0285 - IDU · • Arcilla habana, gris ocafé, contenido variable de arenafina, manchas de óxido...

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VII.QUEBRADA CHIGUAZA KO+420-KO+440

V11.1. Tipo de Obras

VII.1.1.Canalización de la Quebrada

Para la canalización del cauce de la quebrada, el estudio hidráulico proyectó un canalde sección rectangular, cuyas dimensiones son: .

Base = 12,0 m. y Altura = 3,0 m.

A nivel superior de la sección en concreto, se tiene previsto construir una berma en elterreno, de 1,0 m de ancho y de esta elevación hasta encontrar la superficie delterreno, se efectuará el corte.con el talud que resulte del análisis geotécnico o de lafacilidad de proteger la superficie excavada.

la cota aproximada de fundación del canal, con el espesor de la losa de fondo de0,40 m, quedará situada a la elevación en la cota 2560,30.

VII.1.2.Puentes Vehiculares

la Quebrada Chiguaza, ha tenido desbordamientos de importancia que hanproducido fuertes daños en la Avenida Caracas. Para el paso de la Quebrada fuenecesario diseñar puentes de luz apropiada para reemplazar los dos box culvertsexistentes. '

El estudio geométrico, proyecta el paso de la quebrada en dos puentes en concretoreforzado (uno por calzada de transmilenio y tránsito mixto), con luces aproximadasde 19.0 m. El puente oriental incluye la ciclo-ruta y tiene un ancho de 24.66 m, y elpuente occidental tiene un ancho de 18.75 m.

V11.2. Perfil de Suelos

la investigación de suelos se adelantó con la ejecución de dos sondeos con taladromecánico, cuya localización y profundidad se relacionan en el siguiente cuadro:

SONDEO MARGEN CALZADA ABSCISACOTA PROFUNDIDAD

TERRENO (m.)

PT - 1 Derecha Occidental KO+400 2565.05 14.85

PT -2 Izquierda Oriental KO+460 2567.10 16.30

El perfil de suelos se describe a continuación:

• Capa Vegetal con espesores de.0.50 m. ( PT-1) Y 0'.24m. (PT-2).• Arcilla habana, gris o café, contenido variable de arena fina, manchas de óxido

(Cl). Se encontró este suelo separado por una capa de arena fina limosa gris oTC-1853-107 VII-1Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme en Bogotá, D.C.Estudios Geotécnicos - Fundaciones de Puentes y Otras Estructuras

habana hasta profundidades aproximadas de 9.70m. (PT-1) y 10.50 m. (PT-2).En el sitio del sondeo PT-1 entre profundidades aproximadas de 0.50 m a 1.10 .m. el suelo es de carácter arcillo-limoso (CL-ML). En el ensayo de penetraciónestándar se registraron valores entre 4 y 8 golpes/pie y en el ensayo decompresión inconfinada la resistencia no drenada tiene valores de 100 a 120kN/m2

.

En los ensayos de consolidación se obtuvieron los siguientes resultados:

Profundidad PT-1 PT-2SH-3 (7.30-8.10) SH-3 (7.30-8.10)

eo 0.65 0.96Cc 0.219 0.219Cr 0.035 0.043

0'0 Kg/cm2 1.03 0.77O'p Kg/cm2 1.819 1.95

RSC 1.77 2.5

Con la información anterior, la arcilla se encuentra 'preconsolidada posiblernentepor desecación.

En el ensayo de pin hale se definió que las arcillas presentan diferentesresistencias a la erosión, idenficándose dos (2) categorías así:ND2: Arcilla Resistente a la Erosión. (ensayo PT-2).D2: Arcilla Dispersiva. (ensayo PT-1). j

• Arena Fina Limosa gris o habana (SM). En el sondeo PT-1 se identificó enprofundidades aproximadas de 4.40 a 5.85 m. y en el sondeo PT-2 apareciócomo un lente de 0.25 m. a la profundidad aproximada de 3.45 m. Los valoresde penetración estándar indican que la arena en el sondeo PT-1 se encuentra enestado muy suelto con un valor de 2 golpes/pie.

• Depósito fluvio-glacial con presencia de bloques de arenisca silícea y chert enmatriz limo-arenosa. Se encontró hasta las profundidades finales exploradas de14.85m. (PT-1) y 16.30 m. (PT-2). En el depósito se utilizó el sistema derotación, siendo los recobros comprendidos entre 30% y 42%. En el ensayo depenetración estándar se obtuvo rechazo con valores comprendidos entre 42 y 57golpes en 2" y 38 a 48 golpes sin penetración del toma-muestras.

El nivel de agua se encontró a profundidades de 2.90 m. en el sitio del sondo PT-1 yde 2.30 m. en el sitio del sondeo PT-2.

En el Anexo A se incluye: la localización de los sondeos que se ilustra en la Figura N°A-1, los perfiles de suelos de los sondeos en las Figuras N° A-2 Y N° A-3, el resumende ensayos de laboratorio en el Cuadro N° A-1 Y las gráficas de los ensayos deconsolidación.

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VIl-2

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V11.3. Análisis Geotécnico

Del análisis de la investigación de suelos se establecieron las propiedadesgeomecánicas del terreno, las cuales se consignan en la hoja A-2 de la Memoria deCálculo del Anexo A.

VI1.3.1.Análisis de Estabilidad del Canal

VI1.3.1.1 Talud de Excavación

El análisis del talud de excavación a corto plazo se adelantó con la información delsondeo PT-1. La altura máxima del corte resulta de 6 m.

La interpretación del perfil estratigráfico de dicho sondeo y las lecturas de los nivelesde agua realizados durante la ejecución de la perforación, determinaron ubicar elnivel freático a la profundidad de 3,40 m (cota 2561,40). La capa de arena finalimosa gris y café regula el nivel del agua en el terreno.

En el cálculo se utilizó el programa PCSTABL5 de la Universidad de Purdue, con elmétodo de Jambú.

Las resistencias al corte no drenada de las capas de arcilla café, se afectaron con unfactor de reducción de 0,75, en razón a las condiciones de desecación que presentael suelo, el cual se encuentra sobreconsolidado.

Los parámetros utilizados en el cálculo de estabilidad fueron los siguientes:

SUELO Cu (kN/m2) 0(°) y (kN 1m3

)

Arcilla 40 O 20 (11)*Arena O 27 17 (10)*

( * ) Condición sumergida

Los resultados del análisis se relacionan a continuación:

TALUD FACTOR DE SEGURIDAD

1/2 H : 1 V 1.42

3/4 H : 1 V 1.47

1 H: 1 V 1.65

En el Anexo A se incluyen las hojas de cálculo del programa para los diferentestaludes estudiados.


VII-3

.. fJ282

VI1.3.1.2 Análisis de Estabilidad

• Evaluación Preliminar de Cargas y Esfuerzos al Terreno

La evaluación preliminar de cargas y esfuerzos al terreno determinó los siguientesvalores:

Zona del Canal IFv (kN/m) crZM (kN/m2)

Zona de muros 140,4 46,8Zona de losa 36,6

Esfuerzo total equivalente en el ancho del canal: ot = 41,10 kN/m2

• Resistencia al esfuerzo cortante

Con la información del sondeo PT-2, el canal quedará cimentado en la arcilla café,mientras que con la información del sondeo PT-1, la estructura estará fundada en lacapa de arena fina limosa gris y café, en estado suelto.

Analizando para cada uno de los tipos de suelo, se encuentra:

A. Sondeo PT-2

I El análisis de estabilidad se realizó en la condición no drenada de la arcilla,obteniéndose que el valor de la presión admisible (FS = 3) es: oadrn = 71 kN/m2

B. Sondeo PT-1

El ancho total en la base del canal B = 13,60 m, determina que la fundación de laobra corresponde a una losa de cimentación. En ésta condición en suelosgranulares, la presión admisible está gobernada por el criterio de la deformaciónpermisible en la estructura.

El espesor de la arena bajo la cota de cimentación del canal, es aproximadamente de1,10 m, se requiere mejorar la densidad del suelo.

Estando la arena bajo el nivel de agua, la solución más razonable para incrementar ladensidad y resistencia consiste en la hinca de pilotes metálicos en el espesor de lacapa arenosa.

Se recomienda la utilización de pilotes metálicos, de 0.20 m. de diámetro, y de 1.50m. de longitud, con la punta soldada en forma de cono. La separación de los pilotesserá de cinco (5) diámetros, los cuales se instalarán hincados.

Para verificar la densificación de la arena, se realizarán de manera continua ensayosde penetración estándar (EPE), en sondeos con espaciamiento aproximado de 5 m.,en los cuales el valor mínimo corregido debe ser de (Nr)= 10 golpes/pie en el espesordel material arenoso.

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0281.-

• Deformación

El análisis de deformación del terreno se adelantó para cada uno de los sondeos. Elresumen de los cálculos se relaciona a continuación:

Asentamiento Asentamiento por Asentamiento TotalSondeo Elástico (cm) Consolidación (cm) Probable (cm)Arena Arcilla

PT-1 0.7 0.2 0.3 1.2PT-2 0.5 - 0.3 0.8

Los cálculos y criterios de análisis del canal se consignan en la Memoria de Cálculodel Anexo A.

VI1.3.2.Análisis de Estabilidad de los Puentes Vehiculares

VII. 3.2.1 Solución de Cimentación

La solución de cimentación de los puentes vehiculares es en pilotes que transfieranlas cargas al deposito fluvioglacial que se encontró a la profundidad de 9,70 m en elsitio del sondeo PT-1 ya la profundidad de 10,50 m en el sitio del sondeo PT-2.

La presencia de bloques de roca en el depósito determina que los pilotes sean deltipo prebarrenado y fundido "in situ".

V/I.3.2.2 Cargas en la Superestructura de los Puentes

Las siguientes son las cargas normales en la superestructura en cada apoyo de lospuentes, suministradas por el especialista de estructuras (Grupo 1 AASHTO):

PUENTE CM (Ton) CV (Ton) TOTAL (Ton)

Oriental 241.30 113.10 354.40

Occidental 181.33 80.80 262.13

VI1.3.2.3 Resistencia de los Pilotes a Cargas Horizontales

Método de Cálculo: J. M. Tomlinson, Pile Design and Construction Practice, 1977.

A Longitud estimada de los pilotes

Asumiendo la viga cabezal de 2m. de altura, la longitud estimada de los pilotes,penetrando 1 m. dentro del estrato portante es:


V/I-5

(J28~

PUENTE ORIENTAL OCCIDENTAL

Sondeo PT-2 PT-1Cota de la rasante 2566.10 2566.10

Cota base de la viga 2564.10 2564.10Cota del depósito fluvioglacial 2556.60 2555.35Longitud estimada del pilote (m.) 8.50 9.75

B Carga de Trabajo de un Pilote

En el cálculo se consideró que los pilotes desarrollan su resistencia por la punta yfricción en el estrato portante.

Se analizó para pilotes con diámetros (D) de: 0.40, 0.50 Y 0.60 m.

QultPara el grupo 1de cargas: Qadm = -- Fs = 3

FsEl resumen del cálculo se relaciona a continuación:

Puente Oriental OccidentalO (m) 0.40 0.50 0.60 0.40 0.50 0.60LID 21 17 14 24 20 16

0=34°; Nq 45 50 55 42 45 50Qp (Ton) 61.6 126.6 208.4 57.5 114.0 189.4Qf (ton) 2.3 3.4 4.2 2.3 3.4 4.2Qult (ton) 63.9 130.0 212.6 59.8 117.4 193.6Qadm(ton) 21.3 43.3 70.9 19.9 39.1 64.5

En la condición de cargas maxrrnas en la cimentación (incluyendo el efecto desismo), la carga admisible de un pilote es igual:

Qadm= Qult

FsFs = 2.0

Puente Oriental OccidentalO (m) 0.40 I 0.50 I 0.60 0.40 I 0.50 I 0.60

Qadm(ton) 32.0 I 65.0 I 106.3 29.9 I 58.7 I 96.8

C Separación Mínima entre Ejes de Pilotes (5)

S=3xD0.40 I 0.50 0.601.20 1.50 1.80

D Número estimado de pilotes por apoyo (n)

Puente Oriental OccidentalO (m) 0.40 I 0.50 I 0.60 0.40. 10.50 I 0.60

N 17 I 9 I 5 14 I 7 I 4


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E Efectode grupo

La sección transversal suministrada de las fuentes, indica las siguientes longitudesaproximadas de la viga cabezal (L Viga):

Occidental Oriental17.50 23.50

Considerando un recubrimiento de 0.30 m del borde de los pilotes al borde de la viga,la separación entre ejes de pilotes y la relación con el diámetro, sonaproximadamente las siguientes:

Puente Occidental OrientalDfmJ 0.40 0.50 0.60 0.40. 0.50 0.60S(m) 2.351a) 4.97/7.70(0) 15.701C) 2.41/2.81(0) 6. 10/6. 971e) 10.55/12.58(1)S/D 5.6 9.9/15.4 26.2 6.0/7.0 10.2/13.9 21.7/36.2

(a) = Dos filas de 7 pilotes cada una (d) = Dos filas de 9 y 8 pilotes(b) = Dos filas de 4y 3 pilotes. (e) = Dos filas de 5 y 4 pilotes(c) = Dos filas de 2 pilotes cada una (f) = Dos filas de 3 y 2 pilotes

En estas condiciones gobierna el diseño la carga de trabajo individual de los pilotes.

F Asentamientodel grupo de pilotes

• Asentamiento elástico o inmediato

Analizando con el sondeo PT-1, el valor del asentamiento elástico es

D (m) 0.40 0.50 0.603 4 4

• Asentamiento por consolidación

Las características y condiciones del depósito fluvioglacial determinan que elasentamiento por consolidación es prácticamente nulo

VI1.3.2.4Resistencia de los Pilotes a Cargas Horizontales

El cálculo de la resistencia de los pilotes a cargas horizontales se realiza paraobtener el módulo de reacción lateral del terreno que corresponde al estrato dearcilla, en el cual quedarán embebidos los pilotes en su mayor longitud y con dichovalor establecer la resistencia lateral de los pilotes.Se analiza para la margen izquierda de la quebrada con la información del sondeoPT-2.

El análisis determina que los pilotes son largos (flexibles); se consideran libres en lacabeza.

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f)2 78

La resistencia lateral de los pilotes se calcula para que la deflexión máxima en lacabeza (Yo) no exceda de 10 mm. En estas condiciones la resistencia en los pilotes acarga lateral (H) es:

o (m) 0.40 0.50 0.60H (Ton) 3.7 5.5 7.2

Los cálculos Y criterios de análisis de los pilotes se consignan en la Memoria deCálculo del Anexo A.

VI1.3.3. Características de Dispersividad de las Arcillas

Teniendo en cuenta las características de la arcilla que en el ensayo de pinhole fueronclasificadas como de dispersividad medianamente alta (02) y resistentes a la erosión(N02 ).

Oe acuerdo con los resultados de los ensayos de pinhole la arcilla presentadispersividad alta (02) y resistente a la erosión (N02). La condición de dispersividadla hace susceptible a la erosión al quedar a la intemperie. Estando el suelo arcillosoprotegido y con la colocación del subdren la propiedad descrita no tendrá implicaciónen la estabilidad del canal.

V11.4. Recomendaciones

Los trabajos y análisis descritos en los numerales anteriores de este capítulo,permiten formular las siguientes recomendaciones de ingeniería de suelos para eldiseño y construcción de la cimentación del canal y de los puentes vehiculares.

VII.4.1._Canalización de la Quebrada

A. Presión de diseño

En la condición de cargas normales en la cimentación del canal la presión dediseño será la que corresponda a tener en cuenta todas las cargas que actúansobre la losa de cimentación de la estructura (peso propio + peso de los rellenos+ peso del agua) divididas por el ancho de la losa.

B. Parámetros geomecánicos para el diseño de los muros del canal

Se recomienda construir los rellenos alrededor de los muros del canal conmaterial seleccionado que tenga las propiedades y características establecidasen la tabla 320.1. Sección 320-05. IOU-ET-2005, las cuales se relacionan acontinuación:

o Tamaño máximo = 75 mm.o Pasa tamiz de 75 micras (No. 200) ::;25% en peso.o Límite líquido < 30%


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• o índice de plasticidad < 10%o Expansión en prueba CBR = 0%o Contenido de materia orgánica = 0%o Peso unitario (y) = 20 kN/m3

.

o Angulo de fricción interna (~) = 33°.o Angulo de rozamiento (8) = 23°o Coeficiente de empuje lateral: Muros canal (kO) = 0.45o Carga Viva = 12 KN /m2

El material se extenderá en capas de espesor suelto de 0.15 m., las cuales secompactarán al 95% de la densidad máxima del proctor modificado (norma deensayo I.N.V.E. - 142)

C. Talud de excavación

Se recomienda realizar la excavación con talud 1 H: 1 V.Para la protección de la superficie de los taludes se colocará malla de gallineroque quede anclada al terreno, la cual se cubrirá con mortero (1:4), en espesor de3 cm. El mortero se dilatará cada 5 m. en el sentido longitudinal yen la mitad dela altura del corte en sentido horizontal.

D. Adecuación del piso de fundación

En el sector donde se encuentre la arena fina limosa (SM), en estado suelto, sehincarán pilotes metálicos con la punta soldada en forma de cono, de diámetroigual a 0.20 m., separados cinco (5) diámetros y de longitud de 1.50 m.

Para verificar la densificación de la arena, se realizarán de manera continuaensayos de penetración estándar (EPE), en sondeos con espaciamientoaproximado de 5.0 m., en los cuales el valor mínimo corregido debe ser de (Nr) =10 golpes/pie en el espesor del material arenoso.

En los sitios donde el suelo arcilloso se altere por el proceso de construcción serecomienda excavar el área afectada y en el espacio resultante se colocarámanualmente piedra rajón de tamaño máximo de 15 cm., que presente carasangulares y tamaños surtidos para conformar la capa de mejoramiento del pisode cimentación del canal.En toda el área que ocupe el canal en el sector de la Avenida Caracas, secolocará la capa de concreto pobre (1:3:6) en espesor de 7 cm.

E. Subdrenaje

En las dos caras externas de los muros del canal, se colocará un subdrenconsistente en geotextil no tejido, con resistencia a la tensión mayor o igual a730 N. el cual cubrirá la tubería perforada de 100 mm. de diámetro (4"), sobre elcual se colocará material granular limpio de tamaño máximo de 38.1 mm. (1 %")


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y tamaño mínimo de 12.7 mm. (1/2"). El subdren ocupará toda la altura de losmuros.

Cada 6 m. de longitud del los muros se dejará un pasa-muro para conectar eltubo perforado con la sección hidráulica del canal.

F. Losa de concreto a nivel superior de los muros

La losa prevista en el diseño hidráulico del canal, se recomienda que empalmecon la viga cabezal de cimentación de los puentes vehiculares. De esta forma elmaterial de relleno quedará completamente confinado.

El esquema del talud de excavación, subdren y del relleno se ilustra en lasFiguras N° A-4 Y A-5 del Anexo A, para el sector bajo los dos puentesvehiculares.

G. Talud permanente del terreno por encima del canal en los sectores por fuera delos puentes vehiculares

En los sectores aguas arriba yaguas abajo de los puentes vehiculares, construirel talud permanente del terreno por encima del canal con inclinación 2H: 1V.Las superficies expuestas deben quedar protegidas con vegetación que seadhiera integralmente al terreno (pasto, césped, especies nativas). En la figuraN° A-6 del Anexo A, se incluye el esquema de los taludes de excavación ypermanente por encima del canal, subdren y material de relleno.

H. Diseño sísmico

En el análisis sísmico de la estructura se deben tener en cuenta las condicionesestablecidas en el Estudio de Microzonificación Sísmica de Santa Fé de Bogotá(INGEOMINAS - UPES - DNPAD, 1997), para la zona donde está ubicado elproyecto, las cuales se relacionan a continuación:

• Zona de riego sísmico intermedio• Perfil de suelos S3• Coeficiente de sitio = 1,5• Ubicación del proyecto: Zona 5 terrazas y conos• Aceleración máxima (Am) = 0,20• Aceleración nominal (An) = 0,30

VI1.4.2.Cimentación de los Puentes Vehiculares

A. Solución de cimentación

Se recomienda en pilotes del tipo prebarrenado y fundido "in-situ" que transfieranlas cargas al deposito fluvio-glacial que se encontró a la profundidad de 9,70 men el sitio del sondeo PT-1 ya la profundidad de 10,50 m en el sitio del sondeoPT-2.

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fJ:275

B. Longitud estimada de los pilotes

De acuerdo con la investigación de suelos y la indicación de los puentes delproyecto geométrico, la longitud estimada de los pilotes, penetrando 1 m. dentrodel estrato portante, será la siguiente:

PUENTE ORIENTAL OCCIDENTAL

Sondeo PT-2 PT-1Longitud estimada del pilote (m.) 8.50 9.75

C. Carga de trabajo de los pilotes a fuerzas de compresión

• Cargas normales en la cimentación (Grupo 1 AASHTO)

Puente Oriental OccidentalD (m) 0.40 I 0.50 I 0.60 0.40 I 0.50 I 0.60

Qadm (ton) 21.3 I 43.3 I 70.9 19.9 I 39.1 I 64.5

• Cargas máximas en la cimentación (incluyendo el efecto de sismo

Puente Oriental OccidentalD (m) 0.40 I 0.50 I 0.60 0.40 I 0.50 I 0.60

Qadm (ton) 32.0 I 65.0 I 106.3 29.9 I 58.7 I 96.8

D. Separación mínima entre ejes de pilotes (S)

~f~: 0.40 0.50 0.601.20 1.50 1.80

E. Carga horizontal admisible de los pilotes

D (m) 0.40 0.50 0.60H (Ton) 3.7 5.5 7.2

F. Parámetros geomecánicos para el diseño de la viga cabezal

Se recomienda para el relleno el material seleccionado establecido en el literaldel numeral V11.4.1, con las siguientes adiciones.

o Coeficiente de empuje lateral: Viga Cabezal (ka) = 0,29o Carga Viva = 12 KN 1m2

G. Diseño sísmico

El diseño sísmico de la superestructura y cimentación tendrá en cuenta loestablecido en el literal G del numeral VI1.4.1.


VII-11

..•.

H. Construcción de los pilotes

En la ejecución de las excavaciones de los pilotes, se recomienda el empleo detubería de revestimiento y el uso de lodos bentoníticos.

Una vez se haya llegado a la profundidad de la punta de cada pilote, secomprobará que el hueco se encuentre libre de sedimentos o detritos de laperforación. En el menor tiempo posible se colocará la canasta de refuerzo y seprocederá a introducir la mezcla de concreto, con la resistencia a compresiónestablecida en el diseño estructural, utilizando embudos tipo tremie.

A la terminación de cada pilote el Contratista deberá presentar a la Interventoríael registro del perfil estratigráfico encontrado, el volumen de concreto consumidoen el pozo, los tiempos de excavación y de fundida, además de imprevistosparticulares.

Se recomienda que la construcción de los pilotes se realice en forma alternacada tercer pilote.

l. Ensayo de carga

Se recomienda realizar un ensayo de carga en un pilote del puente oriental parael diámetro establecido en el diseño estructural, el cual se lleve hasta el doble dela carga de trabajo.

El tipo de ensayo es el de incremento progresivo de la carga hasta llegar a lamáxima establecida anteriormente, registrando la curva tiempo-deformación paracada estado de carga y descarga del pilote.

Se sugiere realizar el ensayo con los siguientes incrementos de carga y el tiempode cada incremento:


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·" 1J273

Carga como Porcentaje Tiempo de mantener cadade la carga de trabajo incremento

25 1 hora50 1 hora75 1 hora100 1 hora75 10 minutos50 10 minutos25 10 minutosO 1 hora

100 6 horas, 125 1 hora

150 1 hora175 1 hora200 6 horas175 10 minutos150 10 minutos125 10 minutos100 10 minutos75 10 minutos50 10 minutos25 10 minutosO 1 hora..

Pilinq Desiqn and Construction Practice M.J. Tomhnson. 1977 Capitulo 11

Como alternativa del ensayo de carga, se puede tener en cuenta la metodologíarecomendada por la Norma ASTM 1143, donde se sigue un proceso lento decarga controlada con una duración total del ensayo de dos días y medio, llevandola carga también hasta el doble de la carga de trabajo.

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027)•••

VIII. QUEBRADA HOYA DEL RAMO K2+570

VIII.1. Tipo de Obra

El Estudio hidráulico proyectó el paso de la quebrada en box culvert con lassiguientes dimensiones, relacionando además, las cotas de la rasante, de la losasuperior y de cimentación de la estructura:

• Dimensiones: Ancho = Altura = 3,0 m.• Cota rasante: calzada oriental 2583.10, calzada occidental 2582,70• Cota losa superior: 2581,25 (espesor promedio de la losa = 0.25 m. asumido)• Cota losa inferior: 2577,75 (espesor promedio de la losa = 0.25 m. asumido)

V1I1.2. Perfil de Suelos

la investigación de suelos se adelantó con la ejecución de dos sondeos, cuyalocalización y profundidad se relacionan en el siguiente cuadro.

DISTANCIA AL COTA PROFUNDIDADSONDEO MARGEN CALZADA ABSCISA EJE DE LACALZADA (m)

TERRENO (m.)

se -16 Derecha Sur- K2+566 5 - Aguas abajo 2580.10 14.00Norte

SF - 5 Derecha Sur- K2+566 3 - Aguas 2579.92 4.85Norte arriba

El perfil de suelos se describe a continuación:

• Capa vegetal y relleno heterogéneo que llegan a una profundidad aproximada de1.20 m.

• Arena Fina limosa gris o habana, la cual se encontró hasta profundidadaproximada de 3.0 m. en los dos sitios investigados. En el ensayo de penetraciónestándar, se registraron valores entre 31 y 46 golpes/pie, con un valor máximo de80 golpes/pie en el ensayo efectuado entre 1.20 y 1.65 m. en el sondeo SC-16.los valores anotados identifican que la arena se encuentra en estado denso a muydenso.

• Arcilla habana, gris o café, contenido variable de arena fina, manchas de óxido(Cl). Se encontró hasta profundidades aproximadas de 7.20 m. (SC-16) y 4.65 m.(SF-5). En el ensayo de penetración estándar se registraron valores entre 31 y 47golpes/pie, con un valor máximo de 74 golpes/pie en el ensayo efectuado de 4.20a 4.65m. en el sondeo SF-5. los valores descritos determinan que el sueloarcilloso es de consistencia dura a muy dura (arcillolita).

En el ensayo de pin hale se definió que las arcillas presentan diferentesresistencias a la erosión, idenficándose dos (2) categorías así:

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ND4: Arcilla dispersiva intermedia. (ensayo SC-16).02: Arcilla Dispersiva. (ensayo SF-5).

• Arena arcillosa café o habana. Identificada en la profundidad final del sondeo SF-5

• Depósito fluvio-glacial con presencia de bloques de arenisca silícea y chert enmatriz limo-arenosa. Se encontró hasta la profundidad final explorada de 14.0 m.(SC-16). En el depósito se utilizó el sistema de rotación, siendo los recobroscomprendidos entre 34% y 50%. En el ensayo de penetración estándar se obtuvorechazo con valores comprendidos entre 23 y 32 golpes en 2".

Los niveles de agua registrados en los dos sondeos corresponden al agua deperforación.

En el Anexo 8 se incluye: la localización de los sondeos que se ilustra en la Figura N°8-1, los perfiles de suelos de los sondeos en la Figura N° 8-2 Y el resumen deensayos de laboratorio en el Cuadro N° 8-1.

VIII.3. Análisis Geotécnico

Del análisis de la investigación de suelos se establecieron las propiedadesgeomecánicas del terreno, las cuales se consignan en la hoja 8-2 de la memoria de .cálculo del Anexo 8.

VII1.3.1. Evaluación Preliminar de Cargas

Con las dimensiones del box y su ubicación con respecto a la rasante de las calzadasdel proyecto se adelantó la evaluación preliminar de cargas, cuyos resultados serelacionan a continuación:

Condición de Carga ¿Fv (kN/m) O'T (kN/m2)

Carga Muerta (estructura +relleno)+Agua + Carga 340 97Viva

VII1.3.2. Resistencia al Esfuerzo Cortante del Suelo de Fundación

El 80x Culvert quedará cimentado en la capa de arena fina limosa habana densa,que se encontró en los dos sondeos a profundidades aproximadas de 1.30 a 3.0 m.El espesor de la arena por debajo de la cota de fundación es de 0.85 m.

La relación entre el espesor de la capa de arena por debajo de la cimentación del boxy el ancho del mismo es limitada, por lo que los esfuerzos serán transmitidos a lacapa de arcilla con la misma intensidad que al nivel de cimentación de la estructura.Teniendo en cuenta el estado denso en que se encuentra la arena, el análisis decapacidad portante admisible se realiza utilizando los parámetros de resistencia de laarcilla gris, con manchas de óxido, que presenta propiedades geomecánicas

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menores que la arena. La arcilla se encuentra sobreconsolidada posiblemente pordesecación.

El análisis de estabilidad se realizó en la condición no drenada, obteniéndose que lapresión portante admisible (Fs = 3) es: oadrn = 179 kN/m2

VIII.3.3. Deformación

El análisis de deformación indicó los siguientes valores del asentamiento elástico y deconsolidación del terreno bajo la cota de cimentación del box:

1Consolidación

1Total Probable

2Asentamiento Elástico (cm

VII1.3.4. Características de Dispersividad de la Arcilla

De acuerdo con los resultados de los ensayos de pinhole la arcilla presentadispersividad intermedia y medianamente alta (N04 y 02), condición que la hacesusceptible a la erosión al quedar a la intemperie. Al quedar el suelo arcillosoprotegido y con la colocación del subdren la propiedad descrita no tendráimplicación en la estabilidad del box culvert.

Los cálculos y criterios de análisis se consignan en la Memoria de Cálculo del AnexoB.

VII 1.4. Recomendaciones

Los trabajos y análisis descritos en los numerales anteriores de este capítulo,permiten formular las siguientes recomendaciones de ingeniería de suelos para eldiseño y construcción de la cimentación del box culvert.

A Presión de diseño

En la condición de cargas normales en la cimentación del box la presión dediseño será la que corresponda a tener en cuenta todas las cargas que actúansobre la losa de fondo de la estructura (peso propio + peso de los rellenos +peso del agua) divididas por el ancho del box.

B Parámetros geomecánicos para el diseño de los muros del box

Se recomienda construir los rellenos alrededor de los muros del canal conmaterial seleccionado que tenga las propiedades y características establecidasen la tabla 320.1. Sección 320-05. IDU-ET-2005, las cuales se relacionan acontinuación:

o Tamaño máximo = 75 mm.o Pasa tamiz de 75 micras (No. 200) ::;;25% en peso.


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o Límite líquido < 30%o índice de plasticidad < 10%o Expansión en prueba CBR = 0%o Contenido de materia orgánica = 0%o Peso unitario (y) = 20 kN/m3

.

o Angulo de fricción interna (<1» = 33°.o Angulo de rozamiento (o) = 23°o Coeficiente de empuje lateral: Muros box culvert (kO) = 0.45o Carga Viva = 12 KN 1m2

El material se extenderá en capas de espesor suelto de 0.15 m., las cuales secompactarán al 95% de la densidad máxima del proctor modificado (norma deensayo 1.NV. E. - 142)

C Talud de excavación

Se recomienda realizar la excavación con talud 1 H: 1 V.Para la protección de la superficie de los taludes se colocará malla de gallineroque quede anclada al terreno, la cual se cubrirá con mortero (1 :4), en espesor de3 cm. El mortero se dilatará cada 5 m. en el sentido longitudinal y en la mitad dela altura del corte en sentido horizontal.

o Adecuación del ,piso de fundación

En los sitios donde el suelo arcilloso se altere por el proceso de construcción serecomienda excavar el área afectada y en el espacio resultante se colocarámanualmente piedra rajón de tamaño máximo de 15 cm., que presente carasangulares y tamaños surtidos para conformar la capa de mejoramiento del pisode cimentación del box.

En toda el área que ocupe el box culvert en el sector de la Avenida Caracas, secolocará la capa de concreto pobre (1 :3:6) en espesor de 7 cm.

E Subdrenaje

En las dos caras externas de los muros del box, se colocará un subdrenconsistente en geotextil no tejido, con resistencia a la tensión mayor o igual a730 N. el cual cubrirá la tubería perforada de 100 mm. de diámetro (4"), sobre elcual se colocará material granular limpio de tamaño máximo de 38.1 mm. (1 %")y tamaño mínimo de 12.7 mm. (1/2"). El subdren ocupará toda la altura de losmuros.

Cada 6 m. de longitud del los muros se dejará un pasa-muro para conectar eltubo perforado con la sección hidráulica del box culvert.

El esquema del talud de excavación, subdren y del relleno se ilustra en la Figura N°8-3 del Anexo 8.


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F Diseño sísmico




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IX. QUEBRADA SANTA LIBRADA KO+335

IX.1. Tipo de Obra

En la calzada occidental en el sector del Portal y Patios de Transmilenio de Usme,el proyecto geométrico ha establecido la siguiente, ecuación de empalme delabscisado: KO+OOO== K2+750.

El Estudio Hidráulico proyectó el paso de la quebrada en box culvert con lassiguientes dimensiones, relacionando además, las cotas de la rasante, de la losasuperior y de cimentación de la estructura:

• Dimensiones: Ancho = 4,0 m.- Altura = 2,0 m.• Cota rasante: 2581.31• Cota losa superior: 2580.81 (espesor de la losa = 0.25 m. asumido)• Cota losa inferior: 2578.31 (espesor de la losa = 0.2Q m. asumido

IX.2. Perfil de Suelos

la investigación de suelos se adelantó con la ejecución de un sondeo, cuyalocalización y profundidad se relacionan en el siguiente cuadro.

SONDEO MARGEN CALZADA ABSCISACOTA PROFUNDIDAD

TERRENO (m.)

SPM - 4A Derecha Par vial KO+326 2579.77 5.0Occidental

El perfil de suelos es el siguiente

• Estructura del pavimento asfáltico, espesor de 0.60 m.

• Arcilla habana, gris o café, contenido variable de arena fina, manchas de óxido(Cl). Se encontró en toda la longitud explorada de 5.0 m. En el ensayo depenetración estándar se registraron valores entre 6 y 16 golpes/pie. En el ensayode compresión inconfinada se obtuvieron valores de resistencia no drenada de 178y 197 kN/m2

. los valores descritos determinan que el suelo arcilloso es deconsistencia firme.

No se registró agua en el sondeo.

la ubicación del sondeo se ilustra en la figura C-1,el perfil de suelos en la figura No.C-2 y el resumen de ensayos de laboratorio en el cuadro N° C-1.

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IX.3. Análisis Geotécnico

Del análisis de la investigación de suelos se definieron los parámetros geomecánicosdel terreno para el análisis de cimentación del box-culvert, los cuales se consignan enla hoja C-2 del Anexo C.

IX.3.1. Evaluación Preliminar de Cargas

Con las dimensiones del box y su ubicación con respecto a la rasante de la calzadadel proyecto se adelantó la evaluación preliminar de cargas, cuyos resultados serelacionan a continuación:

Condición de Carga ¿Fv (kN/m) aT (kN/m2)

Carga Muerta (estructura +relleno)+Agua + 257 57Carga Viva

IX.3.2. Resistencia al Esfuerzo Cortante del Suelo de Fundación

El Box Culvert quedará cimentado en la arcilla gris con manchas de oxido, deconsistencia firme, suelo que se encuentra sobreconsolidado posiblemente pordesecación.

El análisis de estabilidad se realizó en la condición no drenada, obteniéndose que lapresión portante admisible (Fs = 3) es: cadrn = 122 kN/m2

IX.3.3. Deformación

El análisis de deformación indicó los siguientes valores del asentamiento elástico y deconsolidación del terreno bajo la cota de cimentación del box:

Asentamiento Elástico (cm) Consolidación {cm) Total Probable (cm)0.5 1.5 2

Los cálculos y criterios de análisis se consignan en la Memoria de Cálculo del AnexoC.

IX.4. Recomendaciones

Los trabajos y análisis descritos en los numerales anteriores de este capítulo,permiten formular las siguientes recomendaciones de ingeniería de suelos para eldiseño y construcción de la cimentación del box culvert.

A Presión de diseño

En la condición de cargas normales en la cimentación del box la presión dediseño será la que corresponda a tener en cuenta todas las cargas que actúan


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sobre la losa de fondo de la estructura (peso propio + peso de los rellenos +peso del agua) divididas por el ancho del box.

B Parámetros geomecánicos para el diseño de los muros del box

Se recomienda construir los rellenos alrededor de los muros del box con materialseleccionado que tenga las propiedades y características establecidas en latabla 320.1. Sección 320-05. IDU-ET-2005, las cuales se relacionan acontinuación:

o Tamaño máximo = 75 mm.o Pasa tamiz de 75 micras (No. 200) ::;25% en peso.o Límite líquido < 30%o índice de plasticidad < 10%o Expansión en prueba CBR = 0%o Contenido de materia orgánica = 0%o Peso unitario (y) = 20 kN/m3

.

o Angulo de fricción interna (<\» = 33°.o Angulo de rozamiento (8) = 23°o Coeficiente de empuje lateral: Muros del box culvert (kO) = 0.45o Carga Viva = 12 KN 1m2

El material se extenderá en capas de espesor suelto de 0.15 m., las cuales secompactarán al 95% de la densidad máxima del proctor modificado (norma deensayo I.NV.E. - 142)

C Talud de excavación

Se recomienda realizar la excavación con talud 1 H: 1 V.Para la protección de la superficie de los taludes se colocará malla de gallineroque quede anclada al terreno, la cual se cubrirá con mortero (1:4), en espesor de3 cm. El mortero se dilatará cada 5 m. en el sentido longitudinal y en la mitad dela altura del corte en sentido horizontal.

o Adecuación del piso de fundación

En los sitios donde el suelo arcilloso se altere por el proceso de construcción serecomienda excavar el área afectada y en el espacio resultante se colocarámanualmente piedra rajón de tamaño máximo de 15 cm., que presente carasangulares y tamaños surtidos para conformar la capa de mejoramiento del pisode cimentación del canal.

En toda el área que ocupe el box culvert en el sector de la Avenida Caracas, secolocará la capa de concreto pobre (1 :3:6) en espesor de 7 cm.

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E Subdrenaje

En las dos caras externas de los muros del box, se colocará un subdrenconsistente en geotextil no tejido, con resistencia a la tensión mayor o igual a730 N. el cual cubrirá la tubería perforada de 100 mm. de diámetro (4"), sobre elcual se colocará material granular limpio de tamaño máximo de 38.1 mm. (1 %")Y tamaño mínimo de 12.7 mm. (1/2"). El subdren ocupará toda la altura de losmuros.

Cada 6 m. de longitud del los muros se dejará un pasa-muro para conectar eltubo perforado con la sección hidráulica del box culvert.

El esquema del talud de excavación, subdren y del relleno se ilustra en la Figura N°C-3 del Anexo C.

F Diseño sísmico




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