y 2005, el Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y
Mitigación de Desastres (CISMID) desarrolló el “Estudio de Vulnerabilidad y Riesgo Sísmico de
Diez Distritos de Lima y Callao”, que incluyó al distrito de Lurín.
A la fecha, y en base al estudio existente mencionado, el propósito del presente informe,
denominado “Apéndice C”, es determinar las características geotécnicas de los suelos de
cimentación del distrito de Lurín. Para cumplir con tal propósito, se recopiló información
existente, se desarrolló un programa de exploraciones de campo, se realizó ensayos de
laboratorio y se evaluó los datos obtenidos; dando como resultado, principal, un mapa de
microzonificación geotécnica actualizado para el distrito de Lurín.
Este resultado se complementa con los resultados del Apéndice A: “Características Geológicas
del Distrito de Lurín”, del Apéndice B: “Análisis de Peligro Sísmico del Distrito de Lurín” y del
Apéndice D: “Características Dinámicas de los Suelos del Distrito de Lurín”, que en su conjunto
permitirán fortalecer las tecnologías para la mitigación de desastres por terremoto en el
mencionado distrito.
2. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
La principal fuente de información existente sobre las características geotécnicas del distrito de
Lurín lo constituye el estudio de Microzonificación Geotécnica Sísmica realizada por el CISMID,
en el año 2004. En este estudio, se recopilaron 11 calicatas.
Adicionalmente, en el presente estudio (CISMID, 2013), se ha recopilado información de
estudios de mecánica de suelos con fines de cimentación, ejecutados en el distrito de Lurín por
empresas privadas de prestigio reconocido. Esta información incluye cuatro registros de
sondajes representativos, dos ensayos con Cono Sowers (Cono Peck), cinco Ensayos de
Penetración Dinámica Ligera (DPL) y nueve Ensayos de Penetración Estándar (SPT).
La ubicación de los sondajes recopilados se presenta en el Mapa C-1; sus registros, en el
Anexo C-1, y una relación de los mismos, en las Tablas C-1, C-2, C-3 y C-4.
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A continuación se presenta parte del contenido del estudio del CISMID para el distrito de Lurín,
realizado durante el año 2004, en lo que concierne, específicamente, a las características
geotécnicas.
2.1 Características geotécnicas del distrito de Lurín (CISMID, 2004)
Las características geotécnicas del distrito de Lurín fueron determinadas mediante sondajes y
perfiles de pozos de agua recopilados, y sondajes ejecutados durante el estudio del año 2004.
La ubicación de todos estos sondajes se muestran en el Mapa C-1 y un resumen de los mismos,
en las tablas C-1, C-2, C-3 y C-4.
2.1.1 Perfiles Estratigráficos
Dentro del área en estudio, se han trazado 03 ejes a través de los sondajes recopilados y
ejecutados (Ejes A-A, B-B y C-C), con la finalidad de presentar perfiles de suelos que cubran las
diferentes áreas de la zona en estudio. La representación de estos perfiles de suelos se
encuentra en el Anexo C-2 (Láminas 01 al 03), y son los que se describen a continuación:
Perfil Estratigráfico A-A. Este eje se ha trazado en forma paralela al litoral. Superficialmente,
tal como se muestra en el sondaje E04, se registra la presencia de material de relleno, hasta
una profundidad máxima de 1.70 m —los materiales de relleno están conformados por restos de
concreto, ladrillo cerámica, conchuelas, etc. con matriz de arcilla, limos y presencia de materia
orgánica—. Asimismo, en los extremos del eje, desde la superficie se tiene la presencia de
suelo natural, constituido por arena pobremente gradada (SP), arena con limos (SM, SP-SM) y
arcillas de baja plasticidad (CL) de consistencia media. Subyaciendo a estos materiales, se
tiene a las arenas mal gradadas (SP), arenas arcillosas (SC), arenas limosas (SM, SW-SM) y a
los limos (ML), que presentan compacidades que varían de suelta a densa y se encuentran
intercaladas con lentes aislados de arcilla (CL), de consistencia blanda a media, y de manera
focalizada, en el sondaje E01, se tiene la presencia de grava mal gradada (GP). La máxima
profundidad alcanzada por los sondajes en este perfil fue de 5.00 m.
Perfil Estratigráfico B-B. Este eje se ha trazado en el extremo noroeste del distrito.
Superficialmente presenta depósitos de rellenos, conformados por gravas, arcillas, limos y
materia orgánica. El suelo natural está conformado por limo arcilloso (ML), de consistencia
blanda y baja plasticidad. Subyaciendo a estos materiales, hasta 5.90 m, se registra la
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presencia de arcillas, de consistencia blanda, y arenas arcillosas y limosas (SC y SM), de
compacidad media. Continuando, se tiene a la grava limosa pobremente gradada (GP-GM) de
compacidad muy densa. El nivel freático, en este eje, varía entre 1.40 y 2.30 m de profundidad.
Perfil Estratigráfico C-C. Este eje se ha trazado para el sector sur del distrito. El perfil de
suelos está conformado básicamente por la arena limosa (SM) y arena pobremente gradada
(SP, SP-SM), de compacidad media a muy densa, con presencia aislada de gravas angulosas
de T.M. 11/2”, hasta una profundidad máxima de 5.50 m —de manera focalizada, en la calicata
C03, a partir de los 3.10 m de profundidad, se registra al limo arenoso (ML), de consistencia
dura y plasticidad media—.
2.1.2 Parámetros Geotécnicos
De acuerdo a los perfiles de suelos evaluados se puede indicar que el distrito de Lurín
superficialmente está conformado por material de relleno en algunos sectores y suelo natural en
su mayor parte, la profundidad máxima del relleno es de 1.70 m conformado por arena de
granulometría media a fina la cual en un sector se presenta contaminada con restos de ladrillo,
concreto, papeles, etc. El suelo natural está constituido por arena pobremente gradada con
limos (SP, SP-SM) de grano grueso a fino, de compacidad muy suelta a muy densa, y arcillas
de baja plasticidad (CL) y limos (ML), de consistencia blanda a dura. En base a estas
características, se estima que, para cimentaciones superficiales de viviendas de interés social,
la capacidad admisible varía entre 0.70 a 1.00 Kg/cm2.
3. EXPLORACIÓN DE CAMPO
El programa de exploración de campo se realizó entre el 22 de abril y el 03 de mayo de 2013, y
consistió en la excavación de diez (10) calicatas, seis (06) Ensayos de Penetración Estándar
(SPT), dieciséis (16) Ensayos de Penetración Dinámica Ligera (DPL) y la descripción de
diecisiete (17) taludes, sumando un total de cuarenta y nueve (49) puntos de exploración
geotécnica. Asimismo, se identificó zonas de rellenos y escombros.
En base a la información recopilada, los puntos de exploraciones geotécnicas ejecutados fueron
distribuidos convenientemente dentro del área de estudio; buscando, principalmente, reforzar
los sectores sin información disponible.
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3.1 Excavación de calicatas.
Las calicatas (excavaciones) se ejecutaron con personal obrero. La finalidad de estas
excavaciones fue evaluar las condiciones geotécnicas del suelo de cimentación. En las diez
(10) calicatas realizadas, se procedió con la caracterización de las muestras de los diferentes
tipos de suelos, siguiendo la norma de recolección y muestreo ASTM D420; así mismo, se
realizó la clasificación visual del material encontrado en campo, de acuerdo a los
procedimientos indicados en la norma ASTM D2488.
FOTO 1: Excavación de calicatas en el distrito de Lurín
La ubicación de las calicatas ejecutadas se presenta en el Mapa C-1; sus registros, en el Anexo
C-3; su panel fotográfico, en el Anexo C-6, y la relación de las mismas, en la Tabla C-5.
3.2 Descripción de perfiles de suelo y roca en taludes
Durante los trabajos de campo se estimó conveniente realizar la descripción de los perfiles de
suelos y rocas en taludes existentes, ubicados dentro del área de estudio. Cabe mencionar que,
así como en las calicatas, en los taludes fue posible realizar una identificación y descripción de
suelos y rocas. Se han descrito diecisiete (17) taludes en total.
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FOTO 2: Talud de roca en el distrito de Lurín
La ubicación de los taludes se presenta en el Mapa C-1, sus registros, en el Anexo C-3, su
panel fotográfico, en el Anexo C-6, y un resumen de los mismos, en la Tabla C-6.
3.3 Ensayo de penetración dinámica ligera (DPL)
Estos ensayos se programaron con la finalidad de inferir la resistencia del suelo. Se han
realizado un total de dieciséis (16) ensayos DPL, hasta una profundidad máxima de 5.0 metros.
Estos sondajes han sido realizados mediante el hincado continuo en tramos de 10 cm de una
punta cónica de 60º, utilizando la energía de un martillo de 10 kg de peso, que cae, libremente,
desde una altura de 50 cm (norma DIN 4094-90).
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FOTO 3: Auscultación con Penetrómetro Dinámico Ligero (DPL) en el distrito de Lurín
La ubicación de los ensayos DPL ejecutados se presenta en el Mapa C-1, sus registros, en el
Anexo C-3, su panel fotográfico, en el Anexo C-6 y una relación de los mismos, en la Tabla C-7.
3.4 Ensayo de penetración estándar (SPT)
Estos sondajes fueron ejecutados con la finalidad de determinar los parámetros de resistencia y
compacidad del suelo. Se realizaron seis (6) ensayos SPT, hasta una profundidad máxima de
6.45 metros. En cada uno de estos ensayos se registró el número de golpes por cada 30 cm de
penetración, dados por un martillo de 63.5 Kg, desde una altura de caída de 76 cm, a cada
metro de profundidad.
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FOTO 4: Exploración con equipo SPT en el distrito de Lurín
La ubicación de los ensayos SPT ejecutados se presenta en el Mapa C-1, sus registros, en el
Anexo C-3, su panel fotográfico, en el Anexo C-6, y una relación de los mismos, en la Tabla C-
8.
4. ENSAYOS DE LABORATORIO
4.1 Ensayos de Mecánica de Suelos
Con las muestras obtenidas en las calicatas se realizaron ensayos estándares y especiales de
mecánica de suelos, en el Laboratorio Geotécnico del CISMID de la Facultad de Ingeniería Civil
(FIC) de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI). Los ensayos estándares fueron llevados a
cabo en muestras alteradas, extraídas en la exploración de campo, según el Sistema Unificado
de Clasificación de Suelos (SUCS). Los ensayos estándar de mecánica de suelos realizados
fueron los siguientes:
Análisis granulométrico ASTM D 421 – D 422
Límite líquido y plástico ASTM D 4318
Contenido de humedad ASTM D 2216
Del mismo modo, los ensayos especiales realizados fueron los siguientes:
Corte Directo ASTM D 3080
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Consolidación Unidimensional ASTM D 2435-80
Triaxial no consolidado no drenado ASTM D 2850
Los resultados de los ensayos de mecánica de suelos se presentan en el Anexo C-4 y un
resumen de los mismos, en las Tablas C-9, C-10, C-11 y C-12.
4.2 Ensayos de Análisis Químico
Con cuatro muestras de suelo obtenidas en cuatro zonas del área en estudio, se ejecutaron, en
el laboratorio químico de la FIC-UNI, los siguientes ensayos de análisis químico:
Contenido de Sulfatos ASTM E 275
Contenido de Cloruros ASTM D 3370
Sales Solubles Totales y ASTM D 1888
PH ASTM D 4792
Los resultados de los ensayos químicos se presentan en el Anexo C-4 y un resumen de los
mismos, en la Tabla C-13.
5. EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE LICUACIÓN DE SUELOS
El análisis del potencial de licuación de suelos se ha desarrollado en base a la National Center for
Earthquake Engineering Research (NCEER), que define un factor de seguridad contra la licuación
de suelos en términos de la capacidad del suelo a resistir la licuación (expresado en términos del
CRR), la demanda sísmica (expresado en términos del CSR) y del factor de escala por magnitud de
sismo (MSF).
Donde:
FS = Factor de seguridad contra la licuación de suelos CRR7.5 = Razón de resistencia cíclica para una magnitud sísmica de 7.5 CSR = Razón de esfuerzo cíclico impuesto por un sismo en un estrato de suelo MSF = Factor de escala por magnitud de sismo
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Si el FS es mayor a 1.0 se considera que no ocurrirá el fenómeno de licuación de suelos.
El CRR7.5, se ha estimado en base a los números de golpes corregido (N1)60,cs de los ensayos
SPT, que dependen de las características del equipo utilizado y del porcentaje de finos de los
estratos de suelos, utilizando la aproximación analítica siguiente de Thomas F. Blake.
Donde: x = (N1)60,cs
El CSR se define como:
para z <= 9.15 m
Donde:
amáx = Máxima aceleración en la superficie generada por un sismo g = Aceleración de la gravedad σvo = Esfuerzo total en la profundidad z σ’vo = Esfuerzo efectivo en la profundidad z rd = Coeficiente de reducción de esfuerzos z = Profundidad de análisis
El MSF se define según I.M. Idriss como:
Donde: M = Magnitud sísmica
Para una aceleración máxima esperada se le asoció una magnitud determinada, a continuación
se presentan estos valores:
Aceleración (g) Magnitud (Mw)
0.3 7.5
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En el Anexo C-5 se presenta la memoria de cálculo detallada y un resumen de los resultados en las
siguientes líneas.
Analizando nuestro caso
Magnitud (Mw)= 7.5
Aceleración (g) = 0.3
SPT-1
Profundidad (m) Tipo de Suelo FS Resultado
0.0 - 1.0 SC 0.40 Ocurre licuación
1.0 - 2.0 SM 0.36 Ocurre licuación
2.0 - 3.0 SC 0.26 Ocurre licuación
3.0 - 4.0 ML 0.55 Ocurre licuación
4.0 - 5.0 SM 0.32 Ocurre licuación
5.0 - 6.0 SM 0.50 Ocurre licuación
SPT05
Profundidad (m) Tipo de Suelo FS Resultado
0.0 - 1.0 SC 0.59 Ocurre licuación
1.0 - 2.0 SM 1.23 No ocurre licuación
2.0 - 3.0 SM 1.04 No ocurre licuación
3.0 - 4.0 SP-SM 0.84 Ocurre licuación
4.0 - 5.0 CL-ML 2.61 No ocurre licuación
SPT06
Profundidad (m) Tipo de Suelo FS Resultado
0.0 - 1.0 CL 0.55 Ocurre licuación
1.0 - 2.0 CL 0.51 Ocurre licuación
2.0 - 3.0 SC 1.14 No ocurre licuación
3.0 - 4.0 CL 2.44 No ocurre licuación
SPT07
Profundidad (m) Tipo de Suelo FS Resultado
0.0 - 1.0 CL 0.55 Ocurre licuación
1.0 - 2.0 CL 0.39 Ocurre licuación
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2.0 - 3.0 SM 0.91 Ocurre licuación
3.0 - 4.0 ML 2.39 No ocurre licuación
4.0 - 5.0 ML 0.73 Ocurre licuación
SPT08
Profundidad (m) Tipo de Suelo FS Resultado
0.0 - 1.0 SM 0.72 Ocurre licuación
1.0 - 2.0 CL 0.44 Ocurre licuación
2.0 - 3.0 SC 1.33 No ocurre licuación
3.0 - 4.0 CL 0.29 Ocurre licuación
SPT09
Profundidad (m) Tipo de Suelo FS Resultado
0.0 - 1.0 SC 0.33 Ocurre licuación
1.0 - 2.0 SM 0.42 Ocurre licuación
2.0 - 3.0 SC 1.42 No ocurre licuación
3.0 - 4.0 ML 0.60 Ocurre licuación
4.0 - 5.0 SM 0.42 Ocurre licuación
Asimismo, se analizará el grado de peligro que existe al ocurrir licuación en los estratos
licuables. Para ello utilizaremos el método de Iwasaki y Tokimatsu (1982), que se define como
sigue:
Si FL(z) <=1
Si FL(z) >=1
para z <= 20 m
para z > 20 m
Donde:
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PL = Índice del potencial de licuación FL(z) = Factor de relación de licuación = CRR/CSR
Si: PL = 0 Suelo no licuable 0 < PL <= 5 No hay efectos de licuación 5 < PL <= 15 Puede existir efectos severos de licuación 15 < PL < 100 Efectos severos de licuación PL = 100 Suelos altamente licuables
Considerando F(z) = 0, desde la profundidad máxima alcanzada en los ensayos SPT hasta 20.0
m de profundidad, se tiene lo siguiente:
Para nuestro caso:
Magnitud (Mw)= 7.5
Aceleración (g) = 0.3
Sondaje PL Resultado
SPT-1 36.59 Efectos severos de licuación
SPT05 5.29 Puede existir efectos severos de licuación
SPT06 8.96 Puede existir efectos severos de licuación
SPT07 12.87 Puede existir efectos severos de licuación
SPT08 13.75 Puede existir efectos severos de licuación
SPT09 19.69 Efectos severos de licuación
Se concluye que existirán y/o pueden existir efectos severos de licuación para eventos
extraordinarios, en la zona donde se ejecutaron estos sondajes SPT.
6. TIPOS DE MATERIAL
Con la información geotécnica obtenida de la exploración de campo, de la información
recopilada, de los resultados de ensayos de mecánica de suelos, y siguiendo la clasificación
según el Sistema Unificado de clasificación de Suelos (SUCS) y la clasificación visual del
material encontrado en campo se ha procedido a delimitar el área de estudio según los tipos de
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material encontrados. Las características de cada uno de estos tipos de material y los criterios
seguidos para su subdivisión se describen en los ítems siguientes.
La información de tipos de material es mostrada en mapas que muestran estos a diferentes
profundidades. Así, los Mapas C-2 y C-3 muestran los tipos de material a 1.0 y 2.5 m de
profundidad, respectivamente.
Formación rocosa
En base al informe de Geología, las formaciones rocosas, identificadas en el área de estudio,
son materiales conformados, principalmente, por la Formación Marcavilca, la Formación
Pamplona y la Formación Atocongo.
Se encuentran en los sectores topográficamente elevados del distrito de Lurín. Están
representados por los registros de sondajes recopilados, que se presentan en el Anexo C-1; y
los taludes descritos T-1, T-2, T-3, T-6, T-7, T-8, T-9, T-10, T-11, T-12, T-13, T-14, T-15, T-16 y
T-17, que se presentan en el Anexo C-3.
Grava
Son materiales que pertenecen a depósitos aluviales y coluviales. Se caracterizan por ser de
compacidad media, de bordes subredondeados, en la parte baja del distrito, y angulosos, en la
parte elevada, y de humedad baja. Se encuentran emplazados, principalmente, en la superficie
de las formaciones rocosas y, en lugares específicos del distrito, a partir de 1.0 m de
profundidad por debajo de materiales superficiales como arenas, limos y arcillas.
Están representados por los registros recopilados, que se documentan en el Anexo C-1; y por
los registros de las calicatas ejecutadas C-4 y C-9, que se presentan en el Anexo C-3.
Arenas
Son materiales que pertenecen a depósitos aluviales y eólicos recientes, conformados
predominantemente por arenas de compacidad media a densa, sin la presencia del nivel
freático, se encuentran en los sectores norte, sur y este del distrito de Lurín. Están
representados por los registros recopilados, que se documentan en el Anexo C-1; y por los
registros de las calicatas ejecutadas C-1 y C-2, que se presentan en el Anexo C-3.
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También se encontraron arenas de compacidad suelta a media, con la presencia de nivel
freático a partir de 1.0 m de profundidad que se encuentran en el sector céntrico del distrito.
Están representados por los registros recopilados, que se documentan en el Anexo C-1; y por
los registros de las calicatas ejecutadas C-3, C-5, C-8 y C-10, que se presentan en el Anexo C-
3.
Adicionalmente, se encuentran algunos depósitos marinos ubicados en una franja del litoral del
distrito de Lurín, conformado principalmente arenas de grano medio a fino, de compacidad muy
suelta a suelta.
Limos y arcillas
Son materiales finos, de consistencia media a dura, sin la presencia del nivel freático.
Se encuentran focalizados en sectores específicos del área en estudio. Están representados por
los registros de sondajes recopilados, que se presentan en el Anexo C-1.
Rellenos antrópicos y escombros
Son depósitos antrópicos, tales como materiales demolición de construcciones antiguas,
basura, etc. Son materiales heterogéneos sin selección, constituidos por diversos materiales
que van desde gravas, arenas y finos hasta concreto, ladrillos, maderas y desechos. Estas
acumulaciones han sido identificadas en sectores específicos del distrito de Lurín.
7. AGRESIÓN DEL SUELO AL CONCRETO DE CIMENTACIÓN
La agresión que ocasiona el suelo bajo el cual se cimienta la estructura, está en función de la
presencia de elementos químicos que actúan sobre el concreto y el acero de refuerzo,
causándole efectos nocivos y hasta destructivos sobre las estructuras (sulfatos, cloruros y sales
solubles totales). Sin embargo, la acción química del suelo sobre el concreto sólo ocurre a
través del agua subterránea que reacciona con el concreto; de ese modo el deterioro del
concreto ocurre bajo el nivel freático, zona de ascensión capilar o presencia de aguas infiltrada
por otra razón (rotura de tubería, lluvias extraordinarias, inundaciones, etc.). Los principales
elementos químicos a evaluar son los sulfatos y los cloruros, por su acción química sobre el
concreto y el acero de cimentación respectivamente. A su vez, se evalúa las sales solubles
totales que podrían causar pérdida de resistencia mecánica por problemas de lixiviación.
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Las concentraciones de estos elementos en proporciones nocivas, aparecen en la Tabla C-14.
La fuente de esta información corresponde a las recomendaciones del ACI (Comité 319-83)
para el caso de los sulfatos y a la experiencia en los otros casos. Los resultados de los ensayos
de análisis químicos se presentan en la Tabla C-13.
De los resultados obtenidos en el laboratorio se puede observar que la muestra C-4/M-2 tiene
una concentración de sulfatos de 846 p.p.m., la cual ocasionaría un ataque leve al concreto de
la cimentación; la muestra C-9/M-3 tiene una concentración de sulfatos de 1,750 p.p.m., la cual
ocasionaría un ataque moderado al concreto de la cimentación; las muestras C-1/M-2 y C-2/M-
2 tienen una concentración de sulfatos de 9,168 p.p.m. y 3,234 p.p.m., respectivamente, las
cuales podrían ocasionar un ataque severo al concreto de la cimentación; la muestra C-8/M-1
tiene una concentración de sulfatos de 22,301 p.p.m., la cual podría ocasionar un ataque muy
severo al concreto de la cimentación.
En relación a la concentración promedio de cloruros, las muestras C-1/M-2, C-2/M-2, C-4/M-4,
C-8/M-1 y C-9/M-3 tienen concentraciones de cloruros de 674, 5,879, 68, 3605 y 108 p.p.m.,
respectivamente, las cuales indican una acción no agresiva a la armadura de cimentación.
Asimismo, las concentraciones de sales solubles totales en las muestras C-1/M-2, C-2/M-2, C-
4/M-4 y C-9/M-3 son de 9,886, 9,158, 961 y 1,913 p.p.m., respectivamente, las cuales indican
que no se presentará el problema de lixiviación en la estructura de cimentación; en la muestra
C-8/M-1 la concentración de sales solubles totales es de 25,954 p.p.m., la cual indica que se
presentará el problema de lixiviación en las estructuras de cimentación.
En consecuencia, el concreto de la cimentación en el distrito de Lurín, debe ser diseñado con
cemento portland puzolánico tipo IP o tipo II, para ataque moderado, cemento tipo V, para
ataque severo, y cemento tipo V más puzolana, para ataque muy severo.
8. MICROZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA
El distrito de Lurín, a la fecha, cuenta con una microzonificación geotécnica realizada por el
CISMID, en el año 2004. Por tanto, los puntos de exploración geotécnica programados en el
presente estudio fueron ejecutados con el fin de complementar a los realizados en dicha
microzonificación.
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La evaluación geotécnica del área en estudio ha permitido delimitar los diferentes tipos de
materiales con características geotécnicas similares, cuyo producto se presenta en los Mapas
C-2 y C-3. A partir de esta delimitación, se ha procedido a agrupar los diferentes tipos de
materiales según sus características geotécnicas. El propósito de esta agrupación ha sido
definir un Mapa de Microzonificación Geotécnica el cual permita identificar zonas favorables y
desfavorables para la cimentación de edificaciones convencionales, según el tipo de suelo en
cada zona propuesta en la microzonificación geotécnica.
El Mapa C-4 presenta la microzonificación geotécnica propuesta para el distrito de Lurín.
La microzonificación geotécnica incluyó, para cada zona, la estimación de la capacidad de
carga admisible que tendría la cimentación de una edificación convencional definida como
cimientos corridos de 0.60 m de ancho y profundidad de cimentación mínima de 0.80 m. El
criterio de diseño de una cimentación considera que para garantizar el comportamiento
satisfactorio de esta, se deben cumplir las dos condiciones siguientes:
La cimentación debe ser segura contra la falla de corte del suelo que la soporta, y.
Los asentamientos producidos por la carga transmitida por la cimentación deben ser
igual o menores que los permisibles para cada tipo de edificación.
Para tal fin, se ha utilizado la teoría de capacidad de carga de Terzaghi, con los factores de
capacidad de carga propuestos por Vesic (1973).
En consecuencia, se ha dividido el área de estudio en cinco zonas, los mismos que se
describen a continuación:
8.1 Zona I
Esta zona incluye a los depósitos de gravas de compacidad densa y a las formaciones rocosas
con diferente grado de fracturación en caso estén habitadas. Los tipos de materiales descritos
en esta zona presentan las mejores características geotécnicas para la cimentación de
edificaciones.
La capacidad de carga admisible en esta zona, para una cimentación corrida de 0.60 m de
ancho, varía entre 2.0 y 4.0 kg/cm2, si se desplanta sobre la grava a una profundidad mínima de
0.8 m; y mayor a 5.0 kg/cm2, si se desplanta sobre la roca ligeramente alterada o sana. Se
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considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural y bajo ninguna
circunstancia sobre materiales de rellenos.
8.2 Zona II
Esta zona incluye, predominantemente, a los depósitos de arenas de compacidad media densa
a densa, de espesores mayores a 2.50 m, y, de manera muy localizada se encontró depósitos
de gravas, sin la presencia de nivel freático, que se encuentra en los sectores norte, este y sur
del distrito de Lurín. Los tipos de suelos descritos en esta zona presentan características
geotécnicas favorables para la cimentación de edificaciones.
La capacidad de carga admisible en esta zona, para una cimentación corrida de 0.60 m de
ancho y a una profundidad mínima de 0.80 m, varía entre 1.0 y 2.0 kg/cm2, si se desplanta
sobre la arena; y entre 0.70 y 1.00 kg/cm2, si se desplanta sobre los limos y arcillas. Se
considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural y bajo ninguna
circunstancia sobre materiales de rellenos.
8.3 Zona III
Esta zona incluye a los depósitos de arenas de compacidad suelta a media; limos y arcillas de
consistencia blanda con presencia del nivel freático, que se encuentra en el sector centro oeste
del distrito de Lurín. El tipo de suelo descrito en esta zona presenta características geotécnicas
menos favorables, en relación al caso anterior, para la cimentación de edificaciones.
La capacidad de carga admisible en esta zona para una cimentación corrida de 0.60 m de
ancho y desplantada entre 0.80 y 1.50 m de profundidad varía entre 0.50 y 1.00 Kg/cm2. Se
considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural y bajo ninguna
circunstancia sobre materiales de rellenos.
8.4 Zona IV
Zona IV A
Esta zona incluye a los depósitos marinos, que se ubican en el litoral del área en estudio, y a un
sector de depósitos de arenas potencialmente licuables, que se encuentran en un sector
céntrico y específico del distrito de Lurín, conformados por arenas muy sueltas a sueltas.
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Dadas las características desfavorables de estos materiales emplazados en los sectores
mencionados, se considera que esta zona no es apta para la construcción de edificaciones.
Zona IV B
Esta zona incluye a las canteras que han sido identificadas en el distrito de Lurín. Dadas sus
características antrópicas, se considera a esta zona no apta para la construcción de
edificaciones.
8.5 Zona V
Estas zonas incluyen a los rellenos y escombros antrópicos, identificados en sectores
específicos del área urbana y alrededores. Dadas las características desfavorables de estos
materiales, se considera que estas zonas, actualmente, no son aptas para la construcción de
edificaciones.
Los rellenos podrían ser reemplazados por material competente, esto podrá ser posible siempre
y cuando se ejecuten estudios específicos de mecánica de suelos, que respalden técnicamente
esta decisión.
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9. REFERENCIAS
- CISMID: “Seminario Taller de Mecánica de Suelos y Exploración Geotécnica”, 1992.
- CISMID: “Estudio de Vulnerabilidad y Riesgo Sísmico de Diez Distritos de Lima y Callao”, Lima,
Perú, 2004.
- Braja M, Das: “Principios de Ingeniería de Cimentaciones”, México, Thomson Editores, 1996.
- Braja M, Das: “Shallow Foundatios”, New york, Taylor & Francis Group, 2009.
- Gonzáles de Vallejo, Luis y Ferrer, Mercedes: “Ingeniería Geológica”, Madrid, España, Prentice
Hall, 2002.
- Hunt, Roy: “Geotechnical Engineering”, USA, McGraw-Hill, 1986.
- INDECI y PNUD: “Actualización del Mapa de Peligros, Plan de Usos de Suelo ante Desastres y
Medidas de Mitigación de Chincha Alta, Pueblo Nuevo, Grocio Prado, Sunampe y Alto Larán”,
2008.
- Martínez Vargas, Alberto: “Geotecnia para Ingenieros”, Lima, Perú, CONCYTEC, 1990.
- Muni Budhu, R. E., “Soil Mechanics and Foundations”, Jhon Wiley & Sons, United States of
America, 2007.
- SENCICO, Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, Reglamento Nacional de
Edificaciones, “Norma E-050, Suelos y Cimentaciones”, Lima, Perú, 1997.
- SENCICO, Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, Reglamento Nacional de
Edificaciones, “Norma E-030, Diseño Sismo Resistente”, Lima, Perú.
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