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x ESTUDIO DE SUELOS ESTUDIOS Y DISEÑOS
CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA ADENDA
CONCEPTO TÉCNICO SERVICIO DE PERFORACIÓN
CONTROL DE CAMBIOS
V. COMENTARIOS ELABORÓ* REVISÓ* FECHA
EMISIÓN
00 JMGG JMGP 31/08/18
* JMGG: Juan Manuel Guardo García; JJMA: Juan Márquez; MEPJ: Maria Pombo.
CAMBIOS CON RESPECTO A LA VERSIÓN ANTERIOR
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Señores TRIPLE A S.A E.S.P
Atn: ING. AGUSTIN BADILLO Ciudad
REF: ESTUDIO DE SUELOS TABLESTACA DÁRSENA Y CANAL INSTALACIONES TRIPLE A - SOLEDAD, ATLÁNTICO Estimado Ingeniero:
Con la presente le estamos enviando el informe correspondiente al estudio de la referencia.
Quedamos a su entera disposición para aclarar cualquier aspecto relacionado con el contenido del informe.
Atentamente,
ING. JUAN M. GUARDO GARCÍA Subgerente c.c. Archivo
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TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN..................................................................................... 1
1 GENERALIDADES DE LA INVESTIGACIÓN ................................ 3
1.1 OBJETIVOS Y ALCANCE ........................................................ 3
1.2 LOCALIZACIÓN ........................................................................ 4
1.2.1 Clima ...................................................................................... 5
1.2.2 Geología ................................................................................. 6
1.2.3 Geomorfología ..................................................................... 11
2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SITIO Y DEL PROYECTO ...... 12
2.1 DESCRIPCION DEL SITIO .................................................... 12
2.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO ......................................... 12
3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ................................. 14
3.1 RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN
DISPONIBLE ...................................................................................... 14
3.2 INVESTIGACIÓN DEL SUB-SUELO ..................................... 15
3.2.1 Ensayos de Laboratorio ....................................................... 19
4 ESTRATIGRAFÍA Y CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA ........ 21
4.1 ESTRATIGRAFÍA ................................................................... 21
4.2 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA .................................... 23
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5 ANÁLISIS DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA ................................ 29
5.1 CONCLUSIONES ................................................................... 29
5.2 RECOMENDACIONES GEOTÉCNICAS ............................... 30
5.2.1 Solución mediante tablestacado .......................................... 30
5.2.2 Rellenos ............................................................................... 39
5.3 OTRAS CONSIDERACIONES ............................................... 40
6 LIMITACIONES ............................................................................ 41
7 ANEXOS ....................................................................................... 42
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Ubicación de la zona de estudio ............................................................ 4
Figura 1.2 Geología de Soledad ............................................................................ 9
Figura 1.3 Unidades geológicas presentes en la zona de estudio ........................ 10
Figura 2.1 Sección transversal del canal .............................................................. 13
Figura 3.1 Ubicación de la exploración de campo ................................................ 16
Figura 3.2 Esquema de cuchara partida (Split Spoon) ......................................... 17
Figura 3.3 Esquema del ensayo SPT ................................................................... 18
Figura 5.1 Perfil de diseño ................................................................................... 31
Figura 5.2 Resultados diseño muro en voladizo ................................................... 33
Figura 5.3 Resultados diseño muro anclado ........................................................ 34
Figura 5.4 Esquema estructura definitiva (2D). .................................................... 35
Figura 5.5 Esquema estructura definitiva (3D). .................................................... 36
Figura 5.6 Diagramas de presiones y desplazamientos ....................................... 37
Figura 5.7 Diagramas de solicitaciones de cortante y momento. .......................... 38
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LISTA DE TABLAS
Tabla 3.1 Coordenadas, profundidades y nivel freático para cada uno
de los sondeos ejecutados.................................................................... 15
Tabla 3.2 Ensayos de laboratorio y normas de referencia .................. 20
Tabla 4.1 Compacidad del suelo correlacionada con los resultados del
SPT ........................................................................................................ 24
Tabla 4.2 Consistencia de depósitos cohesivos evaluada con base en
el ensayo de penetración normal .......................................................... 25
Tabla 4.3 Arenas limosas ...................................................................... 26
Tabla 4.4 Arenas arcillosas y limo arcillosas ........................................ 27
Tabla 4.5 Arcilla y arcilla limosa de baja compresibilidad .................... 28
Tabla 5.1 Requisito de gradación para materiales de relleno ............. 39
Tabla 5.2 Requisito de plasticidad para materiales de relleno ............ 39
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LISTA DE ANEXOS
REGISTRO DE PERFORACIONES
ENSAYOS DE LABORATORIO REGISTRO FOTOGRÁFICO
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INTRODUCCIÓN
En este documento se registra el desarrollo de la investigación de
suelos realizada en las instalaciones de la empresa Triple A S.A.
E.S.P., donde se proyecta la instalación de un tablestacado.
La investigación se ejecutó en el mes de agosto de 2017 por solicitud
de Triple A S.A. E.S.P., a través del ingeniero Agustín Badillo.
De conformidad con el numeral H.2.1.1 de la NSR-10, el Estudio
Geotécnico es un conjunto de actividades que comprenden el
reconocimiento de campo, la investigación del sub-suelo, los análisis
de ingeniería necesarios para el diseño y construcción de las obras en
contacto con el suelo, de forma tal que se garantice un
comportamiento adecuado de la edificación, protegiendo ante todo la
integridad de las personas de cualquier fenómeno externo, además de
proteger vías, instalaciones de servicios públicos, predios y
construcciones vecinas.
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El informe incluye en su primera parte:
- Generalidades
- Objetivos y alcance que lo delimitaron
- Metodología utilizada a lo largo de la investigación.
Adicionalmente, basados en los resultados de la exploración de
suelos, ensayos de campo, pruebas de laboratorio, los requerimientos
del proyecto y los análisis de ingeniería geotécnica pertinentes, se
presenta el perfil estratigráfico y la respectiva caracterización
geotécnica del suelo estudiado.
En la parte final se realiza un análisis de ingeniería geotécnica, donde
se detallan las conclusiones, recomendaciones de cimentación y el
proceso constructivo, considerando los aspectos técnicos y
económicos, que permitan definir la solución más segura del sistema
de cimentación y garanticen la estabilidad del proyecto.
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1 GENERALIDADES DE LA INVESTIGACIÓN
1.1 OBJETIVOS Y ALCANCE
El presente estudio de suelos tiene como objetivo principal la
evaluación de las características geotécnicas de los suelos soporte de
la tablestaca, y la formulación de recomendaciones generales para su
instalación. Para el cumplimiento del objetivo se definieron los
siguientes alcances específicos:
Realizar una exploración de campo mediante la ejecución de
perforaciones por percusión, para determinar la constitución
geotécnica en sitio.
Determinar la estratigrafía presente en los sitios explorados.
Establecer las propiedades geotécnicas de los suelos, en
particular sus características físicas y mecánicas.
Establecer las condiciones de las aguas libres subterráneas, si
estas se encuentran en el rango de profundidad investigada.
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1.2 LOCALIZACIÓN
El proyecto estará ubicado en las instalaciones de la empresa Triple A
S.A. E.S.P., en el Municipio de Soledad, Departamento del Atlántico.
Tal como se aprecia a continuación en la Figura 1.1.
Figura 1.1 Ubicación de la zona de estudio
En un marco más general, el Municipio de Soledad se encuentra
ubicado en las coordenadas geográficas 10º55’ de latitud Norte y
74º46’ de longitud Occidental, por lo tanto ubica en el hemisferio Norte
y en la zona intertropical o tórrida. Soledad limita al Norte con el
Distrito Industrial, Especial y Portuario de Barranquilla, al oriente con el
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río Magdalena y al Sur con el Municipio de Malambo y al Occidente
con el Municipio de Galapa.
Su extensión territorial es de 67 km2, lo cual equivale al 1.97 % del
Departamento del Atlántico. Su cabecera municipal se ubica a una
altitud de 5 metros sobre el nivel del mar y presenta una temperatura
promedio de 30 a 36ºC.
1.2.1 Clima
El clima es un factor de mucha influencia en la formación del suelo, la
cobertura vegetal y el paisaje. En la región el clima es bastante
homogéneo a lo largo de todo el año y está caracterizado como clima
tropical seco. En este ambiente se desarrolla una vegetación propia
de condiciones de mucha sequía y elevadas temperaturas.
La temperatura es bastante constante y elevada, y puede ser
modificada por los vientos provenientes de territorio oceánico y
continental. La temperatura media anual es de 24.7 ºC, con medias
mínimas de 26.6 °C y máximas de 28.1 °C. Sin embargo, se han
registrado temperaturas máximas absolutas de 33.9 °C y mínimas
absolutas de 17.7 °C. La humedad relativa varía entre 77 % y 84 %,
presentándose los mayores registros entre los meses de septiembre y
noviembre.
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Entre los meses de noviembre y abril, se presentan los vientos alisios
del norte, los cuales coinciden con el invierno boreal. Este evento
ayuda a mitigar en parte el intenso calor de la ciudad en este período
del año. Hacia finales del mes de junio, tienen lugar los vientos alisios
del sur, los cuales producen el Veranillo de San Juan, por lo cual se
registran sensaciones térmicas bajas.
El régimen de precipitaciones presenta dos períodos marcados: el
período seco y el período húmedo. El primero comienza a partir de los
primeros días de diciembre hasta mediados o finales de abril. El
período húmedo, comienza a finales de abril y finaliza a principios de
diciembre, con tendencia a disminuir en intensidad en los meses de
junio, julio y mediados de agosto, denominado como el veranillo de
San Juan. Los mayores valores de precipitación ocurren en los meses
de septiembre y octubre, manifestándose en precipitaciones
torrenciales, de corta duración.
1.2.2 Geología
El departamento de Atlántico empezó a formarse desde la era
terciaria, hace 65 millones de años aproximadamente. Los primeros
suelos en formarse fueron las cadenas de Serranías de Luruaco y
Tubará. Los terrenos planos se modelaron en el cuaternario, hace
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entre 2 y 3 millones de años. En el departamento afloran rocas
sedimentarias con edades que varían desde el paleoceno hasta el
reciente y fueron depositadas en ambientes de dominio marino, de
margen continental.
La geología de la ciudad de Soledad se encuentra constituida
prácticamente en su totalidad por depósitos cuaternarios que datan del
holoceno y pleistoceno. Se pueden encontrar las unidades geológicas
Qpp (Formación la Popa), que constituyen los alrededores del
municipio; Qcal (depósitos paludales) los cuales recuben la superficie
de Soledad y en menor medida, Qe (depósitos eólicos).
Formación La Popa (Qpp)
Tiene un espesor aproximado de 150 m y está constituida por diversos
niveles los cuales de forma general están conformados por calizas
macizas arreficales de tipo arrecifal, arcillas arenosas con bloques y
grumos de calizas arrecifales, arcillas micáceas gris oscuras, con
yeso. Acorde a la paleontología encontrada en esta formación se
concluye una edad del Pleistoceno.
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Depósitos eólicos (Qe)
Poseen un espesor de 20 m y corresponden a grandes cuerpos de
dunas antiguas estabilizadas, adyacentes a la margen occidental del
rio Magdalena y la dunas recientes adyacentes a la orilla de la costa,
constituidas por arenas de grano fino a medio mineralógicamente
conformadas por feldespato y cuarzo.
Depósitos coluvio-aluviales (Qcal) Agrupan la sedimentación fluvial reciente y actual, así como la
generada por coluviones igualmente recientes, relacionados con
avenidas torrenciales y materiales depositados en los piedemontes.
Están constituidos por cantos bloques, arenas y arcillas, mezclados a
gradados, cubriendo a las unidades rocosas y a los depósitos
cuaternarios más antiguos.
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Figura 1.2 Geología de Soledad
Los suelos que conforman la zona de estudio, se encuentran dentro de
la unidad denominada por el SERVICIO GEOLÓGICO COLOMBIANO,
como Depósitos Paludales, identificadas con la nomenclatura Q2-l.
(Ver Figura 1.3)
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Figura 1.3 Unidades geológicas presentes en la zona de estudio
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1.2.3 Geomorfología
El departamento del Atlántico tiene dos grandes geoformas, las
unidades de paisaje plano, del que hacen parte la zona costera,
paisaje aluvial, terrazas aluviales y depósitos eólicos; y las unidades
de paisaje montañoso, diferenciado por serranías y colinas.
La ciudad de Soledad se encuentra ubicada en la primera de estas
unidades, más específicamente en la llanura aluvial, la cual
corresponde a una zona con desarrollo de ciénagas y pantanos en las
riberas del rio Magdalena, canal del Dique y ciénagas grandes
aledañas como el embalse del Guájaro, ciénaga de Mallorquín,
ciénaga del Totumo, entre otras, donde se hacen presentes depósitos
de gravas, arenas, limos y arcillas que han sido arrasados desde las
cuencas altas y medias, encontrando aquí lugar de depósito.
Finalmente, dentro de este grupo, las terrazas aluviales que se
convierten en geoformas de transición entre los terrenos plano y los
montañosos, estos son de formas onduladas, generalmente
compuestos por gravas y arenas, pero también de arcilla y limo, y a
veces de manera estratificada. Se pueden encontrar alturas máximas
de hasta 100 msnm.
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2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SITIO Y DEL PROYECTO
2.1 DESCRIPCION DEL SITIO
El sitio del proyecto en el cual se proyecta la instalación de la
tablestaca se encuentra ubicado dentro de las instalaciones de la
empresa Triple A S.A. E.S.P., y corresponde a la continuación de un
tablestacado existente en parte de la orilla de la dársena y del canal de
aducción.
Adyacente al sitio en que se realizaron las perforaciones existe una
edificación de un nivel en la cual funciona una subestación eléctrica,
esta estructura por inspección visual se encuentra en buen estado.
De acuerdo con la información batimétrica suministrada la lamina de
agua en la dársena y el canal tiene aproximadamente 2 metros de
profundidad.
2.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO
De acuerdo con la información suministrada y la inspección de campo
realizada, se estableció que el proyecto consiste en la instalación de
un tablestacado que dará continuidad a uno existente, que brinda
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protección a un segmento de la orilla de la dársena y del canal de
aducción del acueducto.
El nuevo tramo de tablestaca tiene una longitud aproximada de 70
metros, y tiene una altura cercana a 4.5 metros.
Figura 2.1 Sección transversal del canal
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3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
La metodología del estudio involucró las siguientes actividades:
Recopilación y análisis de la información disponible.
Investigación del sub-suelo, incluyendo inspección de campo y
ejecución de perforaciones y apiques, con toma de muestras para
ensayos de laboratorio.
Definición del perfil estratigráfico de los sitios explorados y
determinación de las propiedades índice y mecánicas de los suelos.
3.1 RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN DISPONIBLE
Esta actividad comprende la recolección y posterior análisis de la
información proporcionada por el cliente, como características del
proyecto y requerimientos del mismo, información que es de gran
importancia para el desarrollo de la investigación.
Además de esto, se tomó información de campo mediante inspección
visual, para así evaluar las condiciones actuales del terreno, drenaje
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del mismo y estado de obras existentes situadas en cercanías de la
zona de estudio.
3.2 INVESTIGACIÓN DEL SUB-SUELO
La evaluación de las características del sub-suelo se realizó mediante
una exploración de campo, complementada con ensayos de
laboratorio, con el fin de evaluar las propiedades de los materiales que
conforman la estratigrafía del sub-suelo.
Para llevar a cabo la exploración de campo, se ejecutaron dos (2)
perforaciones por el método de percusión con profundidades de 6 y
9.5 metros. Sus coordenadas y si aplica la profundidad del nivel
freático, se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 3.1 Coordenadas, profundidades y nivel freático para cada uno de los sondeos ejecutados
Sondeo Prof (m)
N.A.F (m) Coordenadas
S-1 9.50 4.50 1702438.403 N – 925288.420 E
S-2 6.00 4.50 1702449.114 N – 925307.878 E
La Figura 3.1 presenta un esquema con la ubicación de cada uno de
las prospecciones ejecutadas en la zona de estudio.
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Figura 3.1 Ubicación de la exploración de campo
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La metodología empleada para la realización de la investigación es la
normalizada como la norma ASTM D1586-11 (Prueba de Penetración
Estándar - SPT), se tomaron muestras a intervalos de máximo 1.0 m,
de naturaleza alterada y algunas “inalteradas” (lo menos alterada
posible), consideradas representativas del perfil natural del terreno,
con el toma muestras tipo cuchara partida (Split Spoon), cuyo
esquema se muestra en la Figura 3.2. Las muestras recuperadas se
usaron para clasificación e identificación de cada estrato de suelo y así
obtener un estimativo de la resistencia in situ del suelo a lo largo de la
profundidad explorada.
Figura 3.2 Esquema de cuchara partida (Split Spoon)
Las muestras de suelo extraídas, fueron descritas en campo siguiendo
el procedimiento visual – manual, teniendo en cuenta lo contemplado
en la Norma ASTM D2488, para luego ser transportadas y
almacenadas en el laboratorio siguiendo lo descrito en la Norma
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ASTM D 4220-95 (Prácticas estándar para la preservación y el
transporte de muestras de suelo).
El ensayo SPT ha sido estandarizado desde 1958, con varias
revisiones (ASTM D-1586) y consiste (p.ej. Bowles,1988) en hincar un
toma muestras partido de 18" (» 45 cm) de largo, colocado al extremo
de una varilla AW, por medio de un peso (martillo) de 140 lb (» 63.5
kg) que se deja caer libremente desde una altura de 30" (» 76 cm),
anotando los golpes necesarios para penetrar cada 6" (» 15 cm). (Ver
Figura 3.3).
Figura 3.3 Esquema del ensayo SPT
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Los resultados obtenidos con la prueba SPT sirven para correlacionar
algunas propiedades físicas de los suelos, tales como: peso unitario,
densidad relativa, consistencia, ángulo de fricción interna y resistencia
a la compresión inconfinada entre otros; sin embargo, estas
correlaciones se deben hacer con el número de golpes (N) corregido a
una energía del 60% (N60) de la energía de la barra, y además de esto,
deben ir acompañadas de un criterio adecuado basado en la
experiencia del Ingeniero Geotecnista.
3.2.1 Ensayos de Laboratorio
Con el fin de obtener la caracterización geotécnica de los materiales
encontrados en la investigación de campo, se tomaron las muestras
extraídas y se sometieron en el laboratorio a los ensayos principales,
con la finalidad de conocer las propiedades físicas del sub-suelo,
atendiendo las necesidades del proyecto y la naturaleza de cada uno
de los estratos presentes.
En la Tabla 3.2, se relacionan los ensayos de laboratorio ejecutados,
con cada una de las normas ASTM y NTC que le corresponden.
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Tabla 3.2 Ensayos de laboratorio y normas de referencia
Ensayo ASTM NTC
Humedad natural D2216 1495
Tamizado por granulometría D6913 1522
Límites de consistencia (LL y LP) D4318 4630
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4 ESTRATIGRAFÍA Y CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA
En este aparte del informe se registra la estratigrafía y caracterización
geotécnica del terreno, para cada uno de las prospecciones realizadas
durante la exploración del sub-suelo en el área de estudio.
4.1 ESTRATIGRAFÍA
Los diferentes estratos de suelos encontrados a lo largo de la
profundidad evaluada durante la exploración geotécnica, conforman la
estratigrafía del sub-suelo. A continuación se hace una descripción de
la estratigrafía de la zona de trabajo.
- Perforación No. 1
- 0.00 – 5.50: Arcilla de baja compresibilidad color gris con rastros
de grava.
- 5.50 – 8.00: Arena arcillosa color gris con rastros de grava
- 8.00 – 9.50: Arena limo-arcillosa color blanco con rastros de
grava.
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- Perforación No. 2
- 0.00 – 0.50: Arcilla de baja compresibilidad color gris con rastros
de grava.
- 0.50 – 2.00: Arcilla limosa color gris.
- 2.00 – 3.00: Arena arcillosa color amarillo.
- 3.00 – 4.50: Arcilla de baja compresibilidad color amarillo con
presencia de gravas.
- 4.50 – 6.00: Arena limosa color gris con rastros de grava.
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4.2 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA
- Arenas limosas color marrón
Son suelos friccionantes sin plasticidad; su contenido de finos es de
21.5 % y su humedad fluctúa entre 14.32 % y 17.72 %, con
clasificación SM en el sistema unificado de suelos.
Son suelos permeables, con alta estabilidad volumétrica; su
compacidad relativa se cataloga entre suelta y media.
- Arenas arcillosas y limo arcillosas
Su contenido de partículas con tamaños inferiores a 0.075 milímetros
expresados en porcentaje del suelo seco, se sitúa entre 19.1 % y 44.8
%. Sus características plásticas están representadas por límites
líquidos entre 19 % y 28 % e índices plásticos entre 6 % y 13 %.
En el sistema unificado de suelos le corresponde una designación SC
y SM-SC, indicativo de un suelo de moderada permeabilidad y
susceptibilidad a experimentar cambios de volumen, asociado a
variaciones en su contenido de humedad. Su estado de densidad
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varía entre suelta y muy densa, por correlación con los resultados de
los ensayos de penetración normal.
Tabla 4.1 Compacidad del suelo correlacionada con los
resultados del SPT
NÚMERO DE GOLPES (NSPT) COMPACIDAD
0-4 Muy suelta
4-10 Suelta
10-30 Mediana
30-50 Densa
Mayor que 50 Muy densa
- Arcillas y arcillas limosas de baja compresibilidad
Son los suelos predominantes en el perfil estratigráfico estudiado; sus
características de plasticidad se establecieron a partir de la
metodología de Atterberg y Casagrande, arrojando límites líquidos e
índice plásticos entre 23 % y 37 % y entre 6 % y 20 %
respectivamente. Su contenido de humedad natural varia entre 12.29
% y 44.65 %, con porcentaje de finos en el rango de 61.6 % y 89.8 %.
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Es un suelo de estabilidad moderadamente baja. Su estado de
consistencia se encuentra entre blanda y firme.
Tabla 4.2 Consistencia de depósitos cohesivos evaluada con base
en el ensayo de penetración normal
No. de golpes (NSPT) Consistencia
0 – 2 Muy blanda
2 – 4 Blanda
4 – 8 Media
8 – 15 Firme
15 – 30 Muy firme
Mayor que 30 Dura
En las tablas siguientes se resumen los resultados de los ensayos de
laboratorio, indicando además una serie de correlaciones obtenidas
mediante el ensayo de penetración normal.
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Tabla 4.3 Arenas limosas
PARÁMETRO MÍNIMO MÁXIMO
Contenido de humedad 14.32 % 17.72 %
Límite líquido NL NL
Límite plástico NP NP
Índice de plasticidad NP NP
Pasa tamiz 200 21.5 %
Clasificación U.S.C.S SM
Peso unitario húmedo 16.8 KN/m3 17.1 KN/m
3
Gravedad específica 2.61 2.63
Ángulo de Fricción Interna* 32º 34º
Coeficiente de Poisson* 0.33 0.35
Módulo de esfuerzo-deformación* 25 MPa 30 MPa
_________________ *En correlación con el ensayo de penetración normal.
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Tabla 4.4 Arenas arcillosas y limo arcillosas
PARÁMETRO MÍNIMO MÁXIMO
Contenido de humedad 11.89 % 18.83 %
Límite líquido 19 % 28 %
Límite plástico 13 % 15 %
Índice de plasticidad 6 % 13 %
Pasa tamiz 200 18.5% 46.5%
Clasificación U.S.C.S SC, SM-SC
Peso unitario húmedo 16.3 KN/m3 18.9 KN/m
3
Gravedad específica 2.64 2.65
Ángulo de Fricción Interno* 31º 36º
Coeficiente de Poisson* 0.28 0.32
Módulo de esfuerzo-deformación* 5 MPa 40 MPa
_________________ *En correlación con el ensayo de penetración normal.
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Tabla 4.5 Arcilla y arcilla limosa de baja compresibilidad
PARÁMETRO MÍNIMO MÁXIMO
Contenido de humedad 12.29 % 44.65 %
Límite líquido 23 % 37 %
Límite plástico 17 % 21 %
Índice de plasticidad 6 % 20 %
Pasa tamiz 200 61.6 % 89.8 %
Clasificación U.S.C.S CL
Peso unitario húmedo 16.5 KN/m3 17.5 KN/m
3
Gravedad específica 2.66 2.67
Resistencia compresión inconfinada* 20 kPa 120 kPa
Coeficiente de Poisson* 0.32 0.34
Módulo de esfuerzo-deformación* 3 MPa 18 MPa
_________________
*En correlación con el ensayo de penetración normal.
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5 ANÁLISIS DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA
Este numeral registra las conclusiones y recomendaciones derivadas
de los objetivos y resultados de la investigación, de las características
del proyecto y consideraciones económicas, constructivas y
ambientales. Las mismas constituyen los análisis de ingeniería
geotécnica del estudio.
5.1 CONCLUSIONES
El sub-suelo presente hasta la profundidad estudiada, es
heterogéneo, compuesto por intercalaciones arcillas y arcillas
limosas de baja compresibilidad con arenas limosas, arcillosas y
limo arcillosas.
Sus características físicas y mecánicas se catalogan entre
pobres y buenas, siendo aplicable el primer calificativo a la
plasticidad y contenido de finos de los depósitos arcillosos. Sus
características de resistencia y deformabilidad se consideran
aceptables, para el tipo de estructura.
Durante la exploración de campo, se estableció la presencia de
aguas a una profundidad de 4,5 metros. Se destaca que esta
condición puede variar según el régimen de lluvias en la zona.
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Desde el punto de vista constructivo, no se anticipan
complicaciones mayores durante la ejecución de las actividades.
5.2 RECOMENDACIONES GEOTÉCNICAS
5.2.1 Solución mediante tablestacado
De acuerdo con las características del proyecto, se presenta el análisis
y diseño del tablestacado, considerando los parámetros geotécnicos y
la estratigrafía presentada en la Figura 5.1.
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Figura 5.1 Perfil de diseño
El análisis se realizó considerando una condición saturada, con el fin
de tener en cuenta el efecto de la fluctuación de los niveles del agua y
la saturación por capilaridad, y de esta manera mantenernos del lado
conservativo del diseño.
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Adicionalmente, se ha incluido el efecto de una sobre carga de 5
kN/m2. A su vez, con el fin de incluir un factor de seguridad, se ha
utilizado un coeficiente de reducción de la presión pasiva de 0.7.
Se realizo un primer acercamiento diseñando un muro en voladizo
desde el punto de vista geotécnico dando como resultado una longitud
de estructura de 15 metros, con momento y cortante máximo de
602.72 kN/m y 336.32 kN/m respectivamente, tal y como se observa
en la Figura 5.2.
Sin embargo, de acuerdo con la estratigrafía el subsuelo existente
presenta rechazo a una profundidad de 9.5 metros, por lo que
consideramos que no sería posible hincar la tablestaca a una
profundidad mayor que esta.
De acuerdo con esta premisa, se reevaluó el diseño utilizando un
elemento de anclaje; obteniendo como resultado una longitud de
estructura de 10.84 metros, con momento y cortante máximo de 89.64
kN/m y 74.97 kN/m respectivamente, para un anclaje de 95 kN
ubicado a 1.5 metros de profundidad, tal y como se observa en la
Figura 5.4.
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Figura 5.2 Resultados diseño muro en voladizo
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Figura 5.3 Resultados diseño muro anclado
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El diseño definitivo se realizó utilizando una tablestaca AZ 19-700 de
10 metros de longitud, colocándole anclajes o “muertos” cada 1.5
metros con reacción de 77.53 kN; el momento y cortante máximo son
61.46 kN/m y 44.49 kN/m respectivamente. Los resultados se
muestran a continuación.
Figura 5.4 Esquema estructura definitiva (2D).
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Figura 5.5 Esquema estructura definitiva (3D).
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Figura 5.6 Diagramas de presiones y desplazamientos
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Figura 5.7 Diagramas de solicitaciones de cortante y momento.
Para desarrollar la reacción necesaria se deberá colocar un “muerto” al
cuál se anclarán las tablestacas; este consistirá en una viga corrida de
concreto de 0,6 m de ancho y 0,6 m de alto, paralela al tablestacado a
una distancia de 6.5 metros y apoyada a una profundidad de 1.5
metros.
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De la viga saldrán cada 1.5 metros “conectores” que unirán esta, a una
viga cinturón colocada en la tablestaca que se encargara de distribuir
la fuerza. La viga cinturón se puede conformar por perfiles metálicos
tipo H o I.
5.2.2 Rellenos
Para los rellenos que requiera el proyecto se utilizara un material
seleccionado, cumpliendo con las siguientes especificaciones:
Tabla 5.1 Requisito de gradación para materiales de relleno
Tamiz (mm) % Pasa
76,2 100
4,75 30 – 70
0,074 0 – 15
Tabla 5.2 Requisito de plasticidad para materiales de relleno
Parámetro % Máximo Permitido
Límite Líquido 30
Índice de Plasticidad 6
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Su colocación se hará por capas con espesores no mayores de 0,2
metros, compactados a una densidad seca no inferior al 90% del
proctor modificado.
5.3 OTRAS CONSIDERACIONES
Las áreas adyacentes a las estructuras serán adecuadas con
nivelación y dotadas de pendientes que permitan evacuar en forma
rápida y segura las aguas de escorrentía.
Se debe controlar las uniones de las tuberías para prevenir la
aparición de filtraciones de agua, que puedan alterar el suelo.
Los materiales de desperdicio serán colocados en zonas aprobadas
por la autoridad ambiental competente, donde su incidencia sobre el
entorno sea la menor posible.
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6 LIMITACIONES
La información de geología contenida en este informe corresponde a
una descripción del entorno geológico y geomorfológico de acuerdo
con la literatura disponible en las entidades públicas y privadas, y es
de carácter aproximado, esta no es producto de un estudio específico
de la geología local o regional, el cual se deriva de un alcance
diferente.
Las conclusiones incluidas en este informe se basan en la
investigación ejecutada por nosotros acorde con la práctica común de
la ingeniería de suelos, y con la cobertura suficiente para definir las
condiciones del sub-suelo en el área del proyecto.
No obstante, si se presentan condiciones no contempladas en este
informe, como variación en el proyecto o diferencias en el subsuelo, se
nos deberá comunicar oportunamente para establecer los ajustes
necesarios a las recomendaciones formuladas.
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7 ANEXOS
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ANEXO N° 1
REGISTROS DE PERFORACIÓN
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ANEXO N° 2
ENSAYOS DE LABORATORIO
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ANEXO N° 3
REGISTRO FOTOGRÁFICO