Date post: | 10-Aug-2015 |
Category: |
Engineering |
Upload: | lara-ruiz |
View: | 39 times |
Download: | 2 times |
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 1
CONTRATO No. 2013-OO-20-0023
“MEJORAMIENTO, REHABILITACIÓN, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DE OBRAS COMPLEMENTARIAS EN LA RED VIAL DE LA SUBREGIÓN
ORIENTE DEL DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA”
ESTUDIO Y DISEÑO GEOTECNICO PARA LA POSIBLE SOLUCION AL PUNTO CRÍTICO DEL KM16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
ORI-DIS-GEO-CONCEPCION – ALEJANDRIA K16+0910-V0
MEDELLIN JUNIO DE 2015
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 2
ÍNDICE DE MODIFICACIONES
Índice de Revisión Fecha de Modificación Observaciones
REVISIÓN Y APROBACIÓN
Contrato No.: 2013-OO-20-0023
Título del documento:
ESTUDIO Y DISEÑO GEOTECNICO PARA LA POSIBLE SOLUCION AL PUNTO CRÍTICO DEL KM16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Fecha: Junio de 2015
Documento No.: ORI-DIS-GEO-CONCEPCION - ALEJANDRIA – K16+0910-V0
Control Interno
Especialista Coordinador
JOSE JOAQUIN LARA RUIZ
Vo. Bo. Director de Consultoría
Vo. Bo. Ingeniera de Calidad
LINA MARIA GUTIERREZ M.
Vo. Bo. Director de obra CARLOS MAURICIO ARANGO D.
Interventoría
Director de Interventoría
Especialista Interventoría
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 3
Contenido
1 INTRODUCCION 9
2 DESCRIPCION DEL PROBLEMA 10
2.1 CLIMA DE LA REGION 13
3 OBJETIVOS 15
3.1 OBJETIVO GENERAL 15
3.2 OBJETIVO ESPECIFICO 15
4 MARCO TEORICO 16
5 AMENAZAS, RIESGOS Y PLAN DE CONTIGENCIAS 18
5.1 PARAMETROS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD 20
5.2 PLAN DE CONTIGENCIA 27
6 METODOLOGÍA O PLAN DE TRABAJO 28
6.1 FUENTES DE INFORMACIÓN 28
6.2 ENSAYOS 28
6.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN 30
7 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO 32
7.1 Localización en Suramérica 32
7.2 Localización en Colombia 33
7.3 Localización en el Departamento 36
7.4 Municipio de Concepción 37
7.5 Municipio de Alejandría 38
8 MARCO GEOLOGICO ESTRUCTURAL 39
8.1 GEOLOGIA REGIONAL 39
8.2 FORMACIONES SUPERFICIALES 44
8.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL 47
8.4 GEOMORFOLOGÍA 48
8.5 MOVIMIENTOS EN MASA. 49
8.6 USOS DEL TERRENO 52
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 4
9 TRABAJOS DE CAMPO 55
9.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO 55
9.2 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA 56
10 ANALISIS DE LA SITUACION EXISTENTE 61
10.1 HIDROGEOLOGÍA 64
11 RESULTADO DE ESTUDIOS 65
11.1 METÓDO DE EXPLORACIÓN 65
11.2 CARACTERISTICAS TIPO DE SUELOS 65
11.2.1 ESTADO DEL MATERIAL 66
11.2.2 ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE HUMEDADES 73
11.2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS 80
11.3 RESULTADOS DEL SPT 85
11.4 FACTOR DE CORRECCIÓN POR SOBRECARGA O CONFINAMIENTO 86
11.5 CORRELACIONES ENTRE N Y RESISTENCIA EFECTIVA DE LOS SUELOS 92
11.6 RELACIONES ENTRE EL NÚMERO DE GOLPES "N" DEL SPT, DENSIDAD RELATIVA
95
11.7 ESTIMACIÓN DEL MÓDULO DE DEFORMACIÓN EDOMÉTRICO 101
11.8 PARÁMETROS GEOMECÁNICOS (COMPRESION INCONFINADA) 102
11.9 PESO ESPECÍFICO SATURADO DE SUELOS ARENOSOS 104
11.10 COEFICIENTE DE BALASTO O MÓDULO DE REACCIÓN KS 107
11.11 ANGULO DE DILATANCIA 109
12 FUERZAS SISMICAS 114
13 CONSIDERACIONES GEOMETRICAS - LOCALIZACION 119
14 DESCRIPCION DE LA FALLA - MODELO GEOTECNICO 121
14.1 OBRAS HIDRAULICAS EXISTENTE 124
14.2 ESTABILIDAD DE LA LADERA 125
14.2.1 MODELOS 2D EQUILIBRIO LÍMITE Y ELEMENTOS FINITOS 129
14.2.2 MODELO GEOTECNICO SIN FUERZA SISMICA - RETROCALCULO 134
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 5
14.2.3 MODELO CON SOBRE CARGA VEHICULAR 134
14.2.4 CON EFECTO SISMICO – SITUACION CRITICA DE DISEÑO 137
14.3 SOLUCION DE ESTABILIDAD PROPUESTA 142
14.3.1 SOLUCION ESTRUCTURAL 142
14.3.2 SOLUCION BIOINGENIERIA - MITIGACION 142
14.3.3 SOLUCION HIDRAULICA - HIDROLOGICA 142
14.3.4 CHEQUEO ESTABILIDAD SOLUCION PROPUESTA 143
14.3.5 VALIDACION Y AJUSTE CON FUERZAS SISMICA 152
1.1 VALIDACION Y AJUSTE SOLUCION CON PROGRAMA DE ELEMENTOS FINITOS
PHASE 2. 154
2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 157
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Precipitación y temperatura mensual ................................................................................................ 14 Tabla 2 Parametro por inclinacion del talud .................................................................................................... 20 Tabla 3 Parámetro por fractura ....................................................................................................................... 22 Tabla 4 Parametro por vegetacion ................................................................................................................... 23 Tabla 5 Parámetro por volumen del movimiento ............................................................................................. 24 Tabla 6 Parámetro por afectación .................................................................................................................... 24 Tabla 7 Parametro por pablacion ..................................................................................................................... 25 Tabla 8 Estimación Susceptibilidad.................................................................................................................. 25 Tabla 9 Estimacion Vulnerabilidad .................................................................................................................. 26 Tabla 10 Estimación del Riesgo ........................................................................................................................ 26 Tabla 11 Calificación de grado de riesgo. ......................................................................................................... 26 Tabla 12 Composición porcentual de las diferentes rocas del batolito antioqueño ......................................... 41 Tabla 13 Uso del Suelo Municipio de Alejandría (Antioquia)............................................................................ 54 Tabla 14 registro sondeo No.1.......................................................................................................................... 58 Tabla 15 registro sondeo No.2.......................................................................................................................... 60 Tabla 16. Clasificación de suelos sondeo 1 ...................................................................................................... 68 Tabla 17 Clasificación de suelos sondeo 2 ....................................................................................................... 69 Tabla 18 Otros parámetros geotécnicos en base a las humedades sondeo 1 .................................................. 77 Tabla 19 Otros parámetros geotécnicos en base a las humedades sondeo 2 .................................................. 78 Tabla 20 Compresibilidad de los suelos ..................................................................................................... 79 Tabla 21 Plasticidad de los suelos ............................................................................................................... 79 Tabla 22 Característica del suelo de acuerdo a su plasticidad - complemento ..................................... 79 Tabla 23 Características de los suelos según clasificación U.S.C. ........................................................ 80 Tabla 24 Sondeo No 1 Guatapé – San Rafael PK16+0200 – compresión simple .............................. 81 Tabla 25 Sondeo No 2 Guatapé – San Rafael PK16+0200 – compresión simple ............................... 81 Tabla 26 Consistencia y Resistencia a la compresión inconfinada de los suelos ................................. 82
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 6
Tabla 27 Análisis cuantitativo suelos sondeo 1 ................................................................................................ 83 Tabla 28 Análisis cuantitativo suelos sondeo 2 ................................................................................................ 84 Tabla 29 Los factores de corrección comúnmente usados ..................................................................... 87 Tabla 30 Corrección por Energía (CE)......................................................................................................... 88 Tabla 31 Factor de corrección por longitud de barras CR ........................................................................ 89 Tabla 32 Factor de corrección por el diámetro de la perforación CB ...................................................... 89 Tabla 33 Modulo edométrico en arenas ......................................................................................................... 102 Tabla 34 Módulos edométrico ........................................................................................................................ 102 Tabla 35 Parámetros de Resistencia de acuerdo al NSPT ................................................................... 103 Tabla 36Compresion simple sondeos ............................................................................................................. 104 Tabla 37 Peso unitario seco sondeos .............................................................................................................. 106 Tabla 38 Coeficiente de balasto sondeos ....................................................................................................... 109 Tabla 39 Resumen caracterización sondeo 1 ................................................................................................. 112 Tabla 40 Resumen caracterización sondeo 2 ................................................................................................. 113 Tabla 41 Sección característica ...................................................................................................................... 114 Tabla 42 Coeficientes sísmico zona en estudio ............................................................................................... 115 Tabla 43 Factores de seguridad Básicos mínimos. ........................................................................................ 116 Tabla 44 Datos para constitución espectro de aceleración sísmica de diseño. .............................................. 118 Tabla 45 Coordenadas relativas replanteo ..................................................................................................... 119 Tabla 46 Valores parámetros geotécnicos retrocalculado. ............................................................................ 133 Tabla 47 Factor de seguridad y referencia ..................................................................................................... 140 Tabla 48 Coordenadas localización muro ....................................................................................................... 145
INDICE DE FOTOGRAFIAS
Fotografía 1 Estado del talud inferior por deslizamiento. ................................................................................ 10 Fotografía 2 Perdida de materiales en la corona de la banca vehicular por efecto del deslizamiento ............ 11 Fotografía 3 Reptación talud inferior. ........................................................................................................... 52 Fotografía 4 Zona fallada – desprendimiento de masa de suelo en el talud. ................................................... 61 Fotografía 5 Deslizamiento de estratos superiores sobre estrato mas competente ....................................... 62 Fotografía 6 Afectación en la banca vehicular ................................................................................................. 63 Fotografía 7 Ensayo compresión simple ......................................................................................................... 81 Fotografía 8 Característica típica de los anclajes ........................................................................................... 149
INDICE DE GRAFICAS
Gráfica 1Zona de influencia del proyecto ......................................................................................................... 12 Gráfica 2 Histograma de lluvias y temperaturas .............................................................................................. 13 Gráfica 3 Medios, máximos y mínimo de temperatura mensual ..................................................................... 14 Gráfica 4 Geometria tipca del talud – seccion transversal ............................................................................... 21 Gráfica 5 Señalización mínima para desvíos .................................................................................................... 27 Gráfica 6 Metodologia de diseño .................................................................................................................... 30 Gráfica 7 Colombia en Suramérica ............................................................................................................... 32 Gráfica 8 Localización de Antioquia en Colombia ...................................................................................... 33 Gráfica 9 Localización general del proyecto ..................................................................................................... 36
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 7
Gráfica 10 Marco Geológico Regional Zona de estudio. ........................................................................... 39 Gráfica 11 Mapa de Unidades de Rocas ........................................................................................................... 40 Gráfica 12 Contacto entre dos estratos superficiales ....................................................................................... 46 Gráfica 13 Mapa de material superficial Municipio Alejandria ................................................................. 47 Gráfica 14 Geomorfología típica de la zona del proyecto ................................................................................ 49 Gráfica 15 Tipos de movimiento de laderas (Tomado de Gonzáles de Vallejo, 2002) ......................... 50 Gráfica 16 Uso del suelo Municipio Alejandría ................................................................................................. 54 Gráfica 17 Levantamiento topográfico – descripción del problema ................................................................ 55 Gráfica 18 Exploración Roto Percusión ....................................................................................................... 65 Gráfica 19 Clasificación de suelos sondeo 1 ..................................................................................................... 70 Gráfica 20 Clasificación de suelos sondeo 2 ..................................................................................................... 70 Gráfica 21 Clasificación de suelos consolidado ................................................................................................ 71 Gráfica 22 Perfil de humedades en sondeo 1 ................................................................................................... 73 Gráfica 23 Perfil de humedades en sondeo 2 ................................................................................................... 74 Gráfica 24 Factor de corrección por energía .............................................................................................. 87 Gráfica 25 Factor de corrección por el uso de cuchara normal (CS) ..................................................... 89 Gráfica 26 NSPT corregido sondeo 1 ................................................................................................................ 90 Gráfica 27 NSPT corregido sondeo 2 ................................................................................................................ 91 Gráfica 28 Angulo de fricción sondeo 1 ............................................................................................................ 93 Gráfica 29 Angulo de fricción sondeo 2 ............................................................................................................ 94 Gráfica 30 Correlación Número de Golpes y Densidad relativa ....................... 96 Gráfica 31 Densidad relativa sondeo 1 ............................................................................................................. 98 Gráfica 32 Densidad relativa sondeo 2 ............................................................................................................. 99 Gráfica 33 Modulo de Young sondeo 1 ........................................................................................................... 100 Gráfica 34 Modulo de Young sondeo 2 ........................................................................................................... 101 Gráfica 35 Peso específico saturado de sondeo 1 .......................................................................................... 105 Gráfica 36 Peso específico saturado de sondeo 2 .......................................................................................... 105 Gráfica 37 Dilatancia en suelos granulares .................................................................................................... 110 Gráfica 38 Angulo dilatancia sondeo 1 ........................................................................................................... 110 Gráfica 39 Angulo dilatancia sondeo 2 ........................................................................................................... 111 Gráfica 40 Ubicación de zona sísmica. ........................................................................................................... 115 Gráfica 41 Ubicación de Región sísmica ......................................................................................................... 117 Gráfica 42 Espectro elástico de aceleración Alejandría. ................................................................................. 118 Gráfica 43 Localización del proyecto .............................................................................................................. 120 Gráfica 44 Detalle de la referencia topográfica ............................................................................................. 121 Gráfica 45 Alcantarilla 1 (lado Guatapé y referencia levantamiento) ............................................................ 124 Gráfica 46 Torrentera de disipación típica ..................................................................................................... 125 Gráfica 47 Zona topográfica, directamente afectada .................................................................................... 126 Gráfica 48 Modelo tridimensional sitio de la falla .......................................................................................... 127 Gráfica 49 Desplazamientos máximos modelo 3D ....................................................................................... 128 Gráfica 50 Potencial de falla tipo traslacional ................................................................................................ 128 Gráfica 51 Ejes de estudio .............................................................................................................................. 129 Gráfica 52 Sectores de estudio en perfil Eje 1................................................................................................. 130 Gráfica 53 Modelo geotécnico básico............................................................................................................ 131 Gráfica 54 Fallas típicas ejes 1........................................................................................................................ 132 Gráfica 55 Fallas típicas retrocálculo.............................................................................................................. 133 Gráfica 56. Efecto de carga puntual en talud ................................................................................................. 135
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 8
Gráfica 57. Simulación de carga vehicular en el talud. ............................................................................ 135 Gráfica 58 Sección con sobrecarga vehicular ................................................................................................. 136 Gráfica 59 Fallas tipos con sobrecarga vehicular .......................................................................................... 137 Gráfica 60 Modelo básico tramo típico con sismo y sobrecarga ................................................................... 138 Gráfica 61 Factor de seguridad y superficies de fallas en perfil típico con fuerzas sísmica ............................ 139 Gráfica 62 Modelo FEM con sobrecarga ........................................................................................................ 141 Gráfica 63 Cortantes máximos modelo geotécnico con sismo ....................................................................... 141 Gráfica 64 Muro sobre pilas ........................................................................................................................... 144 Gráfica 65 Líneas de falla FS< 1.50 ................................................................................................................. 144 Gráfica 66 Localización muro sobre pilas ....................................................................................................... 146 Gráfica 67 Esquema anclajes y micropilotes .................................................................................................. 147 Gráfica 68 Factor de seguridad solución complementaria anclajes y micropilotes ........................................ 148 Gráfica 69 Localización de sistema micropilotes - trinchos ............................................................................ 150 Gráfica 70 Secuencia construcción micropilotes. ........................................................................................... 151 Gráfica 71 Detalle configuración de micropilotes – trinchos .......................................................................... 152 Gráfica 72 Solución con fuerzas sísmicas. ...................................................................................................... 153 Gráfica 73 Superficies de fallas mínimas con fuerzas sísmicas ....................................................................... 154 Gráfica 74 Modelo FEM .................................................................................................................................. 155 Gráfica 75 Cortantes máximos. ...................................................................................................................... 156
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 9
1 INTRODUCCION
La Gobernación de Antioquia ha adjudicado el contrato de obra pública, a la
empresa PAVCOL S.A.S. cuyo objeto es el “MEJORAMIENTO,
REHABILITACIÓN, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DE OBRAS
COMPLEMENTARIAS EN LA RED VIAL DE LA SUBREGIÓN ORIENTE DEL
DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA” todo esto con el fin de garantizar corredores
viales estratégicos, con mejoramientos significativos en sus especificaciones
técnicas y un adecuado servicio hacia la población en general, para lo cual se
adelantarán las obras prioritarias que tengan mayor impacto en el mejoramiento
del servicio, acorde con el tráfico actual y proyectado que garantice una operación
segura, contribuyendo así a la generación de empleo y a la dinámica de
comercialización de los productos a través del transporte adecuado de los mismos
y en definitiva mejorar la calidad de vida de la población.
El objeto del contrato tiene como propósito atender de manera eficiente, la
mayoría de los sitios críticos de inestabilidad existentes dentro del corredor vial,
los cuales ponen en constante riesgo de cierres. Igualmente se pretende mejorar
la transitabilidad en dichos sitios críticos y la integración y competitividad de los
corredores mediante la mejora de la infraestructura de transporte y
comunicaciones, optimizando de esta forma la conectividad de los municipios con
la capital del departamento como con el resto del país para la distribución de los
diferentes productos agrícolas generados en el campo. PAVCOL SAS presenta
por intermedio de la Empresa Consultora Diseños Vías y Pavimentos SAS los
estudios en el ámbito geotécnico, hidrológico (si corresponde) y estructural de la
solución de ingeniería en el punto crítico del PK16+0910, de la vía CONCEPCION
– ALEJANDRIA, departamento de ANTIOQUIA.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 10
2 DESCRIPCION DEL PROBLEMA En el sitio PK16+0910 de la vía CONCEPCION – ALEJANDRIA, muy próximo a la
cabecera municipal de Alejandría, se evidencia un deslizamiento en el talud
inferior y hacia el Rio Nare; esto genera situaciones de perdida de la
serviciabilidad y potencial situación de accidentabilidad.
Fotografía 1 Estado del talud inferior por deslizamiento.
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 11
El talud inferior de la vía presenta alta pendiente (transversal) y cerca de la zona
del deslizamiento se ubica una alcantarilla transversal de desagüe de las aguas de
escorrentía de la banca de la vía y la recolectada de la zona de influencia del talud
superior.
Fotografía 2 Perdida de materiales en la corona de la banca vehicular por efecto del deslizamiento
FUENTE: PROPIA
Normalmente, estos movimientos son retrogresivos y se van expandiendo o
creciendo a medida que la pérdida de soporte, en la superficie inferior, coadyuva a
la gravedad y a las fuerzas de arrastres, tanto hídricas como eólicas, a la
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 12
inestabilidad de la ladera. Se notan movimientos de reptación muy marcados en el
talud.
La localización general del proyecto se muestra en el siguiente gráfico.
Gráfica 1Zona de influencia del proyecto
FUENTE: GOOGLE MAP
La zona de influencia del proyecto es de mediana pluviografía, los suelos
corresponden a los típicos del batolito antioqueño, el uso del suelo corresponde a
zonas de pastoreo y agrícolas; el potencial turístico es alto, de ahí la importancia
de la preservación del patrimonio público, en este caso, representado por la vía
terrestre.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 13
2.1 CLIMA DE LA REGION
El clima1 es tropical en Alejandría. Hay precipitaciones durante todo el año. Hasta
el mes más seco aún tiene mucha lluvia. La clasificación del clima de Köppen-
Geiger es Af. La temperatura media anual en Alejandría se encuentra a 20.3 °C.
Hay alrededor de precipitaciones de 3048 mm.
Gráfica 2 Histograma de lluvias y temperaturas
FUENTE: climate-data.org
El mes más seco es febrero, con 103 mm. El mes de octubre presenta una
precipitación de 392 mm y corresponde al mes con mayor precipitación en el año.
1 http://es.climate-data.org//location/34231//
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 14
Gráfica 3 Medios, máximos y mínimo de temperatura mensual
FUENTE: climate-data.org
El mes más caluroso del año con un promedio de 20.7 °C de marzo. El mes más
frío del año es de 19.8 °C en el medio de diciembre.
Tabla 1 Precipitación y temperatura mensual
FUENTE: climate-data.org
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 15
3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar el estudio geotécnico y geológico del punto crítico ubicado sobre el
PK16+0910 de la vía que comunica a Concepción con Alejandría (Antioquia).
Plantear medidas de mitigación a efecto de disminuir los adversos efectos del
movimiento de la ladera, particularmente sobre la circulación vehicular y sobre
el patrimonio directo de los propietarios de las zonas afectadas, considerando
los antecedentes y resultados de las exploraciones geotécnicas y modelos de
la situación.
Plantear soluciones a las situaciones descritas, inestabilidad o manejos
inadecuados de aguas, a efecto de mejorar las condiciones de transitabilidad
del sector.
3.2 OBJETIVO ESPECIFICO
Identificar las amenazas y los riesgos que presentan el punto crítico estipulado
para estudio partiendo para ello de la visión regional del problema.
Elaborar planes de contingencia para la prevención y la atención de cada uno
de los riesgos identificados en este tramo, bajo los principios de la mecánica
de suelos, estabilidad de taludes, la geología e hidrogeología, socavación y
resultados de modelación con software especializados.
Estudiar con detalle el punto crítico, para conocer a fondo la dinámica
geológica-geotécnica del área, utilizando para esto métodos basados en
programas de modelación de alto grado de confiabilidad y sobre todo que
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 16
genere bajo índice de error, elementos finitos, y algunos que proporcionan
información sobre las propiedades físicas y mecánicas de las rocas y suelos
según las características encontrada en los sondeos, así como sus
extensiones horizontales y verticales, identificación de los materiales
característicos presentes en el subsuelo, generando un modelo de falla que
sea concorde a lo presentado en la zona.
Plantear solución desde el punto de vista teórico en base a modelos de
comportamiento.
conclusiones y recomendaciones.
4 MARCO TEORICO
Considerando el alcance de los trabajos, que corresponden a obras de
emergencia en un contrato de mantenimiento y/o mejoramiento, con plazos y
términos definido, se presenta los estudio de un sitio inestable, en base a
auscultación directa con equipos convencionales, para recuperar muestras que
permitan caracterizar los diferentes estratos que conforman el subsuelos; en base
a la procedimientos aceptados por normas nacionales e internacionales se
realizan los ensayos correspondientes y su interpretación. Apoyado en concepto
de la literatura técnica se realiza la conceptualización de la falla, que se modela a
equilibrio límite y por elementos finitos a efecto de obtener una compresión del
fenómeno y plantear una solución que sea construible en el corto plazo y su
magnitud sea económicamente viable en el marco del tipo de contrato ya
mencionado.
A lo largo del estudio se van desarrollando conceptos, métodos y sistemas a fin de
lograr los objetivos propuestos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 17
Softwares licenciados básicos:
Slide de Rocscience
Phase 2 de Rocscience
Roclab de Rocscience
Spreat Footing de Bentley
Strater 4 de Golden Software
NovoSPT de Novo Tech
Midas GTS NX
Se considera como bibliografía básica, además de los códigos y normas
vigentes que aplican a este tipo de estudios los siguientes textos:
Suarez, J (1998) Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas
Tropicales. Ediciones UIS.
Bowles, J (1996) “Foundation Analysis and Desing” 5th Edition,
McGraw-Hill
Estabilidad de Taludes , E Hoek, 1980
Suarez, J (2009) Deslizamientos Análisis Geotécnico. División de
Publicaciones UIS.
Suarez, J (2009) Deslizamientos Técnicas de Remediación. División de
Publicaciones UIS.
Gonzales de Vallejo, L (2006) Ingeniería Geológica. Pearson Prentice
Hall.
Slope Stability Analysis and Stabilization (2008)– YM Cheng and CK
Lau, Routledge London.
Otras fuentes de información valoradas son páginas web técnicas e
información existente sobre problemas similares en la región.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 18
5 AMENAZAS, RIESGOS Y PLAN DE CONTIGENCIAS
La situación actual presenta, de hecho una amenaza considerable para el
patrimonio vial de la nación y el patrimonio económico de los particulares.
El aumento en la frecuencia e intensidad de los fenómenos climáticos extremos,
producto de la variación en las condiciones atmosféricas, ha desencadenado la
ocurrencia de eventos tales como movimientos en masa y erosión generalizada
que afectan las vertientes y partes altas de las cuencas e inundaciones y avenidas
torrenciales que afectan los cauces y la cuenca en su conjunto. Estos eventos no
solo ponen en riesgo la vida de la población, sino que causan afectación grave a
los bienes y a la naturaleza, repercutiendo en la calidad de vida de la población2.
La amenaza, como un hecho que puede producir un daño provocado por un
evento natural o antrópico, estaría representado por eventos naturales como los
excesos de lluvias y/o eventos sísmicos que podrían generar variación en las
condiciones de estabilidad de los taludes, en el estado actual que es, en sí, un
estado de latente estabilidad dado la pendiente y las características propias de los
suelos constituyentes. Los agentes antrópicos serían las vibraciones producidas
por la movilidad vehicular, la malas prácticas de uso del suelos y la inadecuada
solución a situaciones de manejo de aguas superficiales y subterráneas. De
hecho, este último tópico es, tal vez, el de mayor influencia dado las velocidades
que adquieren las aguas superficiales por las altas pendientes longitudinales y
transversales y las muy escasas áreas o secciones para evacuar esas aguas en
2 EVALUACIÓN Y ZONIFICACIÓN DE RIESGOS Y DIMENSIONAMIENTO DE PROCESOS EROSIVOS EN LOS 26
MUNICIPIOS DE LA JURISDICCIÓN DE CORNARE. - 2011
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 19
forma adecuada. Estas amenazas podrían desencadenar la inestabilidad de la
ladera y la consiguiente pérdida de la banca.
El riesgo, normalmente, está definido como como el producto entre una amenaza
y una vulnerabilidad.
En este tipo de análisis no se hace caso a las llamadas vulnerabilidades de tipo
social. Siendo la vulnerabilidad la fragilidad del sistema. Una sociedad es
vulnerable cuando está o queda expuesta a los efectos de un fenómeno de origen
natural, socio - natural o humano, sin tener la capacidad de recuperarse por sí
misma de los efectos de éste. La vulnerabilidad, aquí, puede clasificarse en:
Vulnerabilidad económica. Tanto la ausencia de recursos económicos de
los miembros de la comunidad así como también la mala utilización de los
recursos disponibles por parte de las entidades responsables.
Vulnerabilidad física. Asociada a la ubicación física de los asentamientos y
la calidad de materiales y de los tipos de suelos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 20
5.1 PARAMETROS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD
SUCEPTIBILIDAD AL DESLIZAMIENTO
PENDIENTE
La pendiente del talud la obtenemos a partir del ángulo de la ladera. Con el ángulo
de talud obtenido y teniendo en cuenta el tipo de cohesión de cada tipo de suelo
hemos dado parámetros según el razonamiento que aparece en la siguiente tabla.
Los parámetros van del 1 al 4 siendo los que tienen menor importancia por lo que
respecta al riesgo geológico aquellos que tengan una numeración menor. Se le ha
dado parámetros más elevados a los mayores valores de pendiente y a los suelos
menos cohesivos. Sabemos que un suelo cohesivo tiene menores probabilidades
a ser deslizado que los suelos no cohesivos. Igualmente el mayor riesgo a ser
deslizado un suelo existe en los taludes de mayor pendiente (mayor ángulo de
talud).
Tabla 2 Parametro por inclinacion del talud
FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 21
Gráfica 4 Geometria tipca del talud – seccion transversal
FUENTE: PROPIA
En este caso el valor del parámetro es 4 para el talud superior y 3 en el talud
inferior.
LITOLOGIA
Conociendo las propiedades geomecánicas de los materiales litológicos que
conforman cada talud a analizar se han dado parámetros a cada uno de los
taludes partiendo de que hay litologías más propensas a los deslizamientos que
otras. Los parámetros más elevados son aquellos que tienen mayor probabilidad a
deslizar. En este tópico se dan valores de 1 a 4 donde los suelos recientes (del
cuaternario o próximos) tendrían el mayor riesgo de deslizamiento y donde los
depósitos sedimentarios de zonas costeras presentan el menor riesgo; en este
caso se asumen un valor típico de 3, dadas las condiciones superficiales de los
suelos, y su estado de exposición.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 22
FRACTURACION
La fracturación en los suelos es un indicador que define muy bien la probabilidad
de que un suelo pueda deslizar. Un suelo muy fracturado es más propenso a
caerse que un suelo no fracturado, por lo cual se han dado parámetros a todos los
taludes según el número y el tipo de fracturas que contenían. También se ha
tenido en cuenta el espaciado, largo y profundidad de las fracturas para poder
clasificarlas según están pocos o muy fracturadas.
Atendiendo a todo eso los parámetros fijados han sido los que refleja la tabla
siguiente.
Tabla 3 Parámetro por fractura
FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.
En este caso el valor del parámetro es 2, debido al bajo número de fracturas que
presenta en la banca vehicular.
VEGETACION
La vegetación es un elemento fundamental en los aspectos de conservación de
suelos, ya que al sustentarse sobre él ejerce con las raíces una acción de sujeción
importante. Por otra parte, la masa forestal actúa como amortiguador del agua de
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 23
las lluvias, disminuyendo su capacidad erosiva antes de llegar al suelo y
disminuyendo la escorrentía superficial.
Tabla 4 Parametro por vegetacion
FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.
En este caso el valor de los parámetros son 3, debido al carácter semidesnudo del
talud inferior.
VOLUMEN DEL TALUD
Un factor muy importante para valorar la magnitud de un desastre e incluso el
grado de riesgo que conlleva un talud susceptible a ser deslizado es su volumen.
Aquellos deslizamientos que comporten la caída de mayor masa serán los que
tengan el riesgo más elevado, por eso en la tabla se dan valores más elevados a
aquellos taludes que tengan mayor masa o volumen. El hecho que un talud sea
voluminoso comporta alcances a mayores distancias así que las afectaciones de
ese desprendimiento serán mayores.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 24
Tabla 5 Parámetro por volumen del movimiento
FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.
En este caso el volumen previsto del deslizamiento potencia será
aproximadamente de 850 m3, por lo que el parámetro de vulnerabilidad por este
tópico tiene un valor de 3.
VULNERABILIDAD
AFECTACIONES
Un hecho a tener en cuenta para analizar el grado de riesgo que conlleva un
deslizamiento de un talud en una comunidad es el tipo de afectación que pueda
acarrear. Los tipos de afectaciones y que se les ha dado parámetros en la
siguiente tabla, se refieren a las comunicaciones y a las infraestructuras de
servicios que puedan ser dañadas en caso de desprendimiento. Según la menor o
mayor importancia de la afectación se le ha dado un valor distinto de parámetro.
Tabla 6 Parámetro por afectación
FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.
En este caso se afecta la vía secundaria que une Concepción y Alejandría en
zonas de alto valor económico como finca productoras, centros turísticos y
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 25
energéticos, además cualquier afectación a la vía se refleja directamente en el Rio
Nare, por lo que el valor de este parámetro es 4.
PROXIMIDAD RIESGOS – POBLACION
Los parámetros que aparecen en la tabla siguiente han sido dados según la
distancia a que se encuentran los taludes de cualquier vivienda o núcleo habitado.
La proximidad del riesgo a la población es un factor que hace incrementar la
vulnerabilidad de los que habitan cerca. Así los mayores parámetros reflejan
mayor vulnerabilidad o mayor riesgo.
Tabla 7 Parametro por pablacion
FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.
En este caso, existen en la proximidad del fallo, elementos patrimoniales a menor
de 1000m de la inestabilidad, por lo que el valor del parámetro es de 2.
.
Se determina, la susceptibilidad y vulnerabilidad del sistema.
Tabla 8 Estimación Susceptibilidad
UBICACIÓN COMUNIDAD
ID. T
ALU
D
PEN
DIE
NTE
VO
LUM
EN
FRA
CTU
RA
CIO
N
LITO
LOG
IA
TOTA
L P
AR
AM
ETR
OS
PR16+910LA CONCEPCION - ALEJANDRIA Concepcion - Alejandria 1 4 3 2 3 12
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 26
Tabla 9 Estimacion Vulnerabilidad
UBICACIÓN COMUNIDAD
ID. T
ALU
D
AFEC
TACI
ON
PRO
XIM
IDAD
RIE
SGO
- PO
BLAC
ION
TOTA
L PAR
AMET
ROS
PR16+910LA CONCEPCION - ALEJANDRIA Concepcion - Alejandria 1 4 2 6 FUENTE: PROPIA
Tabla 10 Estimación del Riesgo
UBICACIÓN COMUNIDAD
ID. T
ALU
D
SUSC
EPTI
BIL
IDA
D
VU
LNER
AB
ILID
AD
RIE
SGO
EST
IMA
DO
PR16+910LA CONCEPCION - ALEJANDRIAConcepcion - Alejandria 1 12 6 72 FUENTE: PROPIA
El valor máximo del riesgo es de 128, en este caso se obtiene un porcentaje de
riesgo del 52%, RIESGO ALTO, según la tabla de calificación.
Tabla 11 Calificación de grado de riesgo.
01FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 27
5.2 PLAN DE CONTIGENCIA
Los planes de contingencias, se deben desarrollar ampliamente por los
encargados del ámbito de la Seguridad Social y/o salud ocupacional; aquí el nivel
es II y III, dado el alto grado de hundimiento de la banca y afectación a la vía que
comunica a los Municipios de Guatapé – San Rafael.
Aquí se recomienda las siguientes acciones mínimas:
Señalización preventiva y obligatoria.
Trinchos en madera en el talud inferior para contención inmediata y no
ocurra perdida de la banca.
Gráfica 5 Señalización mínima para desvíos
FUENTE; FOVIAL
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 28
Como obra definitiva se plantea la restitución de la banca, construcción de muros
rígidos.
6 METODOLOGÍA O PLAN DE TRABAJO
Para la elaboración del proyecto y todas las recomendaciones que en él se
plantean se siguieron los siguientes puntos:
6.1 FUENTES DE INFORMACIÓN
En la elaboración de este plan se analizaron dos tipos de fuentes de
informaciones; información primaria y secundaria
PRIMARIA: Un reconocimiento directo de la zona por parte de los especialistas en
vía, geotecnia, geología, estructuras e Hidráulica, para estimar los problemas
presentes.
Hacen parte de esta información la obtenida directamente de ensayos,
exploraciones, topografías
SECUNDARIA: Todos los estudios realizados con anterioridad para apoyarnos en
conceptos, memorias de cálculos, estudio de suelos, estimaciones geológicas y
geotécnicas, bibliografía técnica numerada en a pie de página o como referencia
de citas, etc.
6.2 ENSAYOS
Elaboración de un programa de exploración en campo utilizando el equipo de
roto-percusión con profundidades hasta de 20 m, con el objeto de estipular y
realizar el respectivo análisis de muestras en laboratorio.
Implantar sistemas provisionales de lectura de movimientos de la masa en el
sitio, con el fin de conocer el tipo de movimiento presente, la falla que se
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 29
evidencia es latente y las condiciones podrían cambiar dependiendo de la
velocidad con que se desplaza.
Los ensayos se realizan cumpliendo la metodología descrita en las siguientes
normas colombianas, las cuales tienen su símil internacional, como se
menciona en las mismas:
Manual de diseño de cimentaciones superficiales y profundas para
carreteras INVIAS.
Normas de ensayo para materiales de carreteras de INVIAS.
Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes adoptado en 1996.
Reglamento colombiano de Construcciones Sismorresistente NSR-10.
Normas de la American Society for Testing and Materials” (ASTM)
Manual Para La Estabilización de Obras de Estabilización INVIAS –
2006
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 30
En resumen la metodología aplicar se muestra esquemáticamente.
Gráfica 6 Metodologia de diseño
FUENTE: MANUAL DE INGENIERIA DE TALUDES IGME 1987
6.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
Los datos se procesan en concordancia con los lineamientos y directrices
del proyecto para estimar en profundidad los agentes generados de todos los
problemas de la zona de estudio. Para todo esto se planeta el diagnóstico de
amenazas y riesgos, en referencia, movimientos de masas, los posibles planes
de contingencia. Aquí se incluyen la obtención de cada uno de los suelos que
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 31
conforman los estratos estudiados y el tipo de roca que yace en lo más profundo
de los estratos.
Modelación de taludes de todos los puntos críticos utilizando el software
Slide v6.0, Geostructural Analysis y NOVO SPT, para lo cual se incluye la
influencia de las presiones de poros presentes en las diferentes laderas, tipos de
suelo y roca, además del análisis pseudoestatico para determinar la criticidad del
sitio en un eventual movimiento telúrico o placas tectónicas, el análisis inicial en
3D se realiza con el programa Midas GTS NX los modelos básicos se realizan
con Slide con metodología de equilibrio límite y se realiza verificación y
comprobación en base a elementos finitos con el programa Phase 2.
Los modelos de cimentación se realizan con los programas de la casa
Bentley y se verifican con Plaxis 3D Foundation programa de elementos finitos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 32
7 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO
7.1 Localización en Suramérica
En la gráfica No. 7 se muestra la
localización de Colombia en el ámbito
Suramericano.
Colombia, de 1.141.748 km2 de
extensión, está situada al Noroeste de
América del Sur, es el cuarto país en
tamaño de la región, limita al norte con
aguas jurisdiccionales de Honduras,
Jamaica y Haití, al este con Venezuela y
Brasil, al sur con Perú y Ecuador, al oeste
con aguas jurisdiccionales de Costa Rica
y Panamá, y al noroeste con Panamá.
Las coordenadas geográficas generales del País son: Latitud 4º 35’ 56” al Norte y
Longitud 72º 04’ 51.30” al Oeste.
Gráfica 7 Colombia en Suramérica
FUENTE: IGAC
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 33
7.2 Localización en Colombia
Gráfica 8 Localización de Antioquia en Colombia
FUENTE: IGAC
Ubicación y localización geográfica:
El Departamento de Antioquia está situado al noreste del país, localizado entre los
05º26’20’’ y 08º52’23’’ de latitud Norte, y los 73º53’11’’ y 77º07’16’’ de longitud
Oeste.
Extensión y límites:
Cuenta con una superficie de 63.612 km2 lo que representa el 5.6 % del territorio
nacional. Limita por el Norte con el mar Caribe y los departamentos de Córdoba
(franja de territorio en litigio) y Bolívar; por el Este con Bolívar, Santander y
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 34
Boyacá; por el Sur con Caldas y Risaralda y por el Oeste con el departamento
del Chocó.
Geografía física:
El territorio del departamento de Antioquia se caracteriza por un relieve variado,
representado por áreas planas localizadas en el valle del Magdalena y las zonas
próximas al Chocó y el Urabá y una extensa área montañosa que hace parte de
las cordilleras Central y Occidental, en donde se resaltan 202 altos importantes,
con alturas que oscilan entre los 1.000 y los 4.080 metros sobre el nivel del mar. El
mayor accidente es el Páramo de Frontino en el municipio de Urrao con 4.080
metros, también aquí encontramos el Morro Campana con 3.950 metros. En
Dabeiba encontramos el alto del Paramillo con 3.960 metros y en el municipio de
Andes tenemos el Cerro Caramanta que tiene 3.900 metros de altura.
Clima:
El clima del Departamento de Antioquia es muy variado, debido principalmente a
factores como la latitud, altitud, orientación de los relieves montañosos, los
vientos, etc. En la región de Urabá, al noroeste del departamento, las lluvias tienen
un régimen bimodal; existe un período seco de diciembre a marzo, refrescado por
los vientos del noreste, y una estación de lluvias de abril a noviembre, con
máximas en mayo y noviembre. En la parte norte, hacia los departamentos de
Córdoba, Sucre y Bolívar, los meses más secos son diciembre, enero y febrero, y
los de mayor precipitación agosto y septiembre.
En la región central del departamento se presenta un período seco dentro de la
estación lluviosa que va de junio a septiembre; los meses más lluviosos son los de
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 35
mayo y octubre; en el valle del río Magdalena se cumple la misma distribución de
lluvias, siendo los meses más secos diciembre, enero, febrero y julio. Sus pisos
térmicos se distribuyen en cálido (35.550 km2), templado (16.430 km2), frío (10.900
km2) y Páramo (732 km2).
Actividades Económicas:
La economía del departamento de Antioquia está sustentada en la prestación de
servicios, la industria, el comercio, la agricultura, la ganadería y la minería.
Actualmente el departamento ocupa el segundo renglón en el ámbito nacional en
cuanto a industria se refiere, la producción textil, de tejidos y la confección, junto
con la elaboración de productos químicos, farmacéuticos, maquinaria, cemento,
abonos, concentrados, metalmecánica y papel representan los mayores ingresos
al departamento.
El sector de servicios se especializa en la finca raíz, servicios bancarios,
transportes y comunicaciones. En cuanto a la agricultura, Antioquia ocupa el
primer lugar en la producción de café y banano tipo exportación, productos como
la caña, algunos cereales, cacao, yuca y tabaco junto a algunos frutales
contribuyen en menor proporción a la economía regional.
Durante las últimas décadas la ganadería ha presentado un importante desarrollo,
principalmente en el Magdalena Medio, el río Cauca y Urabá. La minería
representó el soporte de la economía durante el siglo XIX, producto de estos
ingresos se creó parte de la infraestructura industrial; actualmente produce oro,
plata, hierro, cobre y otros minerales.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 36
7.3 Localización en el Departamento
Gráfica 9 Localización general del proyecto
FUENTE: www.alejandria-antioquia.gov.co
El proyecto se encuentra localizado entre el municipio de Concepción y Alejandría,
en el PK16+910 y próximo a la cabecera municipal de Alejandría.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 37
La zona de estudio y de afectación por el deslizamiento comprende un área
aproximada de 1500m2, igualmente se hizo un recorrido alrededor de la zona de
aproximadamente 2500m2, para la identificación de las distintas unidades
geológicas.
Esta zona se encuentra localizada entre las coordenadas Geográficas:
Latitud: N 06° 22’ 26.71”
Longitud: W 75° 08’ 44.42”
Cota: 1,668 m.s.n.m
Coordenadas tomadas hacia la parte de mayor afectación, sobre la banca de la
vía la Concepción - Alejandría Imagen Google Earth 2014, alt. Ojo 3.44 Km.
7.4 Municipio de Concepción
Es un municipio de Colombia, localizado en la subregión Oriente del departamento
de Antioquia. Limita por el norte con los municipios de Barbosa y Santo Domingo,
por el este con los municipios de Santo Domingo y Alejandría, por el Sur con los
municipios de El Peñol y San Vicente, y por el oeste con los municipios de San
Vicente y Barbosa. Su cabecera dista 75 kilómetros de la ciudad de Medellín,
capital del departamento de Antioquia. El municipio posee una extensión de 167
kilómetros cuadrados.
Actualmente la economía del Municipio está basada en un limitado desarrollo
agropecuario, prácticamente de subsistencia familiar, con algunos excedentes
comercializables; y en el aprovechamiento temporal de bosques y rastrojos para
obtener madera para construcción, reposición de viviendas, leña, estacones y
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 38
envaradera para fríjol. En Concepción se cultiva o se tala bosque y se abren
potreros. (EOT. Diagnóstico. 2000). En el área agrícola se destaca el fríjol, la
papa, caña panelera y fique, en lo pecuario la ganadería de doble propósito y
especies menores. Concepción no siempre ha tenido un perfil agropecuario, pues
la actividad minera, que dio origen a su fundación, fue de gran importancia hasta
bien entrado el siglo XX; sin embargo se ha dedicado buena parte de sus tierras a
esta actividad.
7.5 Municipio de Alejandría
Alejandría es un municipio de Colombia, localizado en la subregión Oriente del
departamento de Antioquia en el conjunto de municipios de la zona de embalses.
Limita por el norte con los municipios de Concepción, Santo Domingo y San
Roque, por el este con el municipio de San Rafael, por el sur con los municipios
de San Rafael y Guatapé, y por el oeste con los municipios de El
Peñol y Concepción. Su cabecera se encuentra ubicada a una distancia
de 90 kilómetros de la ciudad de Medellín, capital del departamento de Antioquia.
El municipio posee una extensión de 149 km²
La economía de Alejandría se basa en la extracción de oro, la ganadería, la
explotación forestal y los cultivos de caña de azúcar y plátano. Las actividades que
ocupan la mayor parte de la población son: la agricultura (producción de panela,
café, fique, frijol y maíz) el comercio, la minería, la ganadería que es practicada
por parte de la población. La piscicultura se revela como una nueva fuente de
empleo; Alejandría también produce energía eléctrica.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 39
8 MARCO GEOLOGICO ESTRUCTURAL
8.1 GEOLOGIA REGIONAL Gráfica 10 Marco Geológico Regional Zona de estudio.
FUENTE: MAPA GEOLOGICO DE ANTIOQUIA
La formación geológica predominante corresponde al batolito Antioqueño (Ksta),
en un estado medio de descomposición y fracturación de las rocas subyacente
entre 5 a 15 de profundidad con nivel de referencia la banca de la vía.
La zona está muy directamente influenciada por la falla Miraflores y un poco más
indirectamente por la falla biscocho, quedando en medio de las dos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 40
Gráfica 11 Mapa de Unidades de Rocas
FUENTE: ingeominas
De acuerdo al Mapa de Unidades de Rocas de Ingeominas, las principales
formaciones de la zona del Proyecto corresponden a Try: Dioritas, cuarzodioritas y
granodioritas; Kia: gabros; Ksg: Granitos y granodioritas.
8.1.1 Batolito Antioqueño
El nombre de esta unidad proviene del departamento de Antioquia (Botero
1940,1942) donde aflora sobre la parte axial de la Cordillera Central, cubriendo un
área aproximada de 7.800 km, sin incluir los cuerpos satélites, separados del
cuerpo principal por rocas metamórficas. En la plancha 147 Medellín Oriental, de
este cuerpo afloran 1.100 km2, un 14% de la extensión total; hacia la parte oriental
y aunque en gran parte presenta una meteorización profunda, se puedan observar
algunos afloramientos característicos en los cortes de las vías Santuario (H-6) –
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 41
río Cocorná (H-8), Marinilla (F-6) - El Peñol (F-7) – Guatapé (F-9), Guarne (C-3) -
San Vicente (C-6), Autopista Medellín – Guarne, entre el alto de Las Rosas (B-3) y
Guarne (C-3), en los ríos Cocorná (H-8), Rionegro (D-6, 7) y en varias de las
quebradas que drenan el área.
Tabla 12 Composición porcentual de las diferentes rocas del batolito antioqueño
FUENTE: Geoformas asociadas al Batolito Antioqueño
K2ta: Facies normal de composición predominante tonalítica - granodiorítica con
facies de borde más máficas y localmente más félsicas. Textura hipidiomórfica
granular con núcleos de piroxeno en hornblenda. Edad 58-100 Ma por K-Ar, Rb-Sr
y Ar-Ar.
De acuerdo a los testigos de perforación que fueron realizados en el sector por la
empresa Diseños de Vías y Pavimentos S.A.S, además de realizar pernoctado en
estribaciones del sector de las Brisas donde aflora esta unidad, presenta
microscópicamente La roca predominante en la facies normal es fanerítica de
grano medio a grueso, color moteado sal y pimienta con Índice de color entre 17 y
28 y contiene como minerales esenciales cuarzo – plagioclasa ± feldespato
potásico y como caracterizantes hornblenda y biotita variando su contenido entre
valores relativamente cercanos con una desviación estándar muy pequeña en
cada uno de las minerales, lo cual resalta la uniformidad petrográfica de esta
facies. Litológicamente corresponde a tonalita – granodiorita rara vez
cuarzomonzonita.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 42
K2mg: Facies félsica de composición monzogranítica a cuarzo monzonítica con
textura hipidiomórfica equigranular de grano medio a fino localmente gráfica;
predominio de biotita sobre hornblenda.
8.1.2 Rocas de Dique K2d
Diques de composición andesítica y diabásica, extensión y espesor variable
relacionados tanto al Batolito Antioqueño como a las rocas encajantes.
8.1.3 Tonalita de Ovejas (K2to)
Cuerpo de composición tonalítica predominante y facies félsicas local. Edad
Cretácico Superior.
8.1.4 Dunita de Medellín
Las dunitas de este cuerpo son rocas macizas de color gris oscuro verdoso de
intensidad variable de acuerdo con el grado de serpentinización, factor que
también incide en la densidad, variando ésta entre 3,18 para rocas de menos del
20% de serpentina a 2,91, en rocas con un 60-65 % de serpentina y 2,52 en
serpentinitas. La estructura de la dunita es de carácter deformacional, con
intensidad variable con cristales de olivino, alargados fracturados y con un aspecto
transicional a textura de mosaico que resalta en muestra meteorizadas. En
general en muestras de mano expuestas a agentes atmosféricos, se observa o
resalta un bandeamiento con orientación de los cristales de olivino, marcada por
bandas de diferentes resistencias a la meteorización o de diferente color, debido a
variaciones mineralógicas con granos gruesos de cromo-espinela, tanto en
venillas alineadas paralelamente al bandeamiento como dispersas.
Microscópicamente la dunita presenta texturas subidiomórficas transicionales a
texturas de mosaico con cristales alargados y fracturados, con diferente
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 43
intensidad, de olivino y está constituida esencialmente por olivino y cromita (o
cromo-espinela). En ninguna de las muestras analizadas se encontró piroxeno y
como minerales de alteración serpentina, tremolita, talco, magnetita y carbonatos
en diferentes proporciones.
8.1.5 Anfibolitas (Pa)
Se caracterizan por presentar una textura granomatoblástica (gnéisica) en la cual
se observa una alternancia de niveles ricos en anfíboles cálcicos (edenita,
pargasita) y niveles constituidos por plagioclasa. Los anfíboles presentan forma
prismática, mostrando cierto grado de orientación en una dirección determinada,
mientras que en los cristales de plagioclasa su composición oscila desde andesina
a oligoclasa; se presentan en forma subidiomórfica y con maclas polisintéticas y
en cuña producto de los esfuerzos desviatorios.
8.1.6 Filitas y Esquistos (Pes)
Filitas y esquistos cuarzo-sericíticos y esquistos aluminicos. Localmente con
intercalaciones de esquistos verdes, compuestos esencialmente por albita,
epidota, clorita.
Al microscopio las granodioritas con variaciones a tonalitas, en facies normal
presentan una textura general predominante que es hipidiomórfica variando de
equigranular a inequigranular con algunas texturas particulares que dependen de
las condiciones de cristalización o de procesos posteriores de deformación que
modifican algunas de las características ópticas originales de los minerales
llegando, localmente a destruir totalmente la estructura original. Además se
evidencia el tipo de Meteorización esferoidal en rocas tonalíticas del Batolito
Antioqueño. Obsérvese la mayor esfericidad hacia el centro conformando bloques
en forma de “cebolla de huevo”.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 44
8.1.7 Depósitos de Vertiente (Qa)
Este tipo de depósitos es común encontrarlos en la zona de estudio y se localiza
en el área, como una de las principales unidades litológicas, unidad reciente que
data de edad (mioceno), la cual consta de clastos tamaño desde guijos, guijarros
hasta bloques de aproximadamente 2 a 3 m. compuestos de principalmente de
rocas ígneas como granodioritas, metamórficas como anfibolitas y neis dioríticos,
acompañados de fuentes lodosas y arenosas de cenizas volcánicas; cuya
proveniencia pertenece a las partes más altas de las laderas de la zona del
altiplano, para este caso estos depósitos son poco consolidados ya que no tienen
una matriz que los contenga.
8.2 FORMACIONES SUPERFICIALES3
Material Superficial: El municipio de Alejandría diferencia tres unidades de material
superficial en su territorio: Depósitos Aluviales, Depósitos Coluviales y Saprolitos
de Roca Ígnea.
o Depósito Aluvial. Es una unidad que comprende
aproximadamente el 6% del territorio municipal y corresponde
fundamentalmente a franjas estrechas y alargadas que se disponen a lo
largo de las corrientes de agua. Este material superficial está asociado
principalmente a las áreas inundables localizadas en la cuenca del río Nare
y algunas subcuencas de quebradas afluentes, entre las cuales se
destacan El Popo, San Pedro, San José y Tocaima. Aparecen depósitos
aluviales significativos en las veredas Remolino y Respaldo asociados al río
Nare, en la vereda La Inmaculada asociados a la quebrada San José, en la
vereda El Popo en las márgenes de la quebrada del mismo nombre, en la
vereda Tocaima asociados a la quebrada Tocaima, y en la vereda San
3 PLAN MUNICIPAL PARA LA GESTIÓN DE RIESGO DE DESASTRES – MUNICIPIO DE ALEJANDRIA - CORNARE
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 45
Pedro en las márgenes de las quebradas Santa Gertrudis y San Pedro. Son
terrenos de pendiente suave que corresponden a zonas de acumulación de
material transportada por las corrientes (aluviones).
o Depósito Coluvial: Es una unidad que cubre
aproximadamente el 4% del territorio y aparece únicamente en 4 áreas
puntuales. Una de las áreas está localizada en el noroccidente del
municipio, específicamente en las veredas Remolino y El Popo, adyacente
a los depósitos aluviales del río Nare en límites con el municipio de Santo
Domingo; otra área ocurre en los límites de las veredas Cruces y San José,
y otras dos en sectores aislados de la vereda La Pava, en límites con el
municipio de San Rafael, una de ellas al suroccidente y otra en límites con
la vereda Piedras. La unidad está constituida por material de acumulación a
lo largo de la vertiente (coluviones), el cual probablemente fue producido
por diferentes eventos erosivos y movimientos en masa como flujos de
escombro y tierra. En general son materiales mal clasificados carentes de
estratificación, porosos, compresibles y altamente permeables.
o Saprolito de Roca Ígnea. Es una unidad que
comprende aproximadamente el 90% de la extensión total del municipio, sin
tener en cuenta las zonas de embalses. Está conformada por materiales
que se derivan de las rocas intrusivas que constituyen el Batolito
Antioqueño, las cuales corresponden principalmente a cuarzodioritas y
tonalitas. Los suelos generalmente son de textura areno limosa y en
algunos sitios contienen grandes bloques de roca de forma sub redondeada
y redondeada que provienen de los procesos de meteorización esferoidal,
característica de este tipo de roca. En esta unidad predomina el rango de
pendiente entre 12% y 35%, formando sistemas de colinas bajas y medias
particulares de esta unidad geológica. El saprolito de roca ígnea aparece en
la totalidad de las veredas del municipio, y además, prácticamente
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 46
constituye la totalidad de los territorios veredales, algunos sectores son
interrumpidos por áreas de menor extensión que corresponden a depósitos
coluviales y/o aluviales.
Gráfica 12 Contacto entre dos estratos superficiales
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 47
Gráfica 13 Mapa de material superficial Municipio Alejandría
FUENTE: CORNARE
8.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL
En el plano geológico de Antioquia, se identifican, en la zona muy próxima a la
zona de estudio, dos fallas de mediana importancia como son la Falla Miraflores y
la Falla Biscocho, en forma muy directa y en la región occidental también afecta la
Falla Balseadero y la Falla Nare y de todo el sistema de fallas de la zona sur –
oriental de Antioquia.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 48
La región del Oriente antioqueño puede verse afectada por sismos moderados a
fuertes, que ocasionarían pérdidas tanto de infraestructura como en la economía
de la zona. Esta zona ha sido afectada en mayor o menor grado por sismos de
intensidad alta que fueron producidos en áreas distintas, localizadas tanto dentro
como fuera del departamento de Antioquia. Sin embargo puede decirse que la
sismicidad en la región es media a baja, pues desde 1595 han sido reportados 172
sismos de magnitud mayor e igual a tres, lo que es poco para la cantidad de años
registrados. Muchos de estos han causado daños en infraestructuras del oriente y
poblaciones cercanas de otros departamentos.
8.4 GEOMORFOLOGÍA
La zona del Punto crítico PR16+910 vía Concepción - Alejandría, Antioquia se
caracteriza por presentar un relieve de altiplano, Los principales relieves de
primer orden que conforman la zona de estudio son básicamente representados
por colinas altas semiredondeadas con pendientes cortas y suavizadas derivadas
de rocas ígneas (granodioritas - Tonalitas), cuyo espesor de la zona de saprolito
alcanza varios metros. Hacia el Norte puntualmente en el Rio Nare, se observan
niveles de terrazas colgadas dejando ver un gran valle con pendientes bajas,
además de llanuras aluviales generalmente inundables.
Se observan colinas bajas o superficies de erosión, más afectadas por la
meteorización y erosión, derivadas de rocas ígneas principalmente granodioritas y
tonalitas.
Se presentan patrones de drenaje de tipo dendrítico y subparalelo que modelan el
paisaje a lo largo del altiplano, divididos por líneas divisorias de agua, las cuales
forman microcuencas y sitios de escorrentía; estos son aprovechados por la
pendiente y los distintos procesos erosivos (agua de escorrentía), para el
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 49
transporte de material formando depósitos de vertiente, los cuales sepultan las
distintas unidades litológicas.
Gráfica 14 Geomorfología típica de la zona del proyecto
FUENTE: GOOGLE EARTH
En términos generales la región de la vía en el PK16+910 está constituida por un
sistema cordillerano estructurado en contacto con rocas ígneas, que han sido
transformados por distintos procesos denudativos.
8.5 MOVIMIENTOS EN MASA.
Son aquellos que desplazan grandes volúmenes de material a lo largo de las
pendientes, superficies de corte visible o inferido, con extensión y profundidad
variable, este fenómeno necesita de un agente externo que lo ponga en marcha,
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 50
como por ejemplo el agua, vibraciones dinámicas (tectónicos), etc. Generalmente
hay factores condicionantes (predisponen la inestabilidad) y desencadenantes
(detonan el movimiento o inestabilidad).
Gráfica 15 Tipos de movimiento de laderas (Tomado de Gonzáles de Vallejo, 2002)
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 51
8.5.1 Deslizamiento rotacional.
Fenómeno que ocurre en el área de estudio, se categoriza como un deslizamiento
de tipo rotacional, donde la superficie de falla es formada por una curva cuyo
centro de giro se encuentra por encima del centro de gravedad del cuerpo en
movimiento. Visto en planta el deslizamiento posee una serie de agrietamientos
concéntricos y cóncavos en la dirección del movimiento. Por lo general el
movimiento produce un área superior de hundimiento y otra inferior de
deslizamiento generándose, flujos de materiales por debajo del pie del
deslizamiento.
Estos deslizamientos se localizan sobre el suelo residual, algunas cenizas
volcánicas, depósitos de vertiente y saprolitos de rocas ígneas de composición
granodioritica, los cuales son causados por las altas pendientes en el sitio de
estudio, la alta pluviosidad anual y agentes antrópicos como la ganadería y la
deforestación; los cuales aceleran este proceso.
A lo largo del talud superior son evidentes las señales de procesos erosivos
rotacionales y/o traslacionales que han afectado la ladera en su vida reciente y
que mantiene variados grado de actividad.
8.5.2 Reptación.
Movimiento sumamente lento (unos pocos centímetros por año), asociado a una
deformación continua del terreno inconsolidado o relativamente suelto, sin rotura o
falla del mismo a lo largo de superficies de corte. Afecta principalmente a los
depósitos de vertiente y a los suelos residuales.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 52
En el caso de suelos, abarca generalmente grandes extensiones y es difícil de
controlar, se asocia con zonas deforestadas o intervenidas de manera
inadecuada, características que son atribuidas a la zona de estudio.
Fotografía 3 Reptación talud inferior.
FUENTE: PROPIA
8.6 USOS DEL TERRENO
En el área de estudio se evidencia un alto porcentaje de procesos denudativos en
los suelos naturales, cambiando la vocación de la tierra a suelos de pastoreo o de
uso minero.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 53
En general se dice que4: En la actualidad el municipio de Alejandría comprende
además de las áreas construidas, coberturas de Bosques plantados, Bosques
naturales, Cuerpos de agua, Embalses, Cultivos Transitorios, Instalaciones
recreativas, Pastos y Rastrojos. Los bosques naturales remanentes se localizan
en altos como el Combo, Remolino, el Carbón, La linda y San Lorenzo y en el área
circundante al embalse San Lorenzo, y su composición florística comprende
especies como cedro (Cedrelaodorata), sietecueros (Tibouchinalepidota),
guacamayo (Heliocarpuspopayanensis), guadua (Guadua angustifolia), chingalé
(Jacaranda copaia), fresno (Tapiriraguianensis) y dormilón (Vochysiaferruginea).
Existe un predomino de coberturas en cultivos transitorios (frijol, maíz, tomate,
lulo) y permanentes (mosaicos agrícolas con prevalencia de café, plátano, caña
panelera y fique), seguido por pastos y rastrojos, los bosques aparecen en los
sectores suroccidental y nororiental del municipio y están asociados a los
embalses El Peñol – Guatapé y San Lorenzo (al suroccidente y oriente del
municipio), y en el área de influencia del embalse El Peñol – Guatapé también se
diferencia caracteriza un sector destinado a instalaciones recreativas. En los
últimos años existe una tendencia gradual al incremento de cultivos transitorios y
permanentes y pastos, a merced principalmente de las coberturas de rastrojos. Se
presenta los usos actuales del suelo de Alejandría, según lo reportado.
4 PLAN MUNICIPAL PARA LA GESTIÓN DE RIESGO DE DESASTRES – MUNICIPIO DE ALEJANDRIA - CORNARE
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 54
Tabla 13 Uso del Suelo Municipio de Alejandría (Antioquia)
FUENTE: CORNARE
Gráfica 16 Uso del suelo Municipio Alejandría
FUENTE: CORNARE
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 55
Se resalta que la zona en estudio es muy propensa a sufrir deslizamientos de
acuerdo a sus características geomorfológicas, al inadecuado uso del suelo y a la
deforestación que se ha ocasionado en los últimos años lo que genera que el
suelo se sature debido a la gran pluviosidad de la zona lo cual ocasiona mayor
peso del suelo y por ende su deslizamiento.
9 TRABAJOS DE CAMPO
9.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO
A efecto de cartografiar geológica y geotécnicamente la zona se realizaron
trabajos de levantamiento topográfico, se muestra la ubicación de los sondeos.
Gráfica 17 Levantamiento topográfico – descripción del problema
FUENTE: PAVCOL
A Concepción
Sondeo 2
A Alejandría
Sondeo 1
Sondeo 3
Zona Fallada
PK16+910
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 56
9.2 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA
La exploración de campo fue programada para cubrir el área geotécnica a
muestrear con sondeos con profundidades hasta de 20m en dos (2) puntos, uno
localizado en la banca próxima al talud superior y otra próxima al talud inferior.
La altura de sondeo con respecto al nivel medio del mar es:
Sondeo 1: 1670.4m
Sondeo 2: 1671.7m
La localización de los sondeos y/o sondeo se determina con la finalidad de poder
establecer un perfil, en la zona de falla, que permitan realizar un modelo
geotécnico que se encuentre dentro de los parámetros aceptados en la Ingeniería
de Fundación, El Manual del INVIAS para cimentaciones establece en este tópico
(3.3.1.1.1. Profundidad de la exploración) “Para el caso de estructuras de
contención se puede seguir la siguiente pauta: Las perforaciones se sitúan a lo
largo de la alineación propuesta para la estructura de contención, tan cerca como
sea posible. Las perforaciones adicionales se realizan detrás del muro, procurando
ubicarlas dentro del área definida como derecho de vía, u otra área según lo
determine el ingeniero geotecnista, en una distancia suficiente para definir el perfil
del subsuelo, en dirección transversal al muro.”
Dado el carácter de muro vial las normas aplicables para el diseño son La Norma
Colombiana de Diseño de Puentes LRFD – CCP 14 en la Sección 10 y Sección 11
y el “Manual de Diseño de Cimentaciones Superficiales y Profundas para
Carreteras” de INVIAS del 2013.
Dada los prediseños, se estima muros de altura máxima de 3m y pilas de
aproximadamente 10m de profundidad para un total de aproximadamente 19m de
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 57
desplante de estructura total, considerando que el muro será tipo receptor a efecto
de disminuir la caída de material a la vía.
La profundidad recomendada de perforación está dada por la formula (Manual del
INVIAS)
Dónde:
Zmin: profundidad de perforación en m.
: diámetro del pilote (m)
L: Longitud del pilote (m).
Proponiendo un diámetro de pilas de 1.20m la profundidad mínima de perforación
es de 16m.
Para la recuperación de los materiales a utilizar en los ensayos se empleó tubos
de cuchara partida cada 1.5m en los estratos más blandos y para estratos más
densos se utilizó las barras NQ y el Muestreado: tipo NQ (Barreno).
Sobre las muestras recuperadas se realizaron ensayos de caracterización, y se
correlacionaron los datos geotécnicos y de respuestas estructurales con las
fórmulas aceptadas por la literatura especializada sobre el tipo de suelo
encontrado y la característica del equipo. Los ensayos se realizaron según las
Normas de Ensayo para Materiales de Carreteras del INVIAS del 2007.
Para los suelos encontrados dentro de las 2 perforaciones se realizaron los
siguientes ensayos:
Gradación o Granulometría
Límite líquido
Límite plástico
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 58
Humedad Natural
Compresión Inconfinada
Corte directo
Los resultados de los mismos se muestran en las siguientes tablas (se anexa
reporte de laboratorio).
Tabla 14 registro sondeo No.1
Pro
fun
did
ad
(m
)
Dia
metr
o I
nt.
Tu
bo
de
Perf
ora
cio
n
Mu
estr
a N
o
Mu
estr
ead
or
Go
lpe/N
sp
t
Mu
estr
ead
or
Dia
metr
o E
xt.
Tu
bo
de
Perf
ora
cio
n
Niv
el
de F
reati
co
(m)
Estr
ato
s
1
2
1.45 22
22.45 2
3
43.45 4
45
4.45 6
56
5.45 733
6.45 444
7.45 444
8.45 556
9.45 79
1110.45 12
1112
11.45 12
1213
12.45 14
Limo arcilloso Color café, zonas rojisas con
raices
AW Limo arcilloso
DESCRIPCIÓN OBSERVACIONES
AW 1 SPT AW
Color café, zonas rojisas
AW 3 SPT AW Limo arenosos Color café
AW 2 SPT
AW 4 SPT AW Limo arenosos
SPT AW Limo arenosos
AW
Color café
AW 5 SPT AW Limo arenosos Color café
AW 6 Color café
AW 7 SPT AW Limo arenosos Color café
8 SPT AW Limo arenosos Color café
AW 9 SPT AW Limo arenosos Color café
AW 10 SPT AW Limo arenosos Color café
Limo arenosos Color café
AW 11 SPT AW Limo arenosos Color café
AW 12 SPT AW
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 59
Pro
fun
did
ad
(m
)
Dia
metr
o I
nt.
Tu
bo
de
Perf
ora
cio
n
Mu
estr
a N
o
Mu
estr
ead
or
Go
lpe/N
sp
t
Mu
estr
ead
or
Dia
metr
o E
xt.
Tu
bo
de
Perf
ora
cio
n
Niv
el
de F
reati
co
(m)
Estr
ato
s
10
10
13.45 1010
1114.45 12
13
1415.45 14
1415
16.45 17
1720
17.45 212123
18.45 242425
19.45 273137
20.45 3856
21.45 7
Limo arenoso color gris vetas
negras y blancas
20 SPT AWLimo arenoso color gris vetas
negras y blancas
AW 21 SPT AW
AW 19 SPT AWLimo arenoso color gris vetas
negras y blancas
AW 17 SPT AWLimo arenoso color gris vetas
negras y blancas
AW 18
AW 16 SPT AWArena limosa gris, con
particulas gruesas
SPT AWLimo arenoso color gris vetas
negras y blancas
AW
Color café
AW 15 SPT AW Limo arenosos Color café
AW 14 SPT AW Limo arenosos
DESCRIPCIÓN OBSERVACIONES
AW 13 SPT AW Limo arenosos Color café
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 60
Tabla 15 registro sondeo No.2
Pro
fun
did
ad
(m
)
Dia
metr
o I
nt.
Tu
bo
de
Perf
ora
cio
n
Mu
estr
a N
o
Mu
estr
ead
or
Go
lpe/N
sp
t
Mu
estr
ead
or
Dia
metr
o E
xt.
Tu
bo
de
Perf
ora
cio
n
Niv
el
de F
reati
co
(m)
Estr
ato
s
1
2
1.45 32
22.45 4
4
43.45 8
44
4.45 8
44
5.45 968
6.45 1456
7.45 1155
8.45 1056
9.45 1178
10.45 159
11
11.45 12
1010
12.45 11
Limo arcilloso color café con
vetas negras y rojas
AWLimo arcilloso color café con
vetas negras y rojas
DESCRIPCIÓN OBSERVACIONES
AW 1 SPT AW
AW 3 SPT AWLimo arenoso color amarillo
con vetas rojizas, negras y
blancas
AW 2 SPT
AW 4 SPT AW
Limo arenoso color amarillo
con vetas rojizas, negras y
blancas
SPT AW
Limo arcillosos y arenoso
color negro con vetas rojas y
café
AW
AW 5 SPT AW
Limo arenoso color amarillo
con vetas rojizas, negras y
blancas
AW 6
AW 7 SPT AWLimo arenoso color café con
vetas negras y rojas
8 SPT AWLimo arenoso color café con
vetas negras y rojas
AW 9 SPTLimo arenoso color café con
vetas blancas
AW 10 SPTLimo arenoso color café con
vetas blancas
Limo arenoso color café con
vetas blancas
AW 11 SPTLimo arenoso color café con
vetas blancas
AW 12 SPT
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 61
10 ANALISIS DE LA SITUACION EXISTENTE
Por consideraciones geométricas e hidrológicas la zona de la falla corresponde a
un desagüe de una alcantarilla transversal que recolecta un área aferente
importante sobre suelos poco apto para control de erosión y en donde la perdida
de la cobertura vegetal nativa o arbórea incrementan cualquier posibilidad de
erosión; esto sumado a la alta pendiente transversal del talud (más de 30º) y
posibles rellenos antrópicos hacen potencialmente el sector candidato a
movimientos de masas que con cualquier otro agente detonante (agua, vibración,
etc.) se activa fácilmente.
Los valores altos de pluviografía, se consideran como el principal agente
detonante de este tipo de movimientos.
Fotografía 4 Zona fallada – desprendimiento de masa de suelo en el talud.
FUENTE: PROPIA
Zona fallada
Presencia de
flujo de agua
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 62
Los suelos desprendidos migran por acción de la gravedad y la corriente incipiente
de agua, hacia la ribera del Rio Nare.
Es evidente que el estrato superior de aproximadamente 1.0m de espesor, se
desliza sobre el estrato subyacente de mayor capacidad modular y con mejores
condiciones de humedad, dado su gradación y menor nivel de meteorización.
Fotografía 5 Deslizamiento de estratos superiores sobre estrato más competente
FUENTE: PROPIA
Estrato meteorizado de
baja competencia de
carga y soporte
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 63
Fotografía 6 Afectación en la banca vehicular
FUENTE: PROPIA
La banca vehicular, aun cuando en superficie de rodadura en afirmados, presenta
deformaciones y grietas de tensión que señalan el fracturamiento del talud y el
potencial desprendimiento de un mayor volumen de masa de suelos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 64
10.1 HIDROGEOLOGÍA
En la zona, como fluente principal hídrica, se encuentra los afluentes al embalse
de Guatapé, se caracteriza por ser una corriente constante y de gran importancia
económica y ambiental para la región; La zona se sitúa en un cañón detrítico
cretácico con suelos propios del Batolito Antioqueño que litológicamente está
formado por aproximadamente más del 80% por granodiorita. Las rocas de esta
unidad contienen minerales esenciales de cuarzo–plagioclasa ± feldespato
potásico, hornblenda y biotita.
No se detectan acuíferos activos que produzcan afloramientos en el talud superior
e inferior.
De acuerdo a los tipos de suelos la permeabilidad es media y podría tener un valor
medio (determinado según Hazen) de 3.6E-04 cm/s.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 65
11 RESULTADO DE ESTUDIOS
11.1 METÓDO DE EXPLORACIÓN
Gráfica 18 Exploración Roto Percusión
FUENTE: Mecánica de Suelos en Obras Viales y de Fundación -Espinace, R
Sobre las muestras recuperadas se realizaron ensayos de caracterización, y se
correlacionaron los datos geotécnicos y de respuestas estructurales con las
formulas aceptadas por la literatura especializada sobre el tipo de suelo
encontrado y la característica del equipo.
11.2 CARACTERISTICAS TIPO DE SUELOS
La exploración de campo fue programada para cubrir el área geotécnica a
muestrear con sondeos con profundidades hasta de 18 m en dos puntos del área
en del estudio, en donde se definieron los distintos estratos constituyentes de las
estructuras actuales de soporte.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 66
Para la recuperación de los suelos granulares a utilizar en los ensayos se empleó
tubos shelbys y de cuchara partida cada 1.0m y muestreador de barreno con
recuperador de material para el caso de las rocas.
Sobre las muestras recuperadas se realizaron ensayos de caracterización, y se
correlacionaron los datos geotécnicos y de respuestas estructurales con las
formulas aceptadas por la literatura especializada sobre el tipo de suelo y rocas
De cada estrato se realizaron ensayos para clasificación de los suelos:
Gradación o Granulometría
Límite líquido
Límite plástico
Humedad Natural
Compresión Inconfinada de suelos.
Compresión simple en rocas
11.2.1 ESTADO DEL MATERIAL
La variable estado del material se define a partir de las correlaciones que existen
entre los diferentes ensayos de campo o parámetros conocidos del material y la
compacidad (densidad) para materiales granulares y la consistencia para el caso
de materiales finos. Las categorías contempladas dentro de la variable se
identifican según estos estados y se definen como de densidad media, densa y
muy densa para el caso de los materiales granulares, y de consistencia Muy floja,
floja y media para el caso de materiales finos.
El material en esta perforación se comporta de una manera regular y normal en
suelos residuales, aumentando la consistencia a medida que se gana en
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 67
profundidad, igual sucede con las características de los suelos en cuanto a los
parámetros geomecánicos.
Una vez ensayadas las muestras recuperadas en cada uno de los sondeos del
proyecto se presentan las tablas de resúmenes de sondeos dentro de las cuales
están los valores de humedad natural, gradaciones, límite líquido, limite plástico,
índice de plasticidad, el sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.) y
clasificación de suelos por los métodos AASHTO. Las muestras se ensayaron
según las normas del Ensayos de Materiales del INVIAS o sus similares ASTM.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 68
Tabla 16. Clasificación de suelos sondeo 1
Seccion ABSCISA PROFUNDIDAD (m)Humedad.
Natural (%)
%Pasa Tamiz
No 10
%Pasa
Tamiz No 40
%Pasa Tamiz
No 200
Limite
Liquido
Indice de
Plasticidad
SPT
CORREGIDO
NIVEL
FREATICO
Indice de
GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C
1 16910 1.45 36.8 98.7 78.3 57.5 46.0 9.0 4 5 A-5 ML
2 16910 2.45 31.4 98.7 78.3 57.5 46.0 9.0 4 5 A-5 ML
3 16910 3.45 28.5 96.7 69.6 44.3 38.0 8.0 8 1 A-4 SM
4 16910 4.45 26.3 96.7 69.6 44.3 38.0 8.0 11 1 A-4 SM
5 16910 5.45 28.9 98.7 93.2 32.8 38.0 7.0 13 0 A-2-4 SM
6 16910 6.45 28.9 96.7 69.6 44.3 38.0 8.0 7 1 A-4 SM
7 16910 7.45 28.8 96.7 69.6 44.3 38.0 8.0 8 1 A-4 SM
8 16910 8.45 26.1 97.2 72.4 46.3 34.0 9.0 9 2 A-4 SM
9 16910 9.45 27.4 97.2 72.4 46.3 34.0 9.0 13 2 A-4 SM
10 16910 10.45 32.2 97.2 72.4 46.3 34.0 9.0 23 2 A-4 SM
11 16910 11.45 25.6 97.2 72.4 46.3 34.0 9.0 24 2 A-4 SM
12 K16+910 12.45 27.5 97.8 70.4 43.9 34.0 4.0 27 0 A-4 SM
13 K16+910 13.45 39.3 93.1 75.8 41.6 40.0 5.0 20 0 A-4 SM
14 K16+910 14.45 32.6 97.8 70.4 43.9 34.0 4.0 23 0 A-4 SM
15 K16+910 15.45 29.1 98.7 70.4 43.9 34.0 4.0 28 0 A-4 SM
16 K16+910 16.45 21.2 98.7 70.4 43.9 34.0 4.0 32 0 A-4 SM
17 K16+910 17.45 26.5 98.7 53.7 27.5 33.0 9.0 41 0 A-2-4 SM
18 K16+910 18.45 26.5 98.7 53.7 27.5 33.0 9.0 47 0 A-2-4 SM
19 K16+910 19.45 22.0 98.7 53.7 27.5 33.0 9.0 52 0 A-2-4 SM
20 K16+910 20.45 16.7 98.7 53.7 27.5 33.0 9.0 75 0 A-2-4 SM
LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION
DESCRIPCION
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
LIMO DE BAJA PLASTICIDAD
LIMO DE BAJA PLASTICIDAD
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 69
Tabla 17 Clasificación de suelos sondeo 2
SECCION
ABSCISA /
APIQUE
PROFUNDIDAD (m)Humedad.
Natural (%)
%Pasa Tamiz
No 10
%Pasa
Tamiz No 40
%Pasa Tamiz
No 200
Limite
Liquido
Indice de
Plasticidad
SPT
CORREGIDO
NEVEL
FREATICO
Indice de
GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C
1 16+910 1.5 31.9 94.9 65.0 36.7 41.0 8.0 3 0 A-5 SM
2 16+910 2.5 30.1 94.9 65.0 36.7 41.0 8.0 4 0 A-5 SM
3 16+910 3.5 31.7 94.9 65.0 36.7 41.0 8.0 8 0 A-5 SM
4 16+910 4.5 30.8 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 8 0 A-2-4 SM
5 16+910 5.5 23.7 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 9 0 A-2-4 SM
6 16+910 6.5 25.3 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 14 0 A-2-4 SM
7 16+910 7.5 24.4 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 11 0 A-2-4 SM
8 16+910 8.5 25.6 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 10 0 A-2-4 SM
9 16+910 9.5 21.2 88.2 52.3 22.4 34.0 7.0 11 0 A-2-4 SM
10 16+910 10.5 20.0 88.2 52.3 22.4 34.0 7.0 15 0 A-2-4 SM
11 16+910 11.5 26.1 88.2 52.3 22.4 34.0 7.0 23 0 A-2-4 SM
12 16+910 12.5 28.3 88.2 52.3 22.4 34.0 7.0 21 0 A-2-4 SM
13 16+910 13.5 27.1 93.2 56.7 24.2 38.0 9.0 30 0 A-2-4 SM
14 16+910 14.5 31.1 93.2 56.7 24.2 38.0 9.0 29 0 A-2-4 SM
15 16+910 15.5 31.3 94.9 56.7 24.2 38.0 9.0 30 0 A-2-4 SM
16 16+910 16.5 27.8 94.9 41.9 10.7 NL NP 35 A-1-b SP SM
17 16+910 17.5 24.2 94.9 56.6 23.9 36.0 8.0 45 0 A-2-4 SM
18 16+910 18.5 26.5 94.9 56.6 23.9 36.0 8.0 44 0 A-2-4 SM
19 16+910 19.5 25.9 94.9 56.6 23.9 36.0 8.0 57 0 A-2-4 SM
20 16+910 20.5 21.4 94.9 56.6 23.9 36.0 8.0 66 0 A-2-4 SM
ARENA LIMOSA
LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION
DESCRIPCION
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 70
Gráfica 19 Clasificación de suelos sondeo 1
FUENTE: PROPIA
Gráfica 20 Clasificación de suelos sondeo 2
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 71
Gráfica 21 Clasificación de suelos consolidado
FUENTE: PROPIA
Los suelos en un muy alto porcentaje son arenas limosas, correspondientes a
suelos de características poco cohesivas, altamente erodable y de mediana a baja
capacidad de soporte.
El estrato de este tipo de material es grueso y de más de 10m de espesor, en
profundidad se van encontrando suelos más aptos, debido principalmente a sus
condiciones de consolidación y dureza.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 72
El límite líquido (LL) del suelo que se define como el contenido de humedad
expresado en por ciento con respecto al peso seco de la muestra, con el cual el
suelo cambia del estado líquido al plástico presenta las siguientes
consideraciones:
Baja plasticidad LL < 35%
Plasticidad intermedia LL = 35- 50%
Alta plasticidad LL = 50 – 70%
Plasticidad muy alta LL = 70 – 90%
Plasticidad extremadamente alta LL > 90%
Según Atterberg, cuando un suelo tiene un índice plástico (IP) igual a cero, el
suelo es no plástico, cuando el índice plástico es menor de 7, el suelo presenta
baja plasticidad, cuando el índice plástico está comprendido entre 7 y 17 se dice
que el suelo es medianamente plástico y cuando el suelo presenta un índice
plástico mayor que 17 se dice que es altamente plástico.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 73
11.2.2 ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE HUMEDADES
Gráfica 22 Perfil de humedades en sondeo 1
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 74
Gráfica 23 Perfil de humedades en sondeo 2
FUENTE: PROPIA
Las humedades naturales son medias a bajas y se encuentra ubicadas muy
próximas al límite plástico y por debajo del límite líquido, situación, en la época de
la medición, favorable a la estabilidad, pero no exenta de aumentos con periodos
de lluvias sucesivas.
De los parámetros indirectos de las humedades se tiene:
Índice de Consistencia
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 75
Indica la consistencia relativa de los suelos
Se espera que si Ic es próximo a 0 entonces qu está en el rango de 0.25 a 1.0
kg/cm2. Si Ic s próximo a 1, entonces qu está entre 1.0 y 5.0 kg/cm2.
Índice de Liquidez
Si IL es próximo a 0 el suelo es preconsolidado.
Si IL es próximo a 1.0 el suelo es normalmente consolidado
Si IL > 0.20 aun siendo el suelo altamente plástico tendrá poca expansión
Índice de Compresión
Si CC esta entre 0 y 0.19 la compresibilidad es baja
Si CC esta entre 0.20 y 0.39 la compresibilidad es media
Si CC es mayor a 0.40 la compresibilidad es alta
Índice de Contracción lineal
Si CL>9 se podría esperar una alta actividad en el sentido contracción –
expansión.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 76
Se detalla el valor de algunos parámetros geotécnicos adicionales deducidos de la
clasificación de los mismos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 77
Tabla 18 Otros parámetros geotécnicos en base a las humedades sondeo 1
ID 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
ABSCISA 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00
Sondeo / cata: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Profundidad inicial (m): 0.00 0.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Profundidad final (m): 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 11.45 12.45 13.45 14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45
Profundidad media (m): 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 11.45 12.45 13.45 14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45
No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable
1.18 1.18 1.31 1.31 1.31 1.31 1.31 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.27 1.38 1.38 1.38 1.40 1.40 1.40 1.40
Marcador
Indice de consistencia
Ic (C.R.)= 1.020 1.623 1.184 1.468 1.307 1.143 1.154 0.873 0.737 0.201 0.934 1.623 0.148 0.345 1.220 3.198 0.726 0.718 1.222 1.813
Indice de liquidez
IL= -0.020 -0.623 -0.184 -0.468 -0.307 -0.143 -0.154 0.127 0.263 0.799 0.066 -0.623 0.852 0.655 -0.220 -2.198 0.274 0.282 -0.222 -0.813
Indice de compresión
Cc= 0.324 0.324 0.252 0.252 0.252 0.252 0.252 0.216 0.216 0.216 0.216 0.216 0.270 0.216 0.216 0.216 0.207 0.207 0.207 0.207
Contracción lineal
CL (%)= 4.225 4.225 3.756 3.756 3.286 3.756 3.756 4.225 4.225 4.225 4.225 1.878 2.347 1.878 1.878 1.878 4.225 4.225 4.225 4.225
Indice de Grupo 5 5 1 1 0 1 1 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Clasificacion AASHTO A-5 A-5 A-4 A-4 A-2-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4
Clasificacion USCS ML ML SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM
Descripcion
Suelo de
partículas finas.
Suelo de
partículas
finas.
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Colapsabilidad
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 78
Tabla 19 Otros parámetros geotécnicos en base a las humedades sondeo 2 ID 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
ABSCISA 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910
Sondeo / cata: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Profundidad inicial (m): 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.15 0.00 0.00 0.00 0.00
Profundidad final (m): 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 11.45 12.45 13.45 14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45
Profundidad media (m): 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 11.45 12.45 13.45 14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45
No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable Suelo colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable
1.26 1.26 1.26 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 1.38 1.38 1.38 1.38 1.31 1.31 1.31 2.60 1.34 1.34 1.34 1.34
Marcador
Indice de consistencia
Ic (C.R.)= 1.140 1.360 1.161 0.890 1.307 1.669 1.794 1.630 1.823 1.996 1.124 0.817 1.217 0.764 0.749 1.473 1.189 1.263 1.825
Indice de liquidez
IL= -0.140 -0.360 -0.161 0.110 -0.307 -0.669 -0.794 -0.630 -0.823 -0.996 -0.124 0.183 -0.217 0.236 0.251 -0.473 -0.189 -0.263 -0.825
Indice de compresión
Cc= 0.279 0.279 0.279 0.243 0.243 0.243 0.243 0.243 0.216 0.216 0.216 0.216 0.252 0.252 0.252 -0.090 0.234 0.234 0.234 0.234
Contracción lineal
CL (%)= 3.756 3.756 3.756 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 4.225 4.225 4.225 0.000 3.756 3.756 3.756 3.756
Indice de Grupo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Clasificacion AASHTO A-5 A-5 A-5 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-1-b A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4
Clasificacion USCS SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SP SM SM SM SM SM
Descripcion
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas.(
Nomenclatura
con símbolo
doble).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Suelo de
partículas
gruesas. Suelo
de partículas
gruesas con
finos (suelo
sucio).
Colapsabilidad
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 79
Teniendo en cuenta otras consideraciones tenemos:
Tabla 20 Compresibilidad de los suelos
Término utilizado Limite Liquido (LL)
Ligera a baja compresibilidad 0 a 30
Moderada a intermedia 31 a 50
Alta compresibilidad 51 y mayor FUENTE: MECANICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA PRACTICA – K TERSAGHI
Igualmente se determina la plasticidad y resistencia en estado seco:
Tabla 21 Plasticidad de los suelos Término utilizado Índice de plasticidad (IP) Resistencia en estado seco
No plástico 0 - 3 Muy baja
Ligeramente plástico 4 -15 Ligera
Medianamente plástico 15 – 30 Mediana
Muy plástico 31 o mayor Alta FUENTE: MECANICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA PRACTICA – K TERSAGHI
Otros términos utilizados comúnmente para determinar el grado de actividad del
suelo con respecto al contenido de arcillas, como se muestran en la tabla
siguiente:
Tabla 22 Característica del suelo de acuerdo a su plasticidad - complemento
FUENTE: MECANICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA PRACTICA – K TERSAGHI
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 80
11.2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS
Características cualitativas
Tabla 23 Características de los suelos según clasificación U.S.C.
FUENTE: INGENIERIA GEOLOGICA
Adicional se realizan los ensayos de compresión simple para suelos.
Todas las muestras de tubo shelby tomadas en el momento de realizar el ensayo
SPT, fueron manejadas con gran cuidado tanto en el campo como en el
laboratorio para evitar su alteración, cambios en la sección transversal o la pérdida
de humedad, es decir, muestras de forma inalteradas. Todas las relaciones de
altura - diámetro o al lado de la base se encuentran entre 2 a 2.5.
En casos donde se obtuvo arcillas no duras, cuando fue posible, tallamos la
muestra para eliminar las zonas alteradas próximas a las paredes del tubo. En
general, se desecharon las partes alteradas de la muestra. En últimas se siguieron
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 81
todos los procedimientos estipulados dentro de la norma de ensayo “Compresión
inconfinada en muestras de suelos” I.N.V. E – 152 – 07.
Para el Km9+400 Se obtuvo los siguientes resultados a ensayos de Compresión
Tabla 24 Sondeo No 1 Guatapé – San Rafael PK16+0200 – compresión simple
MUESTRA No PROFUNDIDAD ESFUERZO ÚLTIMO (kg/cm2)
3 3.5 0.812
7 7.5 0.93 FUENTE: PROPIA
Tabla 25 Sondeo No 2 Guatapé – San Rafael PK16+0200 – compresión simple
3 3.5 0.940
5 5.5 1.420 FUENTE: PROPIA
Fotografía 7 Ensayo compresión simple
FUENTE: PROPIA
De acuerdo a los resultados de la resistencia a la compresión inconfinada de los
suelos ensayados, se califica la consistencia del suelo como MEDIANA A FIRME.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 82
Tabla 26 Consistencia y Resistencia a la compresión inconfinada de los suelos
FUENTE: INGENIERIA DE CIMENTACION - PECK
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 83
Tabla 27 Análisis cuantitativo suelos sondeo 1
ABSCISA
Profundidad
(m)
Indice de
GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C Compresibilidad Plasticidad Consistencia Capacidad drenante
K16+910 1.5 6 5 A-5 ML 36.8 46.0 9.0 0.32 Media Poco arcillosos Dura Aceptable
K16+910 2.5 4 5 A-5 ML 31.4 46.0 9.0 0.32 Media Poco arcillosos Dura Aceptable
K16+910 3.5 8 1 A-4 SM 28.5 38.0 8.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 4.5 10 1 A-4 SM 26.3 38.0 8.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 5.5 11 0 A-2-4 SM 28.9 38.0 7.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 6.5 6 1 A-4 SM 28.9 38.0 8.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 7.5 6 1 A-4 SM 28.8 38.0 8.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 8.5 7 2 A-4 SM 26.1 34.0 9.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 9.5 10 2 A-4 SM 27.4 34.0 9.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 10.5 16 2 A-4 SM 32.2 34.0 9.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 11.5 16 2 A-4 SM 25.6 34.0 9.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 12.5 27 0 A-4 SM 27.5 34.0 4.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 13.5 20 0 A-4 SM 39.3 40.0 5.0 0.27 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 14.5 23 0 A-4 SM 32.6 34.0 4.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 15.5 28 0 A-4 SM 29.1 34.0 4.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
K16+910 16.5 32 0 A-4 SM 21.2 34.0 4.0 0.22 Media Poco arcillosos regular a buena Aceptable a mala
K16+910 17.5 41 4 A-2-4 SM 26.5 33.0 9.0 0.21 Moderada a Intermedia Poco arcillosos Mala Aceptable a mala
K16+910 18.5 47 8 A-2-4 SM 26.5 33.0 9.0 0.21 Moderada a Intermedia Poco arcillosos Mala Aceptable a mala
K16+910 19.5 52 17 A-2-4 SM 22.0 33.0 9.0 0.21 Alta Muy arcilloso Mala Aceptable a mala
K16+910 20.5 75 0 A-2-4 SM 16.7 33.0 9.0 0.21 Moderada a Intermedia Poco arcilloso Mala Aceptable a mala
Limite
Liquido (%)
Indice de
Compresibilidad
(Ic)
IP(%)
LOCALIZACION
NSPT
CLASIFICACION CUALIFICACION
Humedad
natural (%)
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 84
Tabla 28 Análisis cuantitativo suelos sondeo 2
ABSCISA
Profundidad
(m)
Indice de
GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C Compresibilidad Plasticidad Consistencia Capacidad drenante
16+910 1.5 4 0 A-5 SM 31.9 41.0 8.0 0.28 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 2.5 4 0 A-5 SM 30.1 41.0 8.0 0.28 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 3.5 8 0 A-5 SM 31.7 41.0 8.0 0.28 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 4.5 8 0 A-2-4 SM 30.8 37.0 7.0 0.24 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 5.5 8 0 A-2-4 SM 23.7 37.0 7.0 0.24 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 6.5 12 0 A-2-4 SM 25.3 37.0 7.0 0.24 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 7.5 9 0 A-2-4 SM 24.4 37.0 7.0 0.24 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 8.5 8 0 A-2-4 SM 25.6 37.0 7.0 0.24 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 9.5 8 0 A-2-4 SM 21.2 34.0 7.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 10.5 11 0 A-2-4 SM 20.0 34.0 7.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 11.5 15 0 A-2-4 SM 26.1 34.0 7.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 12.5 14 0 A-2-4 SM 28.3 34.0 7.0 0.22 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 13.5 19 0 A-2-4 SM 27.1 38.0 9.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 14.5 29 0 A-2-4 SM 31.1 38.0 9.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 15.5 30 0 A-2-4 SM 31.3 38.0 9.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 16.5 35 A-1-b SP SM 27.8 NL NP - Baja No arcilloso Dura Aceptable a mala
16+910 17.5 45 0 A-2-4 SM 24.2 36.0 8.0 0.23 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 18.5 44 0 A-2-4 SM 26.5 36.0 8.0 0.23 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 19.5 57 0 A-2-4 SM 25.9 36.0 8.0 0.23 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
16+910 20.5 66 0 A-2-4 SM 21.4 36.0 8.0 0.23 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala
Limite
Liquido (%)IP(%)
Indice de
Compresibilidad
(Ic)
CUALIFICACIONLOCALIZACION
NSPT
CLASIFICACION
Humedad
natural (%)
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 85
Las tablas anteriores nos indican que los suelos de los estratos presentan una
baja a media compresibilidad, son en su mayoría poco arcillosos y con una
resistencia en estado seco que se caracteriza en general firme en suelos
predominantemente limos arenosos.
En resumen se determina que se estaría ante suelos poco problemáticos en el
ámbito de sostenimiento vertical, permeabilidad, y plasticidad pero susceptibles a
erosiones y poco sostenimiento en laderas de altas pendientes.
11.3 RESULTADOS DEL SPT
A partir del ensayo del SPT se plantean todos los registros en base a este. Los
cálculos de los parámetros geotécnicos se realizaran en base a las correcciones
del NSPT considerando parámetros como el sistema de maniobra del equipo, por
presión efectiva del suelos y por ubicación del nivel freático, además se tomara el
valor correspondiente al 60% de la eficiencia de la energía de hinca.
El tubo se debe penetrar 45 cm donde los golpes de los primeros 15 cm (N1), no
se toman en cuenta para el ensayo. Los golpes correspondientes a los siguientes
30 cm, son los considerados como los representativos del ensayo, es decir N2 y
N3.
El SPT es la suma del número de golpes de N2 y N3
El resultado será Ninsitu = N2 + N3
Correcciones al ensayo.
Se modifican los valores reales de SPT mediante la aplicación de ciertos factores
de corrección de campo. Las variaciones o imprecisiones del valor de NSPT
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 86
tomado en campo (N), pueden ser parcialmente compensadas y transferidas a un
N60 corregido siguiendo las siguientes expresiones, de las cuales se toma la
menor:
1.
2.
Nmedido= Índice de Penetración medido
CN = factor corrector por confinamiento
CE= factor corrector por energía
CR= factor corrector por longitud de barras
CS= corrección por el uso de una Cuchara Normal sin tubo muestreador en su
interior (“liner”)
CB= corrección de acuerdo al diámetro de la perforación
CW = corrección por nivel freático
11.4 FACTOR DE CORRECCIÓN POR SOBRECARGA O CONFINAMIENTO
El factor de corrección del S.P.T. (CN) está definido como la relación entre la
resistencia medida del S.P.T. para una presión vertical efectiva dada (σv), a la
resistencia medida a un esfuerzo vertical standard (σv) REF, normalmente 1T/pie2 o
1Kg/cm2.
En la práctica el valor del número de golpes corregido (N1), se obtiene usando la
siguiente relación:
N1 = CN.N. Donde N representa el número de golpes medidos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 87
Tabla 29 Los factores de corrección comúnmente usados
FUENTE: Mecánica de Suelos en Obras Viales y de Fundación -Espinace, R
En general se recomienda que Cn ≤ 2.0, por lo cual la formulación de Skempton
es la única que cumple exactamente esta recomendación para σv =0.
Gráfica 24 Factor de corrección por energía
FUENTE: Mecánica de Suelos en Obras Viales y de Fundación -Espinace, R
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 88
En cualquier caso, para el cálculo de correlaciones de los otros parámetros
geotécnicos se aplica el 60% de la energía de la hinca.
Resulta pues evidente que, si los SPT modernos dan mayor energía, el golpeo N
resultante debe corregirse por un factor de energía, de manera que se obtenga un
valor SPT normalizado, denominado N60
De este modo: N60= N • Er/60,
Siendo Er el porcentaje de energía de golpeo obtenida con los métodos
automáticos y N el valor SPT medido en campo.
Tabla 30 Corrección por Energía (CE)
FUENTE: Mecánica de Suelos en Obras Viales y de Fundación -Espinace, R
Siendo
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 89
Gráfica 25 Factor de corrección por el uso de cuchara normal (CS)
FUENTE: Mecánica de Suelos en Obras Viales y de Fundación -Espinace, R
Tabla 31 Factor de corrección por longitud de barras CR
FUENTE: Mecánica de Suelos en Obras Viales y de Fundación -Espinace, R
Tabla 32 Factor de corrección por el diámetro de la perforación CB
FUENTE: Mecánica de Suelos en Obras Viales y de Fundación -Espinace, R
Los resultados de los ensayos realizados son.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 90
Gráfica 26 NSPT corregido sondeo 1
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 91
Gráfica 27 NSPT corregido sondeo 2
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 92
11.5 CORRELACIONES ENTRE N Y RESISTENCIA EFECTIVA DE LOS
SUELOS
Existen numerosas correlaciones entre N y f', pero, antes de mencionar algunas
de ellas, es conveniente discutir cual valor de f' es el que se está obteniendo.
Dado que la mayor parte de estas correlaciones fueron obtenidas con materiales
granulares, para los cuales usualmente c' = 0, lo que realmente se obtiene es la
relación entre esfuerzos cortantes y esfuerzos normales efectivos, es decir:
Angulo de fricción real (ϕ') y equivalente (ϕ 'eq)
Con lo anterior, algunas de las relaciones entre ϕ'eq y N1, son las siguientes
Estas relaciones, para su uso en Colombia, se transforman a una energía e = 45%
con el anterior resultado.
Los resultados de la exploración realizada se muestran en las siguientes gráficas,
considerando para cálculo las formulaciones propuestas por Peck y Terzaghi.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 93
Gráfica 28 Angulo de fricción sondeo 1
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 94
Gráfica 29 Angulo de fricción sondeo 2
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 95
11.6 RELACIONES ENTRE EL NÚMERO DE GOLPES "N" DEL SPT,
DENSIDAD RELATIVA
La densidad relativa es una de las maneras de indicar el grado de compacidad
(compactación) de un suelo y se puede emplear tanto para suelos en estado
natural como para rellenos compactados artificialmente. El uso de la densidad
relativa es importante en mecánica de suelos debido a la correlación directa que
ella tiene con otros parámetros como por ejemplo:
El ensayo Proctor, El ensayo C.B.R. Y otros. Relacionados con la capacidad de
soporte del suelo.
Conceptualmente la densidad relativa indica el estado de compacidad decualquier
tipo de suelo.
El ensaye es aplicable a suelos que contengan hasta un 12% de partículas finas y
un tamaño máximo nominal de 80 mm.
Los métodos más utilizados son los siguientes:
Una correlación muy utilizada que relaciona el, valor N, Dr., y sobrecarga efectiva,
es la familia de curvas desarrolladas y estudiadas por Gibbs y Holtz, (ref. 13, 23)
basadas en una serie de ensayos de laboratorio, según se indica en la Grafica 8.
Esta correlación la utilizaron muchos ingenieros en todo el mundo para estudios
de rutina in situ y otros lo hicieron para predecir la potencial licuefacción en suelos
no cohesivos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 96
La grafica 10 es un gráfico de doble alcance: por un lado se indican las curvas de
diversos autores que correlacionan los valores de N con Dr y por otro la que
relaciona N con los valores del ángulo de fricción interna (Φ).
Gráfica 30 Correlación Número de Golpes y Densidad relativa
FUENTE: Geología para Ingenieros Geotécnicos
Meyerhof En investigaciones realizadas entre 1953, 1954 y 1955 estableció una
correlación entre N, Dr y φ
Φ = 25 + 0.15 Dr (más de 5% de arena fina)
Φ = 30 + 0.15 Dr (menos de 5% de arena fina)
Otros autores estiman que para determinar la densidad relativa, es preciso tener
en cuenta la presión efectiva del suelo del ensayo. Es así como Schultze y
Menzenbach dan la relación siguiente:
LogeDr = 0.478 Loge N – 0.262 Loge p´o + 2.84
Donde p´o designa la presión efectiva expresada en barias
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 97
Aporte de Peck y Bazaraa Relacionan la densidad relativa de la arena con el índice de
penetración standard "N" y la presión de sobrecarga en el nivel donde se efectúa el ensayo, por
medio de las siguientes relaciones:
Skemoton, 1986:
α=0.92 para arenas finas
α=1.08 para arenas gruesas
α=1 para arenas con partículas de tamaño medio.
Marcuson y Bieganousky, proporcionaron la relación empírica para obtener la
densidad relativa.
Dónde:
Dr, Densidad relativa
NF Número de penetración estándar en el campo
σ′v Esfuerzo efectivo vertical
Cubrinovski e Ishihara, 1999:
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 98
[D50=1.25 mm] ≡ [α = 1]
De todas estas fórmulas se tomará la densidad relativa propuesta por Meyerhof
puesto que es más conservadora que las demás.
Gráfica 31 Densidad relativa sondeo 1
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 99
Gráfica 32 Densidad relativa sondeo 2
FUENTE: PROPIA
PARA EL MODULO ELÁSTICO DE YOUNG E, es usual utilizar la fórmula propuesta
por Tornaghi et al.
Donde Nspt es el número medio de golpes de la capa;
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 100
B es una constante igual a 7 MPa.
En este estudio se tomará la fórmula propuesta por Bowles5 para arenas
normalmente consolidados.
Dónde:
Cu: cohesión no drenada en suelos cohesivos
N: número de SPT en suelos no cohesivos.
Gráfica 33 Modulo de Young sondeo 1
FUENTE: PROPIA
5 A Realistic Way to Obtain Equivalent Young’s Modulus of Layered Soil - Brahma, P. et al - 2010
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 101
Gráfica 34 Modulo de Young sondeo 2
FUENTE: PROPIA
11.7 ESTIMACIÓN DEL MÓDULO DE DEFORMACIÓN EDOMÉTRICO
A través de correlaciones directas con los valores de Nspt:
Farrent
El método es válido para arenas generalmente se basa en el informe:
Eed (Kg / cm2) = 7.1x Nspt
Cuando Nspt es el número de golpes.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 102
Menzebache y Malcev proponen las siguientes ecuaciones:
Tabla 33 Modulo edométrico en arenas Módulo Edométrico
(kg/m2)
Litología
e = 3.54NSPT +38 Arenas finas
e =4.46NSPT+38 Arenas medias
e = 10.46NSPT+38 Arena + grava
e =11.84NSPT+38 Arena gravosa
FUENTE: Prove SPT & Modulo Edométrico, Formule di correlazione
Tabla 34 Módulos edométrico
PROFUNDIDAD
(m)SONDEO 1 SONDEO 2
1.45 64.8 55.8
2.45 55.8 55.8
3.45 73.7 73.7
4.45 82.6 73.7
5.45 87.1 73.7
6.45 64.8 91.5
7.45 64.8 78.1
8.45 69.2 73.7
9.45 82.6 73.7
10.45 109.4 87.1
11.45 109.4 104.9
12.45 118.3 100.4
13.45 96.0 122.7
14.45 100.4 118.3
15.45 113.8 118.3
16.45 122.7 127.2
17.45 140.6 149.5
18.45 149.5 145.0
19.45 162.9 171.8
20.45 211.9 189.6
MODULO EDOMETRICO (kg/cm2)
FUENTE: PROPIA
11.8 PARÁMETROS GEOMECÁNICOS (COMPRESION INCONFINADA)
Parámetros de Resistencia
En suelos cohesivos la resistencia al corte no drenada fue obtenida a partir de
ensayos con penetrómetro manual, compresión inconfinada o por correlaciones
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 103
entre la resistencia a la penetración estándar (N) y la resistencia a la compresión.
Se utilizó la siguiente expresión:
qu = 0.162 * N (Bowles,1988)
Dónde:
qu = resistencia a la compresión inconfinada en kg/cm²
N = Número de golpes por pie (SPT)
También se acepta que:
qu (KPa)6 = 4.24 * N
qu (KPa) = 186.3-172.5LI+24.2LI2
Dónde:
LI: Índice de liquidez
= Humedad natura
p: humedad del límite líquido
IP: Índice de plasticidad.
qu (KPa) = 0.186IPxN
Algunos valores típicos se muestran en la tabla 41
Tabla 35 Parámetros de Resistencia de acuerdo al NSPT
FUENTE: Geología para Ingenieros Geotécnicos
6 Correlations between physical and mechanical properties of al-ammarah soil - Rana Mohammed Al-Kahdaar
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 104
En la siguiente tabla se muestran los valores medidos y correlacionados en el
proyecto.
Tabla 36Compresion simple sondeos
CUALITATIVO - TIPO DUREZA TIPO DE SUELO
PROFUNDIDAD (m) SONDEO 1 SONDEO 2 SONDEO 1 SONDEO 2
1.45 75.7 49.9 Muy flojo - Muy Blando Muy flojo - Muy Blando
2.45 49.9 49.9 Muy flojo - Muy Blando Flojo - Blando
3.45 101.5 101.5 Blando Blando
4.45 127.5 101.5 Blando Blando
5.45 140.5 101.5 Blando Blando
6.45 75.7 153.5 Muy flojo - Muy Blando Medio
7.45 75.7 114.5 Muy flojo - Muy Blando Blando
8.45 88.6 101.5 Blando Blando
9.45 127.5 101.5 Blando Blando
10.45 205.8 140.5 Medio Blando
11.45 205.8 192.7 Medio Medio
12.45 232.1 179.6 Medio Medio
13.45 166.6 245.2 Medio Medio
14.45 179.6 232.1 Medio Medio
15.45 218.9 232.1 Medio Medio
16.45 245.2 258.4 Medio Medio
17.45 298.1 324.6 Medio Compacto
18.45 324.6 311.3 Compacto Compacto
19.45 364.6 391.3 Compacto Compacto
20.45 512.6 445.0 Roca blanda Compacto
COMPRESION NO CONFINADA(kN/m2)
FUENTE: PROPIA
11.9 PESO ESPECÍFICO SATURADO DE SUELOS ARENOSOS
Se utiliza la ecuación de Kulhawy y Mayne (1990) para correlacionar los pesos
unitarios saturados (bajo el nivel freático) de los suelos en KN/m3
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 105
Gráfica 35 Peso específico saturado de sondeo 1
FUENTE: PROPIA
Gráfica 36 Peso específico saturado de sondeo 2
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 106
La relación de los pesos unitarios no saturado y saturados con respecto a la
densidad relativa se expresa, para arenas, como7:
Tabla 37 Peso unitario seco sondeos
PROFUNDIDAD
(m)SONDEO 1 SONDEO 2
1.45 16.6 16.5
2.45 16.5 16.6
3.45 17.0 17.0
4.45 17.2 16.9
5.45 17.2 16.9
6.45 16.6 17.3
7.45 16.6 17.0
8.45 16.6 16.8
9.45 16.9 16.9
10.45 17.4 17.1
11.45 17.4 17.6
12.45 17.4 17.4
13.45 17.0 17.8
14.45 17.1 17.7
15.45 17.3 17.7
16.45 17.4 17.9
17.45 17.6 18.2
18.45 17.7 18.1
19.45 17.8 18.5
20.45 18.3 18.7
PESO UNITARIO NO SATURADO(KN/m3)
FUENTE: PROPIA
7 Validation of empirical formulas to derive model parameters for sand R.B.J Brinkgreve et al - 2010
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 107
11.10 COEFICIENTE DE BALASTO O MÓDULO DE REACCIÓN KS
El coeficiente de balasto o módulo de reacción corresponde a la acción tipo
“resorte” que ejerce el suelo sobre la estructura; se consideran dos tipos de
módulo de reacción, uno vertical (Ks) para efecto de diseño de cimentaciones tipo
losas y otro horizontal (Kh) para el diseño de cimentaciones profundas sobre
caissons o pilotes.
COEFICIENTE DE BALASTO VERTICAL (Ks)
Para tal efecto se supone una zapata de 1.0x1.0 de superficie horizontal
Dado que los suelos reportados son todos granulares (SM) se puede aplicar la
fórmula propuesta por Terzaghi para plato de carga cuadrado de lado 30 cm.
Dónde:
N: varía entre 2 y 3
B: ancho de la fundación (cuadrada) (m)
D: profundidad del estrato de fundación (m)
E: Modulo elástico secante (Kg/cm2)
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 108
COEFICIENTE DE BALASTO HORIZONTAL (Kh)
Para la determinación del Kh, se utilizara la formula propuestas por Biot, dado los
parámetros que involucra.
Dónde:
Es: Modulo de elasticidad del suelo
: Coeficiente de Poisson del suelo
D: Diámetro o ancho del pilote
Ep: Modulo de elasticidad del pilote
Ip: Momento de inercia de la sección
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 109
Tabla 38 Coeficiente de balasto sondeos
Ks (kg/cm3) Kh(kg/cm3) Ks (kg/cm3) Kh(kg/cm3)
1.45 0.6 0.2 0.4 0.1
2.45 0.6 0.2 0.6 0.2
3.45 1.5 0.6 1.5 0.6
4.45 2.2 0.9 1.5 0.6
5.45 2.7 1.1 1.8 0.7
6.45 1.4 0.5 3.0 1.2
7.45 1.7 0.6 2.3 0.9
8.45 1.9 0.8 2.2 0.9
9.45 2.9 1.2 2.4 1.0
10.45 5.4 2.3 3.5 1.4
11.45 5.7 2.4 5.5 2.3
12.45 6.5 2.8 5.0 2.1
13.45 4.8 2.0 7.3 3.1
14.45 5.6 2.4 7.1 3.1
15.45 6.9 3.0 7.4 3.2
16.45 7.9 3.5 8.6 3.8
17.45 10.0 4.4 10.9 4.8
18.45 11.3 5.0 10.7 4.8
19.45 12.3 5.5 13.3 6.0
20.45 16.2 7.3 14.9 6.7
PROFUNDIDAD
(m)
SONDEO 1 SONDEO 2
FUENTE: PROPIA
11.11 ANGULO DE DILATANCIA
Es la variación del volumen cuando se aplican tensiones tangenciales, y tiene una
influencia significativa en la cómo se comportan los suelos granulares.
El suelo se expande al producirse la cizalla, pero el rozamiento entre partículas no
se produce según el ángulo de fricción del estado crítico φ’cs, sino según los
planos con inclinación ψ llamado ángulo de dilatancia.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 110
Gráfica 37 Dilatancia en suelos granulares
MECANICA DE ROCAS- FUNDAMENTO DE ESTABILIDAD DE TALUDES-PEDRO RAMIRES ET AL
Gráfica 38 Angulo dilatancia sondeo 1
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 111
Gráfica 39 Angulo dilatancia sondeo 2
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 112
Tabla 39 Resumen caracterización sondeo 1
1 1.45 6 ML 36.8 46.0 9.0 29 7.8 0.0 16.65 19.7 75.7 5.7 0.6 0.2
2 2.45 4 ML 31.4 46.0 9.0 29 6 0.0 16.51 19.6 49.9 4.9 0.6 0.2
3 3.45 8 SM 28.5 38.0 8.0 30 10.1 5.7 16.98 19.8 101.5 6.6 1.5 0.6
4 4.45 10 SM 26.3 38.0 8.0 30.8 12.2 10.7 17.18 19.9 127.5 7.4 2.2 0.9
5 5.45 11 SM 28.9 38.0 7.0 31.2 13 12.8 17.24 19.9 140.5 7.7 2.7 1.1
6 6.45 6 SM 28.9 38.0 8.0 29.8 6.4 0.0 16.56 19.6 75.7 5.1 1.4 0.5
7 7.45 6 SM 28.8 38.0 8.0 30 6.8 0.0 16.59 19.6 75.7 5.3 1.7 0.6
8 8.45 7 SM 26.1 34.0 9.0 30.2 7.2 2.8 16.62 19.6 88.6 5.5 1.9 0.8
9 9.45 10 SM 27.4 34.0 9.0 31.2 9.9 10.7 16.87 19.7 127.5 6.6 2.9 1.2
10 10.45 16 SM 32.2 34.0 9.0 33.8 16.6 21.0 17.40 20.0 205.8 8.8 5.4 2.3
11 11.45 16 SM 25.6 34.0 9.0 34 16.6 21.0 17.36 19.9 205.8 8.8 5.7 2.4
12 12.45 18 SM 25.6 34.0 4.0 34.8 17.9 23.6 17.43 20.0 232.1 9.2 6.5 2.8
13 13.45 13 SM 27.5 40.0 5.0 33 12.7 16.4 17.03 19.8 166.6 7.6 4.8 2.0
14 14.45 14 SM 39.3 34.0 4.0 33.8 14.1 18.1 17.12 19.8 179.6 8 5.6 2.4
15 15.45 17 SM 32.6 34.0 4.0 35 16.6 22.3 17.27 19.9 218.9 8.8 6.9 3.0
16 16.45 19 SM 29.1 34.0 4.0 36 18.4 24.8 17.37 19.9 245.2 9.4 7.9 3.5
17 17.45 23 SM 21.2 33.0 9.0 38.2 22.9 29.0 17.62 20.0 298.1 10.6 10.0 4.4
18 18.45 25 SM 26.5 33.0 9.0 39.8 25.5 30.8 17.74 20.1 324.6 11.3 11.3 5.0
19 19.45 28 SM 12.8 33.0 9.0 41 27.5 33.3 17.82 20.1 364.6 11.8 12.3 5.5
20 20.45 39 SM 21.1 33.0 9.0 45 38.7 40.6 18.32 20.3 512.6 14.3 16.2 7.3
1
PROFUNDIDAD
(m)
NSP60
CLASIFICACION
USC
wnat(%) LL(%)
qu (comp.no
confinada)
(KN/m2)
Angulo
Dilatancia
(°)
Ks
(kg/cm3)
Kh
(kg/cm3)
IP(%) ° E (Mpa) C(kPa)
gunsat
(KN/m3)
gsat
(KN/m3)
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 113
Tabla 40 Resumen caracterización sondeo 2
1 1.45 4 SM 31.9 41.0 8.0 28.8 5.8 0.0 16.54 19.6 49.9 4.9 0.4 0.1
2 2.45 4 SM 30.1 41.0 8.0 29.7 6 0.0 16.56 19.6 49.9 4.9 0.6 0.2
3 3.45 8 SM 31.7 41.0 8.0 32.6 10.1 5.7 17.03 19.8 101.5 6.6 1.5 0.6
4 4.45 8 SM 30.8 37.0 7.0 32.6 8.9 5.7 16.90 19.8 101.5 6.2 1.5 0.6
5 5.45 8 SM 23.7 37.0 7.0 33.2 9 5.7 16.92 19.8 101.5 6.2 1.8 0.7
6 6.45 12 SM 25.3 37.0 7.0 35.8 12.9 14.7 17.30 19.9 153.5 7.6 3.0 1.2
7 7.45 9 SM 24.4 37.0 7.0 34.3 9.4 8.3 16.96 19.8 114.5 6.4 2.3 0.9
8 8.45 8 SM 25.6 37.0 7.0 33.8 8 5.7 16.82 19.7 101.5 5.8 2.2 0.9
9 9.45 8 SM 21.2 34.0 7.0 34.3 8.4 5.7 16.85 19.7 101.5 6 2.4 1.0
10 10.45 11 SM 20.0 34.0 7.0 36.2 10.8 12.8 17.11 19.8 140.5 6.9 3.5 1.4
11 11.45 15 SM 26.1 34.0 7.0 39.4 15.9 19.6 17.55 20.0 192.7 8.6 5.5 2.3
12 12.45 14 SM 28.3 34.0 7.0 38.7 13.9 18.1 17.39 20.0 179.6 8 5.0 2.1
13 13.45 19 SM 27.1 38.0 9.0 41.8 19.1 24.8 17.80 20.1 245.2 9.6 7.3 3.1
14 14.45 18 SM 31.1 38.0 9.0 41.5 17.8 23.6 17.70 20.1 232.1 9.2 7.1 3.1
15 15.45 18 SM 31.3 38.0 9.0 41.8 17.8 23.6 17.70 20.1 232.1 9.2 7.4 3.2
16 16.45 20 SP SM 27.8 NL NP 43.3 20.1 25.9 17.88 20.2 258.4 9.8 8.6 3.8
17 17.45 25 SM 24.2 36.0 8.0 45 25.1 30.8 18.21 20.3 324.6 11.2 10.9 4.8
18 18.45 24 SM 26.5 36.0 8.0 45 23.9 29.9 18.13 20.3 311.3 10.9 10.7 4.8
19 19.45 30 SM 25.9 36.0 8.0 45 30.2 34.8 18.52 20.4 391.3 12.4 13.3 6.0
20 20.45 34 SM 21.4 36.0 8.0 45 34.1 37.6 18.74 20.5 445.0 13.3 14.9 6.7
IP(%) ° E (Mpa) C(kPa)
gunsat
(KN/m3)
gsat
(KN/m3)
qu (comp.no
confinada)
(KN/m2)
Angulo
Dilatancia
(°)
Ks
(kg/cm3)
Kh
(kg/cm3)
LL(%)ID
PROFUNDIDAD
(m)
NSP60
CLASIFICACION
USC
wnat(%)
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 114
En base a las condiciones de comparación de los parámetros geotécnicos, a la
representatividad de los mismos, de tal manera que produzcan respuestas
confiables en los modelos, a condiciones de similitud en clasificación se obtiene
los estratos representativos a efecto de hacer el modelo geotécnico.
Tabla 41 Sección característica
1 9.45 7 SM 27.4 34.0 9.0 30.2 7.2 2.8 16.6 19.6 88.6 5.5 1.9 0.8
2 16.45 16 SM 29.1 34.0 4.0 34 16.6 21.0 17.4 19.9 205.8 8.8 5.7 2.4
3 18.45 23 SM 26.5 33.0 9.0 38.2 22.9 29.0 17.6 20.0 298.1 10.6 10.0 4.4
4 20.45 28 SM 21.1 33.0 9.0 41 27.5 33.3 17.8 20.1 364.6 11.8 12.3 5.5
5 30 - Roca Suave - - - 42.0 2500.0 40.0 25.0 25.5 50000.0 15.0 246.7 110.4
Ks
(kg/cm3)
Kh
(kg/cm3)
E (Mpa) C(kPa)
gunsat
(KN/m3)
gsat
(KN/m3)
qu (comp.no
confinada)
(KN/m2)
ID
PROFUNDIDAD
(m)
NSP60
CLASIFICACION
USC
wnat(%) LL(%) IP(%) °
Angulo
Dilatancia
(°)
FUENTE: PROPIA
12 FUERZAS SISMICAS
MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO
Los movimientos sísmicos de diseño se definen en función de la aceleración pico
efectiva, representada por el parámetro Aa, y de la velocidad pico efectiva,
representado por el parámetro Av., para una probabilidad del diez por ciento de ser
excedidos en un lapso de cincuenta años. Los valores de estos coeficientes, para
efectos de este Reglamento, deben determinarse de acuerdo con la tabla 51.
—Se determina el número de la región en donde está localizada la construcción
usando para Aa el mapa de la gráfica y el número de la región donde está
localizada la construcción para Av, en el mapa de la Grafica 42.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 115
Gráfica 40 Ubicación de zona sísmica.
FUENTE: MANUAL DE DISEÑOS DE ESTRUCTURAS SISMORESISTENTES
Tabla 42 Coeficientes sísmico zona en estudio
FUENTE: NSR-10
Según el código el coeficiente Aa, por la tabla donde se especifica la región y la,
se emplea una aceleración pico (Aa) de 0.15g, con este valor se analizara el
comportamiento de la contención, para efectos producidos por un sismo,
considerando que se permite utilizar la aceleración en un valor entre 1/3 y 2/3 de
la aceleración pico, en este estudios se asume un valor de 0.13g, basado en los
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 116
concepto de Elms y Martín (1979) que demostraron que este valor es adecuado
para la mayoría de los propósitos de diseño, debido a que la aceleración pico solo
se presenta en periodos de tiempo muy pequeños no suficientes para producir la
falla tal como lo han analizado investigadores del área sísmica como Seed y
Marcurson. El anterior concepto es válido si se tiene en cuenta que en los análisis
pseudoestatico que se hacen para simular el efecto de un sismo sobre el talud, se
utilizan parámetros geotécnicos estáticos, cuando Ishihara (1989) mostró que la
resistencia al corte se incrementaba en un sismo. La aceleración vertical tiene un
efecto menos importante en la estabilidad del talud, pero en el análisis de
sensibilidad se considera la misma, dada la capacidad de variación de dirección
de la aceleración sísmica tanto horizontal como vertical.
Por norma los factores de seguridad que se deben tener en cuenta, para la
estabilidad del terreno se presentan en la tabla siguiente.
Tabla 43 Factores de seguridad Básicos mínimos.
FUENTE: MANUAL DE DISEÑO DE PUENTES SISMORESISTENTES 1995
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 117
Para el presente proyecto tomares los valores relacionas en taludes, condición
pseudoestatico con agua subterránea normal y coeficiente sísmico de diseño, el
cual será de 1.05.
De acuerdo a estas características, tomadas de la Norma sismo Resistente
Colombiana NSR-10, se analiza el talud, con diferentes características, hasta
llegar a una estabilidad total del sitio.
Los valores para constituir el espectro de aceleración sísmica se muestran a
continuación.
Gráfica 41 Ubicación de Región sísmica
NSR -10
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 118
Tabla 44 Datos para constitución espectro de aceleración sísmica de diseño.
Datos Unidad Página
Ubicación de la Estructura Ciudad Guatape Planos
Número de la Región: 3 Título A Pag A-18
Zona de Amenaza Sísmica: Intermedia Título A Pag a-17
Coeficiente de Aceleracion (Aa): 0.15 Título A Pag A18
Coeficiente de Velocidad (Av): 0.2 Título A Pag A-19
Tipo de Perfil del Suelo: D Título A Pag A-22
Coeficiente de Amplificación de Sitio (Fa): 1.5 Título A Pag A-23
Coeficiente de Amplificación de Sitio (Fv): 2.2 Título A Pag A-24
Grupo de Uso Edificación: IV Título A Pag A-25
Coeficiente de Importancia (I): 1.5 Título A Pag A-26
Espectro de Diseño (Sa): Gráfico Título A
Período de Vibración Inicial (To): 0.20 seg Título A
Período de Vibración Corto (Tc): 0.94 seg Título A
Período de Vibración Largo (TL): 5.28 seg Título A
CÁLCULO DEL ESPECTRO ELASTICO DE ACELERACION DE DISEÑO (Sa) SEGÚN NSR-10
FUENTE: PROPIA
Gráfica 42 Espectro elástico de aceleración Alejandría.
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 119
13 CONSIDERACIONES GEOMETRICAS - LOCALIZACION
La vía corresponde a una calificación de secundaria, la sección trasversal a
reconstruir debe disponer mínimo de las siguientes características:
Ancho de banca: 6.30 m
Bermas cunetas: 0.60m
Pendiente máxima: 8%
Pendiente mínima: 0.6%
Radio mínimo: 40m
Longitud mínima de curva de 20m
LOCALIZACION
A efecto de localizar el proyecto se debe apoyar en la alcantarilla de acuerdo a las
siguientes coordenadas relativas.
Tabla 45 Coordenadas relativas replanteo
PUNTO X Y Z
1 1005.094 998.007 1500.06
2 1003.807 999.071 1500.03
FUENTE: PAVCOL
Coordenadas absolutas aproximadas
06°22’26.71” N
75°08’44.42 W
1668 m altura sobre el nivel medio del mar
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 120
Gráfica 43 Localización del proyecto
FUENTE: PROPIA
A Alejandría
Referencia: ALCANTARILLA
No. 1
A Concepción
PK16+908
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 121
Gráfica 44 Detalle de la referencia topográfica
FUENTE: PROPIA
14 DESCRIPCION DE LA FALLA - MODELO GEOTECNICO
La falla corresponde a deslizamientos tipo flujo no canalizado (descripción según
Cruden y Varnes), en donde la humedad o saturación de los suelos y la
configuración topográfica de la vaguada tuvieron incidencia en el movimiento.
Rf:1
Rf:2
PK16+908
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 122
“Estos son unos flujo muy rápido a extremadamente rápido de detritos (o suelos)
saturados, no plásticos (Índice de plasticidad menor o próximos al 5%), que
transcurre principalmente confinado a lo largo de un canal o cauce con pendiente
pronunciada. Se inician como uno o varios deslizamientos superficiales de detritos
en las cabeceras o por inestabilidad de segmentos del cauce en canales de
pendientes fuertes. Los flujos de detritos incorporan gran cantidad de material
saturado en su trayectoria al descender en el canal y finalmente los depositan en
abanicos de detritos
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 123
Este tipo de flujo, que es en sí un movimiento traslacional, ocasiona la desnudes
del talud e incrementa las pendientes, dejando en potencia estado de inestabilidad
la ladera superior o en este caso banca de la vía, lo que los hace progresivos en el
tiempo, situación que se ve agravada con incrementos en el los niveles de
humedad de los suelos, por efecto de periodos lluviosos o días de sucesivas
lluvias. Estos movimientos se dan en los estratos más meteorizados o sueltos y la
pista de deslizamiento son estratos más competentes o con mayor cohesión
interna.
Fenómenos vecinos a la falla principal reseñada, son las reptaciones
pronunciadas en el talud inferior. La reptación de suelos son importantes en la
contribución a la formación de delgadas capas de suelo coluvial a lo largo de
laderas de alta pendiente. Estas capas pueden ser subsecuentemente la fuente de
deslizamientos de detritos superficiales y de avalanchas de detritos o flujos de
suelos (como se puede intuir en este caso).
Se reseña las lluvias como el principal factor desencadénate de esta inestabilidad,
ella contribuye a aumentar la acción de diversos factores condicionantes:
meteorización, acción de las aguas subterráneas, etc. El impacto de las gota de
lluvia sobre los suelos produce salpicaduras que levantan y dejan caer las
partículas, tendiendo a transpórtalas hacia niveles inferiores de la vertiente.
Consecuentemente, se origina una removilización superficial de los suelos, que
puede disminuir la capacidad de infiltración del mismo, al taponar las partículas
movidas las aberturas naturales del suelo.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 124
Cuando el régimen de lluvias es torrencial, el agua caída se canaliza en zonas
deprimidas causando acciones similares a las corrientes de agua. Aumenta las
subpresiones del terreno al infiltrase por discontinuidades y grietas, y produce una
sobrecarga debida a sus propio peso. Cuando se trata de materiales cohesivos, se
puede dar una absorción de agua por los minerales arcillosos y producirse un
hinchamiento de los mismos, incrementándose las presiones efectivas del
terreno8.
14.1 OBRAS HIDRAULICAS EXISTENTE
Se evidencia la existencia de una obra hidráulica tipo alcantarilla de diámetro
90cm, con poza de captación y estructura de salida tipo aletas; no se evidencia
estructura de disipación, situación que coadyuva a los procesos erosivos en el
talud inferior.
Gráfica 45 Alcantarilla 1 (lado Guatapé y referencia levantamiento)
FUENTE: GOOGLE EARTH
8 Manual de Taludes – Instituto Geológico y Minero de España.
Referencia:
Alcantarilla No. 1
PK16+908
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 125
Se debe recuperar la obra hidráulica y construcción de obras de disipación a
efecto de mejorar la condición de estabilidad de la ladera.
Esta obra se debe recuperar y complementar con la construcción de estructura de
disipación.
Gráfica 46 Torrentera de disipación típica
Control de erosion en taludes y obras de ingenieria - Suares
Esta torrenteras serán en concreto reforzado de resistencia mínima de 210 kg/cm2
a la compresión y deberán estar debidamente anclada al suelo por medio de llaves
de sujeción o por pilotes cortos, que eviten su volcamiento o desprendimiento.
14.2 ESTABILIDAD DE LA LADERA
En base a levantamiento topográfico, los ensayos de campo, a la geomorfología
del sector y a otras consideraciones particulares del movimiento, se hace el
modelo geotécnico que nos indique la falla probable del sistema. Inicialmente el
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 126
modelo general se realiza con Midas GTS NX a efecto de disponer información
global de la zona falla y finar con las secciones críticas del proyecto.
Gráfica 47 Zona topográfica, directamente afectada
FUENTE: PROPIA
A Alejandría
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 127
Gráfica 48 Modelo tridimensional sitio de la falla
FUENTE: PROPIA
El modelo geotécnico con el programa Midas GTS NX, se hace en las
consideraciones geomorfológicas de la región a estudiar y con los parámetros
geomecánicos establecidos en los diferentes estratos de suelos identificados en la
exploración de campo.
Banca de vía
Cárcava por
deslizamiento
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 128
Gráfica 49 Desplazamientos máximos modelo 3D
FUENTE: PROPIA.
Gráfica 50 Potencial de falla tipo traslacional
FUENTE: PROPIA.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 129
Se observan elementos fallados por tensión tanto en el talud inferior y superior, en
el primer estrato característico del modelo. Una potencial falla tipo rotacional –
traslacional afecta el talud superior e inferior (en forma continua)
14.2.1 MODELOS 2D EQUILIBRIO LÍMITE Y ELEMENTOS FINITOS
A fin de evaluar en mayor detalle el talud y de tomar una sección representativa,
tomada en base o apoyo del modelo Midas GTS NX.
Gráfica 51 Ejes de estudio
FUENTE: PROPIA
Eje 1
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 130
Gráfica 52 Sectores de estudio en perfil Eje 1
FUENTE: PROPIA
En base a los ensayos de campo, a la geomorfología del sector y a otras
consideraciones particulares del movimiento, se hace el modelo geotécnico que
nos indique la falla probable del sistema. Esto utilizando programa de equilibrio
limite Slide.
Se aplican las características de los suelos y el nivel freático a la altura detectada;
este parámetro es estacional por lo que requiere de un análisis probabilístico de la
incidencia de la fluctuación del mismo.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 131
Gráfica 53 Modelo geotécnico básico
FUENTE: PROPIA
Se muestra las características de las superficies de fallas típicas del modelo de
equilibrio límite propuesto.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 132
Gráfica 54 Fallas típicas ejes 1
FUENTE: PROPIA
Existen potenciales líneas de fallas en el talud superior e inferior con factores de
seguridad inferior a 1.50, esto consecuente con el modelo tridimensional.
Dado que el estado actual de la falla es equilibrio latente, se retrocálcula a un
factor de seguridad mínimo de 1.0 los parámetros geomecánicos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 133
Gráfica 55 Fallas típicas retrocálculo
FUENTE: PROPIA
Tabla 46 Valores parámetros geotécnicos retrocalculado.
FUENTE: PROPIA
En el modelo retrocalculado se muestra líneas de fallas en el talud superior e
inferior, idénticas a las del modelo original.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 134
14.2.2 MODELO GEOTECNICO SIN FUERZA SISMICA -
RETROCALCULO
Dado el estado real del talud, para efecto de los cálculos de estabilidad se
establece el factor de seguridad próximo a la falla con valor de 1.0. Se retrocálcula
las propiedades de capa a efecto de establecer el estado latente de falla, en la
zona critica.
En la gráfica 60 y tabla 50 se muestra el modelo retrocalculado y el valor de los
parámetros geotécnicos correspondientes.
14.2.3 MODELO CON SOBRE CARGA VEHICULAR
El Código Colombiano de Diseño de Puentes Sismo – Resistentes de Colombia
establece en el numeral A.5.7.2.1 literal b) Otras Cargas que “Cuando dentro de
una distancia igual a la mitad del muro se pueda presentar tráfico de vehículos, se
debe considerar un empuje adicional de tierra equivalente a una sobrecarga
uniforme de 0.60 m de suelo.
En el texto “Muros de Contención de Suelo Reforzado con Cintas Metálicas y
Geosintéticos” del Ing. Luciano Rivera Caicedo comenta: “El efecto del tráfico en
muros viales se lo considera semejante al de una carga repartida de ancho
infinito”.
Otro tipo de consideración y en el evento de que se modelara en tres dimensiones
es aplicar directamente en forma puntual o distribuida en el radio de carga; en el
caso de análisis en dos dimensiones se debe hacer algunos ajustes para
considerar el efecto de las llantas fuera del plano analizado, en el texto antes
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 135
mencionado se plantea la solución modificada de Boussinesq por NAVFAC en
1982.
Gráfica 56. Efecto de carga puntual en talud
FUENTE: PROPIA
En el caso de una configuración de carga vehicular tipo eje tándem, se tiene.
Gráfica 57. Simulación de carga vehicular en el talud.
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 136
La carga equivalente de Q1 y Q2 (en planta) seria:
Qeq= (Q1+Q2*cos2(1.1Ɵ))
En este ejercicio académico y siguiendo la recomendación de Código Colombiano
de Puentes se utilizara una sobre carga de:
q= 0.60*19.0 KN/m2 = 11.40 KN/m2.
Se muestra el comportamiento de la masa de suelo, con la sobrecarga vehicular.
Gráfica 58 Sección con sobrecarga vehicular
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 137
Gráfica 59 Fallas tipos con sobrecarga vehicular
FUENTE: PROPIA
14.2.4 CON EFECTO SISMICO – SITUACION CRITICA DE DISEÑO
La situación de mayor criticidad con respecto a la estabilidad, se da, normalmente,
una vez aplicado los efectos sísmicos; los códigos, además, permiten una
reducción del factor de seguridad a efecto de considerar tales efectos.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 138
Gráfica 60 Modelo básico tramo típico con sismo y sobrecarga
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 139
Gráfica 61 Factor de seguridad y superficies de fallas en perfil típico con fuerzas sísmica
FUENTE: PROPIA
Se observa, en caso de evento sísmico, curvas potenciales de fallas con factor de
seguridad inferior al permitido con ese sistema de cargas (FSadm=1.05), esto en el
talud superior con mayor relevancia; En el talud superior se muestra fallas de poca
profundidad que podrían tener incidencia en la estabilidad global de toda la ladera;
es evidente la alta sensibilidad del estado actual de la banca, en donde se muestra
potencialidad de falla alta. En caso de no fuerza sísmica y factor de seguridad de
1.5m, las fallas potenciales en el talud inferior adquiere mucha relevancia.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 140
Tabla 47 Factor de seguridad y referencia
MINIMO REFERENCIA
Con cargas geostaticas 1 1.5 66.67
Con sobrecarga Vehicular 0.987 1.5 65.80
Con sobrecarga Vehicular y sismo 0.787 1.05 74.95
CONDICIONFACTOR SEGURIDAD % DE LA
REFERENCIA
FUENTE: PROPIA
El modelo básico a analizar corresponde a la situación con sobrecarga vehicular y
el cumplimiento de un factor de seguridad de 1.5; se chequea, posteriormente, la
condición con carga sísmica.
Las situaciones descritas se analizan a efecto de proponer, en base a los
modelos, medidas correctivas que permitan recuperar la banca ya alterada,
utilizando la situación más representativa, que en este caso es con carga
geostáticos, dado el menor valor de cumplimiento del factor de seguridad mínimo.
Se chequean las otras condiciones.
En el modelo FEM con el programa Phase 2 se muestra situación similar, en
donde los movimientos más significativos se podrían dar en el talud superior, pero
la probabilidad de los eventos en el talud inferior son mayores y deben ser
tratados.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 141
Gráfica 62 Modelo FEM con sobrecarga
FUENTE: PROPIA
Gráfica 63 Cortantes máximos modelo geotécnico con sismo
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 142
Se muestra zonas de máximos cortantes en el talud superior, banca y talud
inferior, configuración semicircular y transversal que vaticinan deslizamientos
complejos, sin superficie de falla definida o única.
14.3 SOLUCION DE ESTABILIDAD PROPUESTA
El diseño de solución contempla varios aspectos a consideras, en el ámbito
hidráulico, estructural, geométrico y de mitigación con prácticas de bioingeniería:
14.3.1 SOLUCION ESTRUCTURAL
(1) Construcción de muro cimentado sobre unas baterías de pilas en el talud
inferior cortando parte de las líneas potenciales de falla.
(2) Anclajes pasivos talud superior a efecto de cortar líneas de fallas no
resueltas con el muro de contención.
(3) Micropilotes en la parte intermedia del talud inferior a efecto de mejorar las
condiciones de estabilidad y recuperar geomorfológicamente la zona
14.3.2 SOLUCION BIOINGENIERIA - MITIGACION
(1) Empradizarían de todo el talud superior e inferior.
14.3.3 SOLUCION HIDRAULICA - HIDROLOGICA
(1) Reconstrucción de la alcantarilla de diámetro 90cm.
(2) Construcción de estructura de disipación según modelo propuesto en este
volumen, hasta una longitud de 15m.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 143
(3) Colocar drenes longitudinales en el pie del talud inferior a efecto de evacuar
y cortar líneas de flujos a las alcantarillas existentes; estos filtros serán de
1.20m de profundidad y 0.60m de ancho, con geotextil no tejido y tubo
perforado de 10cm de diámetro.
14.3.4 CHEQUEO ESTABILIDAD SOLUCION PROPUESTA
Utilizando las técnicas de equilibrio límite y de elementos finitos se establece la
estabilidad de las obras propuesta, chequeando, además sus dimensiones de
tal manera que garanticen el adecuado comportamiento de la ladera y
principalmente dar estabilidad a la banca vial.
MURO SOBRE PILAS
A efecto de reconstruir la banca y generar condiciones de estabilidad. Dado
que la condición de carga más adversa corresponde a la geostáticas se analiza
esa situación chequeando la solución con cargas sísmicas posteriormente.
Muro de 2.50m de altura
Pilas de longitud 11.60m, separadas entre 2.5 y 2.90m eje a eje.
Ubicadas a 9.60m del borde de la cuneta interior.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 144
Gráfica 64 Muro sobre pilas
FUENTE: PROPIA
Gráfica 65 Líneas de falla FS< 1.50
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 145
La inestabilidad en la banca vehicular es resuelta y en parte en el talud inferior,
persistiendo algunas fallas en la parte media del talud inferior. En el talud superior
se observan algunas líneas de fallas con factores de seguridad próximos a 1.0 y
que generarían desprendimientos cuando se active el deslizamiento.
Las características mínimas del muro son.
Altura del muro: 2.60m
Diámetro Pilas: 1.20m
Separación pilas eje a eje: 2.50m – 2.90m
Profundidad pilas: 11.60m
Longitud: 14.10m
Concreto pilas y muros: 210 kg/cm2 a la compresión medido a los 28 días.
Tabla 48 Coordenadas localización muro PUNTO X Y Z
1 1002.382 999.319 1499.5
2 998.107 1005.602 1499.5
3 999.48 1011.567 1499.5 FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 146
Gráfica 66 Localización muro sobre pilas
FUENTE: PROPIA
En el talud superior se proponen anclajes pasivos y el talud inferior micropilotes de
diámetro 10 cm.
ANCLAJES MURO SUPERIOR
Dadas las condiciones de inestabilidad persistentes en el talud superior se plantea
la construcción de anclajes activos; por medio de la técnica de retrocálculo se
determina el valor de la tensión necesaria para estabilizar este talud.
A Alejandría
P1
P2
P3
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 147
Gráfica 67 Esquema anclajes y micropilotes
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 148
Gráfica 68 Factor de seguridad solución complementaria anclajes y micropilotes
FUENTE: PROPIA
Característica Anclajes Pasivos:
Longitud mínima de 7.5.0m
Separación transversal máxima de 2.5m
Separación longitudinal de 2.0m
Inclinación con la horizontal de entre 40°.
Diámetro barras: 32mm
Tipo de barra: Gewi o similar.
Límite elástico de la barra: 500 mPa.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 149
Limite rotura de la barra: 550 mPa.
Diámetro perforación mínimo: 50mm
Longitud mínima anclada: 60% de la longitud total.
Fotografía 8 Característica típica de los anclajes
FUENTE: ANCLAJES AL TERRENO – TOMAS MURILLO.
MICROPILOTES
Longitud mínima de 11.50m
Diámetro mínimo de 120mm
Separación longitudinal de 100mm
Recubrimiento: tubería SCH 40 de diámetro 4 pul.
Límite elástico del recubrimiento: 275mPa.
Relleno: concreto 21 mPa.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 150
Longitud de la pantalla en micropilotes: 18m.
Cota superior micropilotes: 1492.50.
Coordenadas de inicio: X:989.449; Y: 992.969
Coordenadas de final: X:988.006; Y: 1010.909
Gráfica 69 Localización de sistema micropilotes - trinchos
FUENTE: ANCLAJES AL TERRENO – TOMAS MURILLO.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 151
Gráfica 70 Secuencia construcción micropilotes.
FUENTE: ANCLAJES AL TERRENO – TOMAS MURILLO.
La batería de micropilotes, en la zona deprimida, se utiliza como trincho a efecto
de reconstruir parcialmente la morfología de la zona, por lo tanto se colocara,
malla eslabonada como espaldar de soporte.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 152
Gráfica 71 Detalle configuración de micropilotes – trinchos
FUENTE: PROPIA
14.3.5 VALIDACION Y AJUSTE CON FUERZAS SISMICA
Se chequea la solución con fuerza sísmica y teniendo como referencia un factor
de seguridad de 1.05, según la NSR -10.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 153
Gráfica 72 Solución con fuerzas sísmicas.
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 154
Gráfica 73 Superficies de fallas mínimas con fuerzas sísmicas
FUENTE: PROPIA
La solución es aceptable dado que el factor de seguridad es superior al mínimo
aceptado.
1.1 VALIDACION Y AJUSTE SOLUCION CON PROGRAMA DE ELEMENTOS
FINITOS PHASE 2.
A efecto de validar y/o ajustar la solución se utilizara el programa Phase 2 de
Rocscience, para, si es del caso, hacer los ajustes necesarios.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 155
Gráfica 74 Modelo FEM
FUENTE: PROPIA
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 156
Gráfica 75 Cortantes máximos.
FUENTE: PROPIA
Aun cuando se evidencia una superficie de máximo cortantes, con configuración
semicircular, entre el muro en pilas y la batería de micropilotes, la seguridad del
global del sistema es adecuada bajo las premisas aquí establecidas.
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 157
2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se presenta el diseño de solución geotécnica en el PK16+0910 de la vía La
Concepción - Alejandría, en donde se observa pérdida parcial de la banca
como efecto de un movimiento traslacional ocasionado por el flujo del
estrato superior de la formaciones que constituyen la obra vial.
Se realizaron inspección de campos por parte de personal especializado en
geología, geotecnia y estructural a fin de determinar las causas y proponer
soluciones conjuntas que tiendan a mitigar y solucionar el problema
planteado, que tiende a afectar la seguridad vial en el sector.
Se detectaron suelos de muy baja cohesión tipo arenas – limosas, las
cuales son susceptibles a movilizarse sobre estratos de mayor
competencia, principalmente cuando las condiciones de humedad son
propicias (próximos a la saturación), conjugada con las altas pendientes,
como efectivamente se presentan en el sector.
La pluviografía en la región es alta y en la parte baja del talud fluye una
importante corriente hídrica (Rio Nare) que afecta, la estabilidad global del
sistema cuando por aumento del nivel de las aguas, por encima del nivel de
inundación, satura las partes bajas de la ladera.
Se plantea una alternativa de solución que tiende a estabilizar el talud
superior e inferior, recuperar la banca: (1) de muro rígido de altura 2.5m
fundado sobre pilas de 1.20m de diámetro. (2) Construcción de unos
anclajes pasivos en el talud superior separados máximo 3.5m en dirección
vertical y 2.0m en dirección longitudinal. (3) Construcción de disipador de
DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA LA CONCEPCION - ALEJANDRIA
Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 158
energía hasta una longitud de desarrollo mínima de 20m en las obras
hidráulicas existente (4) Construcción de filtros longitudinales al pie del
talud superior de profundidad mínima de 1.20m y ancho de 0.60 (5)
Empradización talud inferior, previa reconstrucción geomorfológica entre el
trincho y el muro de hormigón.
Los modelos se realizaron con el programa Midas GTS NX, Slide (equilibrio
limite) y Phase 2 (elementos finitos) de Rocscience.
La fase de construcción apropiada seria (1) Construcción de muro
cimentado en baterías de pilas (2) Construcción de micropilotes (3)
Reconstrucción de obras hidráulicas transversales y disipadores (4)
Construcción de anclaje talud superior y empradización del talud.
Todos los materiales y procesos constructivos deben cumplir las normas y
especificaciones establecida en los pliegos, acá se recomienda seguir las
especificaciones INVIAS y controlados los materiales por las misma norma
de esta Entidad.