Es013 Med Colorquimica

E S T U D I O D E S U E L O S E B M E D C O L O R Q U I M I C A O P C 4

M E D E L L I N – A N T I O Q U I A

1 PR003-2014-ES013

Kr 71D 12C-60 To. 4 Apto. 301 Bogotá D.C. - 310 575 17 22 [email protected] - [email protected]

ESTUDIO DE SUELOS Y GEOTÉCNICO

Proyecto:

EB. MED COLORQUIMICA OPC 4

CALLE 77 SUR No. 53 -51

BARRIO SAN AGUSTÍN

LA ESTRELLA MEDELLÍN - ANTIOQUIA

Propietario:

COLORQUIMICA S.A.

Elaboró:

JULIÁN RENÉ CLAVIJO JOYA

Ingeniero Civil UCC – Esp. Ambiental

OSCAR JAVIER PARDO MORENO

Ingeniero Civil UCC – Esp. GIP UMNG

Esp. Geotecnia Vial UCPTC

Noviembre de 2014

mailto:[email protected]



2 PR003-2014-ES013


TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN

2. DESCRIPCIÓN Y GENERALIDADES

2.1. Alcances

2.2. Localización general del municipio

2.3. Delimitación

2.4. Descripción General y Climatológicas

2.5. Localización Catastral

2.6. Localización Geodésica

2.7. Descripción del Proyecto

2.7.1. Destinación

2.7.2. Características del Proyecto

2.7.3. Sistema Estructural Proyectado

2.7.4. Evaluación Preliminar de Cargas

2.7.4.1. Análisis de Cargas de Viento Sobre Antenas

2.7.4.1.1. Análisis de Cargas Verticales

2.7.4.1.2. Análisis de Cargas Vivas

3. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA Y GEOMORFOLÓGICA

3.1. Metodología

3.2. Descripción Geológica

3.3. Geología Regional

3.4. Litoestratigrafía

3.5. Geología Estructural

3.6. Geomorfología

4. ESTUDIO Y CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA

4.1. Programa de estudio del subsuelo

4.1.1. Reconocimiento de Campo

4.1.2. Investigación del subsuelo

4.1.3. Exploración de Campo

4.1.3.1. Clasificación Unidades de Construcción

4.1.3.2. Número mínimo de Sondeos

4.1.3.3. Profundidad de los Sondeos

4.2. Perforaciones, muestreo y ensayos de campo (in situ)

4.3. Ensayos de Laboratorio

4.4. Caracterización Geotécnica

4.4.1. Registro de Sondeos

4.4.2. Estados físicos del suelo

4.4.2.1. Límites de Consistencia

4.4.2.2. Nivel Freático del agua

4.4.2.3. Características Granulométricas

4.4.2.4. Peso Unitario (γ)

4.4.3. Resistencia a la Comprensión

4.4.4. Resistencia a la Penetración Estándar (SPT)

4.5 Propiedades Geomecánicas del perfil de suelo




3 PR003-2014-ES013


4.5.1. Parámetros de Resistencia al Corte

4.5.2. Parámetros de Comprensibilidad

4.5.2.1. Potencial Expansivo

4.6 Valores de Sismicidad y Parámetros Sismoresistentes NSR-10

4.6.1. Movimientos Sísmicos de Diseño

4.6.2. Zonas de Amenaza Sísmica

4.7 Nivel de Fundación

4.8. Alternativas de Cimentación

4.8.1. Cimentación Cerramiento

4.8.2. Cimentación Placas

5. EVALUACIÓN Y ANÁLISIS DE CAPACIDAD PORTANTE Y RESISTIVIDAD

5.1. Capacidad Portante

5.2. Cálculo Capacidad Portante (Ton/m2)

5.3. Análisis de Asentamientos

5.4. Potencial de licuefacción para el tipo de suelo encontrado (Capítulo H.7.

NSR-10)

5.5. Resistividad del suelo

5.5.1. Recursos

5.5.2. Resultados

5.5.3. Conclusiones y Recomendaciones

6. ANÁLISIS DE INGENIERÍA

7. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

8. BIBLIOGRAFÍA

9. ALCANCES Y LIMITACIONES

10. CARTA DE COMPROMISO TÉCNICO

11. ANEXOS

Anexo 1 Perfil Estratigráfico y Ensayos de Laboratorio

Anexo 2 Cálculo de Capacidad Portante

Anexo 3 Cálculo de Asentamiento

Anexo 4 Propiedades de los Suelos usadas para este informe

Anexo 5 Registro Fotográfico

Anexo 6 Fotocopia Tarjeta Profesional




4 PR003-2014-ES013


LISTA DE FIGURAS

Figura No. 1: Localización General del Proyecto (Fuente: www.es.wikipedia.org)

Figura No. 2: Plano localización General (Fuente: Google Earth)

Figura No. 3: Equipo de campo utilizado GPS-Garmin

Figura No. 4: Localización Geodésica Magnas Sirgas (IGAC)

Figura No. 5: Área destinada para el proyecto

Figura No. 6: Localización Topográfica del sitio (Fuente: Google Maps)

Figura No. 7: Localización Geológica del sitio en estudio

Figura No. 8: Ubicación Esquemática de los sondeos

Figura No. 9: Carta de Plasticidad de Casagrande para materiales encontrados

en el área de estudio.

Figura No. 10: Datos obtenidos en Campo, ensayo de resistividad.

Figura No. 11: Perfil estratigráfico Resistividad aparente.

Figura No. 12. Altura Crítica de un talud vertical en suelos cohesivos y grietas de

tensión.

Figura No. 13. Prueba de capacidad de carga de una cimentación cuadrada

sobre arena suelta con refuerzo geotextil; N=Número de capas de refuerzo (Guido

y otros, 1985)

LISTA DE TABLAS

Tabla No. 1 Cuadro de Coordenadas.

Tabla No. 2 Elementos de Investigación empleados.

Tabla No. 3 Clasificación Unidades de Construcción por Categorías.

Tabla No. 4 Número mínimo de sondeos y profundidad (Categoría Unidad de

Construcción)

Tabla No. 5: Profundidad de las perforaciones.

Tabla No. 6: Prueba de Penetración Estándar.

Tabla No. 7: Grado de Meteorización ISRM (1981) para descripción de sondeos.

Tabla No. 8: Tipo y cantidad de ensayos realizados.

Tabla No. 9: Carta de Plasticidad de Casagrande para materiales encontrados en

el área de estudio.

Tabla No. 10: Limites de consistencia y Plasticidad

Tabla No. 11: Módulo de Young para suelos.

Tabla No. 12: Clasificación de suelos expansivos según NSR-10

Tabla No. 13: Apéndice A-4 NSR 10


http://www.es.wikipedia.org/



5 PR003-2014-ES013


1. INTRODUCCIÓN

El presente estudio tiene como objeto principal la realización del Estudio de Suelos

para la construcción de la Estación Base MED COLORQUIMICA OPC 4 de acuerdo

a los lineamientos establecidos por el Reglamento Colombiano de Construcción

Sismo Resistente NSR-10, Decreto 926 del 19 de Marzo de 2010 y sus modificatorias.

El informe final presenta la localización y generalidades del proyecto objeto del

presente estudio, de igual manera, la metodología empleada para la exploración

del subsuelo y la ejecución de los ensayos de laboratorio de acuerdo a la

normatividad vigente, con el fin de realizar una caracterización geotécnica de

acuerdo con los resultados obtenidos en el trabajo de campo y laboratorio de

suelos. Asimismo, con base en la información del análisis geotécnico se definirá el

nivel apropiado y tipo de cimentación para las diferentes estructuras que

componen la Estación Base, la capacidad portante admisible del suelo, cálculo

de asentamientos y su correspondiente resistividad eléctrica.

Finalmente, se presenta el alcance y limitaciones del presente estudio, así como

las conclusiones y recomendaciones de diseño y construcción para la

cimentación de las estructuras.




6 PR003-2014-ES013


2. DESCRIPCIÓN Y GENERALIDADES

2.1. Alcances

En el presente informe se consigna la información geotécnica obtenida en los

trabajos de inspección, extracción de muestras, identificación visual y ensayos de

laboratorio para los suelos y formaciones existentes en el área del proyecto, con el

fin de aportar un concepto preliminar y recomendaciones previas para el

desarrollo de los trabajos a efectuar y permita la ejecución a cabalidad del

proyecto en mención.

Con base en la información descrita anteriormente se definirá el nivel apropiado

de cimentación para las diferentes estructuras que componen la Estación Base,

asimismo, determinar la capacidad portante admisible del suelo, y su

correspondiente resistividad eléctrica.

2.2. Localización general del municipio

La Estrella se encuentra localizado al sur del Valle de Aburrá, este municipio hace

parte del proceso de conurbación del área metropolitana, y se encuentra a una

distancia de 16 kilómetros de la ciudad de Medellín, en las coordenadas 6° 09' 30"

de latitud norte y 75° 38' 24" de longitud al oeste de Greenwich. El municipio

cuenta con 35 km² de área, de los cuales 3,68 km² corresponden al área urbana y

31,32 km² a la zona rural.

LOCALIZACIÓN EN COLOMBIA UBICACIÓN EN EL DEPARTAMENTO

Figura No. 1: Localización General del Proyecto (Fuente: www.es.wikipedia.org)


http://es.wikipedia.org/wiki/Valle_de_Aburr%C3%A1

http://es.wikipedia.org/wiki/Medell%C3%ADn_(Colombia)



7 PR003-2014-ES013


2.3. Delimitación

El municipio La Estrella se encuentra delimitado por los siguientes municipios:

Por el Norte : Municipio de Medellín e Itagüí.

Por el Sur : Municipios de Caldas.

Por el Oriente : Municipio de Itagüí y Sabaneta.

Por el Occidente : Municipio de Angelópolis.

2.4. Descripción General y Climatológicas

- Altura (m.s.n.m.): 1775

- Temperatura: Promedio de 20 °C.

- Piso térmico: Tropical Monzónico (El clima es templado y húmedo).

- Distancia Referencia: 7 km al Sur de Medellín.

Figura No. 2: Plano localización General (Fuente: Google Earth.)

2.5. Localización Catastral

El predio objeto del presente estudio se encuentra localizado en la ciudad de

Medellín en el Departamento de Antioquia y está identificado con la

nomenclatura urbana de la Calle 77 Sur No. 53-51, barrio San Agustín, en la

ciudad de Medellín, del departamento de Antioquia.




8 PR003-2014-ES013


2.6. Localización Geodésica

Con el apoyo de los registros de campo, la información suministra por el cliente y

las planchas del IGAC, se tiene la siguiente localización aproximada para el

proyecto, determinada mediante el software Magna3pro desarrollado por el

Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC):

Origen

(MAGNA)

Coordenadas Elipsoidales Coordenadas

Gauss-Krûger Altitud

(m.s.n.m.) LATITUD (N) LONGITUD (W) NORTE (m) ESTE (m)

Oeste – MAGNA

6°09'38.5" -75°37'58.10" 1.173.224,566 1.159.917,578 1.693,00

Latitud (N)

6°09'38.50"

Longitud (W)

75°37'58.10"

Tabla No. 1. Cuadro de Coordenadas

Figura No. 3: Equipo de

Campo utilizado GPS-Garmin Figura No. 4: Localización Geodésica Magnas Sirgas (IGAC)

2.7. Descripción del Proyecto

El presente informe tiene como objeto el estudio, comportamiento y

determinación de las características geomecánicas y resistividad del subsuelo

para la instalación de una torre convencional de 45 metros de altura, en el lote

de urbano de la Calle 77 Sur No. 53-51, en el barrio San Agustín, en la ciudad de

Medellín, del departamento de Antioquia.




9 PR003-2014-ES013


2.7.1. Destinación:

De acuerdo a la información suministrada por el personal encargado del

proyecto, las instalaciones a desarrollar serán destinadas para la construcción de

una Estación Base urbana denominada EB MED COLORQUIMICA OPC 4.

Figura No. 5: Área destinada para el proyecto

Figura No. 6: Localización Topográfica del sitio (Fuente: Google Maps.)




10 PR003-2014-ES013


2.7.2. Características del Proyecto:

El proyecto contempla la construcción de una torre convencional de

aproximadamente 45,0 m. de altura, la cual se encuentra conformada por los

siguientes elementos:

Placa de concreto para equipos GSM Outdoor, de 1.50 x 6.00 m. sobre

rieles tipo Omega.

Cerramiento en malla eslabonada calibre 10 con hueco de 2” a una altura

2.5 m. (de acuerdo con las condiciones del terreno), cimentada sobre viga

perimetral. La malla eslabonada debe quedar asegurada mediante

elemento de confinamiento (ángulo o tubo), el cual deberá estar

separado de la viga a un máximo de un (1) cm., y donde aplique la

implementación de SSE una lámina lisa galvanizada Cal. 26 cubriendo la

malla como refuerzo.

Concertina superior sujetada con platina interna a la viga con gallinazo

vertical en el total del cerramiento.

Alumbrado externo con foto celdas, protegido con malla.

Contador de energía.

El lote de terreno de mayor extensión donde se ubicará la Estación Base es de

forma irregular, topografía ondulada (pendientes entre el 0% y 3% en el área

destinada para el proyecto) el cual hace parte de un lote de mayor extensión y

se destinará un área de aproximadamente 100,0 m2 para el proyecto (según

información del cliente).

2.7.3. Sistema Estructural proyectado:

Es una torre convencional en celosía (Torre en celosía autoportante) en estructura

metálica con un espaciamiento típico entre columnas entre 2.00 m. a 4.00 m.

aproximadamente.

2.7.4. Evaluación Preliminar de Cargas:

2.7.4.1. Análisis De Cargas De Viento Sobre Antenas:

Las Fuerzas de viento sobre antenas se recomienda calcular de acuerdo a lo

estipulado en el anexo B de la norma ANSI/TIA-222-F (ANEXO B: Cargas De Viento

De Diseño Para Antenas De Microondas /Reflectores Típicos).

2.7.4.1.1. Análisis De Cargas Verticales:

Las cargas verticales aplicadas son originadas por:

Peso propio de la estructura, que es determinado internamente por el

programa de análisis estructural, y para considerar platinería, tornillería,

peso del galvanizado, se incrementa el peso propio por un factor de 1.2.

Peso de los equipos y antenas a instalar.




11 PR003-2014-ES013


2.7.4.1.2. Análisis De Cargas Vivas:

Se consideran carga de mantenimiento de una (1) persona de 100 kg de peso

cada uno en cada plataforma de trabajo.

Dado lo antes expuesto y de acuerdo a la información obtenida del cliente y

según las características propias del proyecto, se consideran cargas entre 2 Ton a

5 Ton aproximadamente, es decir, entre 1 y 3 Toneladas de carga axial por

columna.

Nota: La evaluación de cargas se realizó por áreas aferentes e información

suministrada por el cliente y por lo tanto no son las cargas verdaderas sino

aproximadas, por lo cual luego de elaborado el cálculo estructural remitir los

datos al Ingeniero Geotecnista a fin de revisar las recomendaciones.




12 PR003-2014-ES013


3. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA Y GEOMORFOLÓGICA

3.1. Metodología

Para la realización del presente trabajo se realizó por parte del personal técnico

de SIDYC INGENIERIA SAS, una metodología de tipo Síntesis Progresiva, en donde

las diferentes etapas desarrolladas previamente en cada nuevo avance del

estudio, se constituyen en la base para las siguientes fases o labores de desarrollo

del mismo. En el presente trabajo se han realizado labores de recopilación y

análisis de la información secundaria a nivel regional y local tomando como

fuente principal INGEOMINAS, correspondiente a Cartago; información

bibliográfica y cartográfica existente en el Plan de Ordenamiento Territorial del

municipio:

ELEMENTO ESCALA

Plano topográfico (Altimetría y Planimetría) 1 : 1000

Planchas topográficas y Cartográficas (IGAC) 1 : 25.000

Mapa Geológico de Colombia 2007 (2da Edición) 1 : 2.800.000

Planchas Geológicas Atlas Digital 2007 1 : 500.000

Tabla No. 2: Elementos de Investigación empleados

Una vez recopilada la información existente sobre el área de interés, se procede a

la visita de campo, en la cual se identifican las unidades estratigráficas presentes

y las principales estructuras regionales aflorantes en el municipio vinculado al

proyecto, donde como apoyo se revisaron los mapas geomorfológicos existentes,

toma de datos geológicos regionales en puntos de afloramiento para determinar

características litológicas y estructurales (rumbo y buzamiento donde sea posible),

verificación de estabilidad del terreno, evaluación de características

geodinámicas (procesos activos de superficie) y evaluación de campo del

panorama de amenazas naturales potenciales, asimismo, se realizaron

exploraciones al subsuelo y toma de registro fotográfico, con el fin de identificar la

secuencia estratigráfica local, espesor y su continuidad entre otros.

Para la unificación y análisis de las unidades roca, se ha seguido la metodología y

nomenclatura utilizada en la realización del Atlas Geológico Digital de Colombia

de 2007, el cual sigue las recomendaciones de la Comisión Internacional de

Estratigrafía y Cartografía Geológica; para lo cual se ha prestado especial énfasis

en la definición de la edad relativa de la unidad roca, así como de las

características litológicas que la definen, dando un segundo lugar a la definición

de la denominación o nomenclatura estratigráfica formal de tipo local o regional

(nombre de la Formación).

Después de la caracterización técnica de la geología y geomorfología de la

zona, se hace una evaluación de los principales elementos del paisaje que de

acuerdo a las construcciones a realizar van a ser afectados.




13 PR003-2014-ES013


3.2. Descripción Geológica

Tomando como base los estudios hechos para el Departamento Antioquia se

logró establecer que la zona se encuentra en la Provincia Litosférica Continental Neoproterozoico Cámbrico (NP?CA?) donde afloran básicamente Ma2: Neises

cuarzofeldespáticos algunos con sillimanita, cordierita y homblenda; anifibolitas,

migmatitas, esuistos y mármoles.

Figura No. 7: Localización geológica del sitio en estudio

(Fuente: Atlas Geológico de Colombia 2007 – Ingeominas).

El Valle de Aburrá se encuentra localizado en la esquina noroccidental de

Colombia, en una zona compleja desde el punto de vista tectónico, puesto que

en este sector confluyen las placas Nazca, Suramérica y del Caribe; y una cuarta

Placa denominada Microplaca de Panamá.

Debido a su localización el valle está expuesto a una amenaza sísmica

intermedia, asociada principalmente a los sismos superficiales provenientes de las

sismofuentes del noroccidente de Colombia, localizadas en el departamento del

Chocó y el Urabá, a la sismicidad proveniente de las sismofuentes profundas y

superficiales del Eje Cafetero, y además, está expuesta a la sismicidad asociada a

las sismofuentes del sistema Cauca-Romeral, que tiene una actividad variable,

con actividad comprobada hacia el sur del Eje Cafetero, y hacia el norte,

cuando se convierte en la falla Espíritu Santo. Debido a la proximidad del área a

las sismofuentes del sistema Cauca-Romeral, la amenaza sísmica dentro del valle

es variable, de forma que hacia el extremo suroccidental la amenaza sísmica

esperada es mayor que hacia los municipios localizados al oriente, como son

Girardota y Barbosa.




14 PR003-2014-ES013


3.3. Geología Regional

El municipio de La Estrella, localizado al suroeste del valle de Aburrá, abarca parte

de la vertiente occidental del río Aburrá y un área menor de la vertiente oriental,

las cuales presentan geomorfologías diferentes. El relieve del sector occidental,

está compuesto por un respaldo montañoso donde la parte alta de la vertiente es

de pendientes fuertes. La vertiente está altamente disectada y los drenajes, cuya

principal dirección es occidente-oriente, insistan profundamente formando

escarpes. A media ladera y en la parte baja de la vertiente, en dirección al río

Aburrá, son notables una serie de lomos con pendientes moderadas a suaves,

modelados en depósitos de vertiente del tipo flujo y en suelo residual. En la

vertiente oriental, el respaldo montañoso forma hacia la parte inferior de la

vertiente, un sistema de lomos de tope suave y redondeado, con

contrapendiente, que puede desarrollar un relieve colinado. Esta anomalía se

relaciona con la ampliación del valle en este punto. El área urbana del municipio

se localiza sobre una superficie plana, inclinada, ligeramente disectada,

correspondiente con una geoforma de abanico.

3.4. Litoestratigrafía

Las unidades que conforman el marco geológico del municipio de La Estrella

corresponden a Esquistos de Caldas (PZeC), Esquistos de Cajamarca (TReC),

Peridotita de Romeral (JuR), Gabro de Romeral (JgR) y rocas

volcanosedimentarias del Complejo Quebradagrande (KvQG . KvsQG), además

de las coberturas de depósitos de vertiente y aluviales.

Esquistos de Caldas (PZeC). Corresponden a esquistos moscovíticos,

cuarzosericíticos, biotíticos y cloríticos intercalados a cuarcitas y gneises.

Esta unidad aflora hacia los límites con el municipio de Caldas en

cercanías de las quebradas Tablaza y Tablacita.

Esquistos de Cajamarca (TReC). Forman parte del Complejo Cajamarca,

corresponden con una serie de paquetes composicionalmente

diferenciales. En términos mineralógicos y color de las muestras de mano se

pueden clasificar como esquistos verdes, esquistos cuarzo-micáceos e

intercalaciones de esquistos negros. La presencia de micas en los esquistos

verdes es casi nula, siendo notable dentro de estos paquetes, una serie de

intercalaciones de esquistos de color grisáceo, donde las micas ocurren

con mayor frecuencia. Los afloramientos de esquistos se encuentran en la

vertiente oriental del río Aburrá. Dentro de las ocurrencias importantes se

pueden mencionar en la vereda Tablacita, sector de la finca El Tierrero y

en límites con el municipio de Sabaneta; vereda San Isidro, sector de las

fincas Monte Arroyo, La Libra, Caprichito, Las Nubes y Alto Bonito; y en el

Ancón Sur. Hacia la margen occidental del río Aburrá, se observa un

cuerpo de esquistos verdes de menor envergadura en la parte alta de la

vereda La Raya, sector El Cano, camino de herradura en dirección a la

finca El Arca.




15 PR003-2014-ES013


Peridotita de Romeral (JuR). Hace parte del Complejo Ofiolítico del Cauca;

este cuerpo de peridotitas se encuentra continuo y elongado, con una

orientación principalmente norte-sur en la vertiente occidental del río

Aburrá. Es una roca masiva de color verde oscuro casi negro, compuesta

esencialmente por olivino. Los afloramientos de mayor importancia se

localizan en el sector de La Cascajera, más al sur, en la vía que conduce

de La Tablaza a la vereda San Miguel; en la vía paralela a la quebrada La

Culebra, vía que conduce a la pinera y a un antiguo aserradero. Por último

el control más norte de esta unidad se observó en las cercanías al casco

urbano del corregimiento de Pueblo Viejo cerca de la entrada a la finca La

Manuela; donde la roca se encuentra en un escarpe en proceso de

serpentinización, dando colores verde claros.

Gabro de Romeral (JgR). Hace parte del Complejo Ofiolítico del Cauca, se

localiza en la vertiente occidental del río Aburrá. En muestra de mano, se

observa una roca equigranular, con tamaño de grano medio, y cuyos

minerales constituyentes son el feldespato (alterado), hornblenda y

probablemente olivino. Comúnmente se observan diques de feldespato

que generan un suelo limo arcilloso de color blanco. El gabro presenta

venas de feldespato abundantes en todas las direcciones. Es importante

resaltar los cambios texturales del gabro, desde pegmatítica a fanerítica

fina. Estas variaciones pueden observarse en la quebrada La Bermejala a la

altura de los 1925 m, donde hay un cambio de textura fanerítica gruesa a

fina con orientación de los cristales de hornblenda. En la cantera

Maracaná, donde el cambio es de textura fanerítica fina a pegmatítica.

Los afloramientos más representativos se encuentran de sur a norte en la

vía que de La Tablaza conduce a la vereda San Miguel, a la altura del

sector La Cascajera (fincas La Chinca, La Carolina y La Culebra y en el

sector de la Antena Radio Tiempo). En la ladera norte de la cuenca de la

quebrada La Culebra, en las cercanías de las fincas Horizontes, San José y

Palo Blanco. En la vereda La Bermejala; en la vía que conduce de la finca

La Bermejala a la finca La Manuela, sobre la ladera oriental de la

quebrada Bermejala y en la vertiente occidental en dirección a la finca

Praga. El control más norte de este cuerpo puede observarse en la cantera

Maracaná.

Complejo Quebradagrande (KvQG, KvsQG). El Complejo Quebradagrande

se divide en dos miembros: el Volcánico y el Volcanosedimentario. El

primero compuesto por diabasas y basaltos; mientras que el segundo

incluye tobas, lutitas y chert. Es importante aclarar que el miembro

volcanosedimentario se define de forma compuesta, dado que las rocas

metasedimentarias están íntimamente mezcladas con algunas rocas

volcánicas. Adicionalmente, estos miembros se encuentran mezclados,

impidiendo una separación definida entre las dos unidades.




16 PR003-2014-ES013


Depósitos de Vertiente (Qd, QFIII, NQFIII, NFI, NFpreI). La morfología de la

zona sur del valle de Aburrá, se caracteriza a nivel general, por el

estrechamiento del valle, desde la quebrada La Miel en Caldas hasta el

Ancón Sur. En este trayecto se puede notar en la vertiente oriental,

predominancia de afloramientos rocosos cerca al cauce del río Aburrá, a

excepción de la vereda Tablacita, donde se presenta una superficie

amplia de acumulación de depósitos de flujo y depósitos aluviales del río

Aburrá, interdigitados. En la vertiente occidental, el estrechamiento del

valle está relacionado con una serie de depósitos de flujos espesos,

distribuidos hacia la parte baja de la vertiente montañosa. Estos depósitos

se encuentran desde la vereda La Raya hasta el Ancón Sur y generan un

quiebre de pendiente marcado, como se observa en Pueblo Viejo. Hay

sectores donde se desarrollan líneas de piedra en la parte superior del

depósito, compuestas principalmente de fragmentos de horizontes

plásticos y basaltos tamaño grava, recubiertos de patinas de hierro.

Depósitos Aluviales (Qal, Qat). En este segmento del valle, en la parte baja,

hay depósitos aluviales, asociados al cauce del río Aburrá y sus afluentes

principales (quebradas La Raya, La Culebra, La Chocha, La Tablacita y La

Grande). Los más recientes están asociados a las llanuras del río Aburrá y

sus afluentes mencionados, mientras que los depósitos aluviales antiguos y

los depósitos aluviotorrenciales están asociados a geoformas de terrazas y

abanicos.

Depósitos antrópicos - Llenos (Qll). En el municipio de La Estrella se presenta

una serie de llenos antrópicos distribuidos principalmente cerca al cauce

del río Aburrá, los cuales consisten de antiguos botaderos de escombros,

con asentamientos urbanos densos. En centros poblados como La Tablaza,

y parte del área urbana del municipio, se encontraron varios llenos de

material proveniente del material de construcción.

3.5. Geología Estructural

En el municipio de La Estrella, se han observado múltiples evidencias de

estructuras tectónicas de tipo falla, entre las cuales se pueden mencionar:

- En la vía que de La Tablaza conduce a la vereda San Miguel, se observa la

roca altamente fracturada y algunos diques desplazados.

- En la vereda Tierra Amarilla, en la margen derecha de la quebrada

Ciénaga, se observa una zona milonítica de color negro y verde pálido

donde es notable la abundancia de salvanda. En cercanías a esta zona,

se encuentran diferentes afloramientos donde se observan zonas de cizalla

acompañadas por la roca altamente fracturada.

- En el corregimiento de Pueblo Viejo, en el camino que conduce a la finca

La Manuela, pueden observarse en la peridotita: una zona de cizalla,

espejos de falla y desplazamiento de diques.

- Cerca al área urbana del municipio, el afloramiento de la cantera

Maracaná se caracteriza por presentar: cizalla, augen y salvanda.




17 PR003-2014-ES013


3.6. Geomorfología

El valle de Aburrá ocupa un valle intramontano profundo y relativamente

estrecho que corta un sistema de superficies de erosión o altiplanos de edad

Terciario Medio, ubicados a alturas sobre el nivel del mar que oscilan entre 2 200 y

3 200 m, los cuales conforman el rasgo morfológico más sobresaliente del norte de

la Cordillera Central colombiana.

El conjunto de altiplanos y el valle del río Medellín o Aburrá conforman la

característica geomorfológica más sobresaliente de la parte norte de la cordillera

central colombiana. El valle de Aburrá es entonces un relieve de segundo orden,

posterior a los altiplanos a los cuales corta. La historia geomorfológica más

antigua de este sector de la cordillera la conforman el conjunto de altiplanos

formados en sucesivos pulsos del levantamiento orogénico durante el Terciario. El

valle sería, al igual que los otros cañones y grandes valles existentes en esta zona

del departamento de Antioquia, relieves de segundo orden, toda vez que estos

cortan los altiplanos.

Fuente: Microzonificación Sísmica Detallada de los Municipios de Barbosa, Girardota, Copacabana, Sabaneta,

La Estrella, Caldas y Envigado.

Consorcio MICROZONIFICACIÓN 2006.




18 PR003-2014-ES013


4. ESTUDIO Y CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA

Con el propósito de identificar las capas o estratos de depósitos que subyacen en

el sitio destinado para el proyecto, así como determinar las propiedades físico -

mecánicas del subsuelo, definir recomendaciones particulares de diseño de las

obras en contacto con el suelo y su proceso constructivo más apropiado, de tal

forma que se garantice un comportamiento adecuado de las estructuras,

protegiendo ante todo la integridad de las personas ante cualquier fenómeno

externo, además, de proteger las estructuras vecinas, y basados en la geología

regional y local de la zona y siguiendo las recomendaciones de los Capítulo A y H

de la NSR-10, se definió el siguiente programa de exploración del subsuelo.

De igual manera, basados en la información obtenida del programa de estudio

del suelo, se establecerá las siguientes recomendaciones geotécnicas:

Tipo y profundidad de cimentación adecuada para cada estructura del

proyecto, de acuerdo con la localización del nivel freático.

Recomendaciones geotécnicas de diseño y construcción de

excavaciones y rellenos en obra, estructuras de contención,

cimentaciones, entre otros, según sea el caso.

Evaluación de capacidad portante a nivel de fundación.

Estimación de asentamientos totales probables de las estructuras.

Posibles problemas potenciales de las cimentaciones (rellenos sanitarios,

suelo colapsable, etc.)

Definición de espectros de diseño sismorresistentes, con el fin de soportar

los efectos por sismos y por otras amenazas geotécnicas desfavorables

que se puedan llegar a presentar.

Recomendaciones de métodos constructivos para condiciones

cambiantes del subsuelo, entre otros.

4.1. Programa de estudio del subsuelo.

El programa de exploración del subsuelo definido para el presente proyecto

comprende varias etapas, entre ellas la recolección de información preliminar la

cual fue presentada en los capítulos anteriores (Descripción, generalidades y

caracterización geológica y geomorfológica), el reconocimiento de campo,

investigación del subsuelo y análisis y recomendaciones de ingeniería para el

diseño y construcción de las edificaciones definidas para el área de influencia del

proyecto, la cual depende de las características arquitectónicas y estructurales

propias de cada estructura, de la importancia de las mismas (clasificación y

categorías de la Unidades de construcción, según NSR-10) y de la naturaleza del

terreno in situ.




19 PR003-2014-ES013


4.1.1. Reconocimiento de Campo.

Con el fin de obtener información de campo se realizó por parte del personal

técnico de SIDYC INGENIERIA SAS, una inspección visual del sitio el día veintitrés

(23) de octubre del presente año, donde se presentaron unas condiciones

climáticas de tiempo seco, una temperatura promedio de aproximadamente

20°C y no se presentó lloviznas durante la exploración, de la cual se analizó la

siguiente información:

La topografía general del sitio, la posible existencia de canales de drenaje,

tiraderos de basura y otros materiales.

Evidencias de flujo plástico o de lodos en laderas y grietas profundas y

amplias, así como su presencia en intervalos regularmente espaciados

buscando indicativos de suelos expansivos.

Estratificación del suelo en cortes profundos de la zona de proyecto.

Tipo de vegetación en el sitio, que indique la naturaleza del suelo.

Niveles de agua freática o huellas de niveles altos de agua en el sector.

Tipos de construcciones vecinas y existencia de grietas en elementos

estructurales.

4.1.2. Investigación del subsuelo.

Con el propósito de evaluar cualitativa y cuantitativamente las características de

los estratos de depósitos de subsuelo, definir ensayos de campo in situ,

profundidades mínimas de exploración y recolectar muestras de suelo a intervalos

deseados para pruebas de laboratorio y posterior análisis de la información

obtenida de estos trabajos en busca de definir un perfil geológico-geotécnico

representativo de la zona de incidencia del proyecto hasta la profundidad

afectada por la construcción, así como las condiciones y parámetros

geomecánicos que serán empleados para plantear las recomendaciones de

cimentación, de excavaciones y realizar la evaluación de capacidad portante y

asentamientos inmediatos y a largo plazo, se definió el siguiente procedimiento.

4.1.3. Exploración de campo

Con el fin de establecer el número mínimos de sondeos exploratorios a realizar y

sus correspondientes profundidades mínimas, teniendo en cuenta las

características geológicas y el tipo de construcciones (unidades de construcción)

a desarrollar en el sitio del proyecto, se toma como base lo contemplado en el

Capítulo H.3 de la NSR-10 (Caracterización geotécnica del subsuelo) del cual se

obtuvo el siguiente resultado:

4.1.3.1. Clasificación Unidades de Construcción

Las unidades de construcción se clasifican en categoría baja, media, alta y

especial, según el número total de niveles y las cargas máximas de servicio,

donde para la clasificación de las edificaciones propias del proyecto se asignará

de la siguiente manera:




20 PR003-2014-ES013


Tabla No. 3: Clasificación Unidades de Construcción por Categorías

Fuente: Capítulo H de la NSR-10 (Tabla H.3.1-1)

Dado lo antes expuesto podemos decir que analizando las cargas máximas de

servicio (cargas muertas + cargas vivas) de las estructuras propuestas, que para

este caso son menores a 800 kN (80 Ton.), la categoría de las Unidades de

Construcción es BAJA.

4.1.3.2. Número mínimo de sondeos

El número mínimo de sondeos y su profundidad mínima de exploración a realizar

en el terreno donde se desarrollará el proyecto, se define de acuerdo a lo

contemplado en la siguiente tabla y en la categoría de las unidades de

construcción obtenidas anteriormente:

Tabla No. 4: Número mínimo de sondeos y profundidad (Categoría Unidad de Construcción)

Fuente: Capítulo H de la NSR-10 (Tabla H.3.2-1)

Partiendo de la información establecida anteriormente, se planteó la ejecución

de tres (3) sondeos manuales por percusión con profundidades mínimas de 6,0 m.

extrayendo muestras de suelo, asimismo, como complemento se realizaran

ensayos de campo in situ como penetración estándar (SPT) para suelos cohesivos

de consistencia media y penetrómetro manual de los estratos presentes con el fin

de determinar su correspondiente resistencia a la penetración.

De igual manera, basados en lo contemplado en el Capítulo H.3.2.4 de la NSR-10

(características y distribución de los sondeos), en cada uno de los sondeos se

efectúo un proceso de muestreo a cada 1,0 m. de profundidad, asimismo, se

efectuaron sondeos de recuperación de muestras "intactas y/o inalteradas" para

ensayos mecánicos (muestras de bolsa) de resistencia (ángulo de fricción interna

y cohesión) y deformabilidad (propiedades de compresibilidad como contenido

de humedad) y de muestras alteradas o semialterados en tubo partido

empleados para determinar propiedades físicas como límites de atterberg,

clasificación (granulometría) y obtención de parámetros de resistencia.

Con base en los resultados de los análisis efectuados a las muestras de suelo se

realizó una clasificación de acuerdo a procedimiento del Sistema Unificado de

Clasificación de Suelos (SUCS) y de la AASTHO (Ver Anexo No. 4. – Tabla 4 USCS)




21 PR003-2014-ES013


4.1.3.3. Profundidad de los Sondeos

Con base en lo contemplado en el Capítulo H.3.2.5 de la NSR-10 (profundidad de

sondeos), se establece que por lo menos el 50% de todos los sondeos debe

alcanzar la profundidad mínima dada en la tabla No. 4 (Tabla H.3.2-1 de la NSR-

10), la cual se encuentra afectada por los siguientes criterios que se verificarán de

manera puntual cada uno:

Profundidad (m.) por q ≤ 10%Δσ

Con el fin de determinar las distribuciones de los esfuerzos que se producen en la

masa de suelo como consecuencia de la aplicación de sobrecargas (q)

resultantes de la construcción a desarrollar, se emplea el método aproximado

donde se calcula el incremento promedio de esfuerzo vertical total bajo un área

uniformemente cargada, del cual se obtuvo el siguiente resultado (Ver Anexo No.

2 – Cálculo esfuerzo transmitido en profundidad, cargas rectangulares y

circulares):

CARGAS APLICADAS

Carga total Axial: Qt Ton 5,00

Carga total Axial: Qt kg 5000

Sobrecarga (q) kg/cm2 0,22

PROFUNDIDAD (m.) CARGA (kg/cm2) PORCENTAJE

(%)

σv = 0.10q 3,25 0,02 9,97

Ecuación General Esfuerzo Residual Cumple

Profundidad (m.) ≤ 2,5(Lado Mayor).

CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS CIMENTACIÓN

Ancho de la cimentación B m. 1,50

Largo de la cimentación L m. 1,50

Profundidad (z) 2.5(Lado Mayor) m. 5,00

Con base en los resultados antes obtenidos, se define como profundidad de

exploración 6.0 m., para cada sondeo ó hasta encontrar capacidad de soporte

admisible para las estructuras propuestas, según ensayos de resistencia en terreno

como Ensayo de Penetración Estándar (SPT) y/o cono tipo barros, según lo

contemplado en el numeral (d) del Capítulo H.3.2.5 de la NSR-10 para unidades

de construcción de Categoría Baja cimentadas sobre roca firme.

Nota: Se hace la observación que las profundidades mínimas de exploración

contempladas en el presente estudio, pueden ser empleadas para

recomendaciones de cimentaciones superficiales y/o profundas, siempre y

cuando cumplan con los criterios establecidos en el Capítulo H.3.2.5 de la NSR-10

para unidades de construcción de Categoría Baja.




22 PR003-2014-ES013


Tabla resumen de sondeos

PERFORACIÓN No. PROFUNDIDAD ( m )

S - 1 4,75

S - 2 4,90

S - 3 4,45

Tabla No. 5: Profundidad de las perforaciones.

Localización de Sondeos

Figura No. 8. Ubicación Esquemática de los sondeos

En el Anexo No. 1 (Perfil Estratigráfico y Ensayos de Laboratorio) se presenta el

resumen de las propiedades geotécnicas físico-mecánicas encontradas en el

material del área de estudio para cada sondeo donde se aprecia su variación

con respecto a la profundidad.

4.2. Procedimientos exploratorios y ensayos de campo (in situ)

Tal como se indicó anteriormente, con el fin de conocer y caracterizar el perfil del

subsuelo afectado por el proyecto, durante la ejecución de los sondeos

geotécnicos con muestreo en el sitio de estudio se empleó un equipo de

percusión manual compuesto por:

Barreno helicoidal (Suelos orgánicos)

Muestreador o tubo Shelby (Suelos cohesivos de consistencia blanda)




23 PR003-2014-ES013


Cuchara partida para Ensayo de Penetración Estándar (SPT)

Cono dinámico tipo barros

Para la obtención de muestras “alteradas” a través del Ensayo de Penetración

Estándar (SPT) se utilizó un penetrómetro estándar (cuchara partida) de

aproximadamente 1 3/8” (3,50 cm) de diámetro interno y un martillo de 63,5 kg,

con caída de 76 cm. Durante la realización de los ensayos de campo SPT se

anotaron los números de golpes por cada 15 cm., de hincado, para efectos de

definir la compacidad relativa para suelos granulares o consistencia para suelos

cohesivos, de acuerdo a los criterios basados a Terzaghi y Peck. Adicionalmente,

se anotó la longitud de recuperación de la muestra con respecto a la longitud del

penetrómetro o tubo partido.

Para las pruebas geofísicas de campo se empleó un telurómetro digital (medidor

de resistencia en tierra), del cual se obtuvieron datos geoelétricos a partir de un

(1) punto de exploración en dos (2) orientaciones perpendiculares en las cuales se

hicieron mediciones a diferentes distancias, mediante las cuales se interpretó

cualitativamente y cuantitativamente el área del proyecto, con el fin de

establecer un perfil estratigráfico del sitio en función de los valores de resistividad

aparente y espesores de las capas o estratos determinados a través del método

de WENNER.

Para efectos de la compacidad relativa (Arenas) o consistencia (Arcillas) se ha

clasificado el suelo de acuerdo con la Tabla No. 4 (Criterios basados en la Prueba

de Penetración Estándar – ASTM D-1586) de acuerdo a Terzagui y Peck, 1948.

Tabla No. 6: Prueba de Penetración Estándar

Fuente: Libro Mecánica de Suelo Lambe.

De igual manera, con base en los resultados de los análisis efectuados a las

muestras de suelo se realizó una clasificación de acuerdo a los procedimientos

del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos SUCS (ASTM D-2487) y de la

AASTHO y los criterios de plasticidad desarrollado por Atterberg (ASTM D-4318)

basados en los Ensayos de Índice de Plasticidad (Ver Anexo No. 4. – SUCS)

La roca se ha considerado meteorizada cuando presenta oxidación en las juntas,

o presenta estructura saprolítica, asimismo, se ha tenido en cuenta la siguiente

clasificación:




24 PR003-2014-ES013


Grado Descripción Termino

VI Suelo residual

Toda la roca está convertida en suelo. La estructura del macizo y

la fábrica del material están destruidas. Existe un gran cambio de

volumen, sin embargo el suelo no ha sido transportado

significativamente.

V Completamente

meteorizada

Toda la roca está descompuesta y/o desintegrada como un

suelo. La estructura original del macizo aún se mantiene en gran

parte intacta.

IV Muy

Meteorizada

Más de la mitad de la roca está descompuesta y/o desintegrada

como un suelo. La roca fresca o decolorada se puede presentar

como colpas o testigos discontinuos.

III Moderadamente

meteorizada

Menos de la mitad de la roca está descompuesta y/o

desintegrada como un suelo. La roca fresca o decolorada se

puede presentar como colpas o testigos continuos.

II Levemente

meteorizada

La decoloración indica meteorización de la roca y en las

superficies de las discontinuidades. La roca en su totalidad puede

estar decolorada por la meteorización y puede estar

externamente algo más débil que en su condición fresca.

I Roca fresca

No presenta signos visibles de meteorización en la roca. Tal vez

una leve decoloración en las superficies de las discontinuidades

mayores.

Tabla No. 7. Grado de Meteorización ISRM (1981) para descripción de sondeos.

Nota: Se hace la anotación que los parámetros de resistencia indicados en los

perfiles de perforación son capacidades obtenidas a partir del SPT, penétrometro

de bolsillo y veleta producto del trabajo de campo y son una base para el análisis

de las propiedades mecánicas del suelo, por tal motivo, con el fin de obtener la

capacidad portante a través de métodos convencionales (Skempton, Terzagui,

Vésic o Meyerhof, entre otros) se complementó la información de resistencia

(cohesión y ángulo de fricción interna) con ensayos de compresión y corte

directo.

4.3. Ensayos de Laboratorio

Con el fin de caracterizar las propiedades de las muestras de suelo recuperadas y

determinar parámetros de resistencia, asimismo, teniendo como referencia los

registros de campo de los sondeos se planteó un programa de ensayos de

laboratorio que contempló:

- Humedad Natural w (%) – I.N.V E 122-07

- Límites de consistencia y/o Atterberg (I.N.V.E 125-126-07).

- Peso Unitario Húmedo y Seco (γ) – ASTM D4943.

- Granulometría sobre muestras lavadas en tamiz No 200 (I.N.V E 123-07)

- Resistencia a compresión simple por medio del penetrómetro manual o de

bolsillo (ASTM D-1558).

- Compresión inconfinada para suelos cohesivos (I.N.V E 152-07)

Nota (1): Todas las muestras se identificaron visualmente en el campo y en

laboratorio durante el proceso de secado y extendido de las muestras (I.N.V. E

102-07) con el fin de verificar el estado y variación de ellas con el clima en cuanto

a resistencia y color, asimismo, sobre un número representativo de ellas se

realizaron los ensayos antes mencionados.




25 PR003-2014-ES013


Nota (2): Los resultados de Resistencia al corte no drenado de los diferentes

estratos de suelos se obtuvieron con base en los ensayos de campo de

Penetración Estándar (SPT), penetrómetro manual y de Compresión Inconfinada

en laboratorio, teniendo en cuenta las curvas de esfuerzo vs deformación y de

correlaciones con los números de golpes del SPT.

Nota (3): Con los resultados de los ensayos en campo y laboratorio y la

clasificación del suelo por el Sistema Unificado de Suelos (SUCS) se determinaron

familias predominantes de materiales en el subsuelo para los cuales se obtuvieron

valores de resistencia y deformabilidad con el fin de establecer un

comportamiento de suelo y con base en estos parámetros definir el tipo y

profundidad de cimentación.

Nota (3): Todos se realizaron bajo especificaciones contempladas en las Normas

INVIAS, ASTM y NTC.

Tabla No. 8: Tipo y cantidad de ensayos realizados

En el Anexo No. 1 (Ensayos de Laboratorio) se presenta los resultados de los

ensayos de laboratorio efectuados para cada sondeo.

SONDEO

No. 1

SONDEO

No. 2

SONDEO

No. 3TOTAL

Granulometría en seco (I.N.V E 123-13) 5 5 4 14

Límites Líquido (I.N.V.E 125-13) 5 5 4 14

Límites Plástico (I.N.V.E 126-13) 5 5 4 14

Peso Unitario Húmedo y Seco (γ) – ASTM D4943 4 5 2 11

Lavado en tamiz No 200 (I.N.V E 123-13) 5 5 4 14

Penetrómetro manual (ASTM D-1558) 8 7 7 22

Compresión inconfinada (I.N.V E 152-13) 2 2 1 5

ENSAYOS DE

DEFORMABILIDADHumedad Natural w (%) – I.N.V E 122-13 4 5 2 11

TIPO DE ENSAYOS

ENSAYOS DE

RESISTENCIA

ENSAYOS DE

LABORATORIO




26 PR003-2014-ES013


4.4. Caracterización Geotécnica

4.4.1. Registros de Sondeos

El perfil estratigráfico corresponde a nivel superficial una capa vegetal la cual ha

sido desmontada en las zonas donde se ubicaran los sondeos. Subyacente a este

nivel, se encuentra un depósito sedimentario residual compuesto por estratos de

suelos finogranulares Limo elástico de color grisáceo con vetas café, con

oxidaciones marrón oscuro, presencia de arcillas y materia orgánica, consistencia

media y plasticidad media. Estos materiales clasifican de acuerdo al Sistema USC

como material tipo MH.

En los sitios de exploración se identificaron suelos que corresponden al mismo

origen y formación geológica Depósitos de Vertiente (Qdv), asimismo, analizando

los perfiles estratigráficos encontrados para cada uno de los sondeos, se aprecian

estratos comunes que bajo condiciones geotécnicas pueden considerarse

estratos similares, en busca de realizar una generalización de comportamientos

que permita definir perfiles geotécnicos de análisis. No se observaron problemas

de inestabilidad ni fallas locales y/o regionales que pudieran modificar las

características físico-mecánicas que presenta actualmente el subsuelo.

A continuación se presenta una descripción detallada de las propiedades

geotécnicas encontradas en cada uno de los estratos característicos de la zona

de análisis, para diferentes profundidades, donde se visualiza la variación de los

parámetros físicos y mecánicos

Nota: Los niveles de cada punto se tomaron con GPS por parte del personal

técnico, las cuales corresponden a cotas reales.

4.4.2. Estados físicos del suelo

Las propiedades o estados físicos permiten clasificar el suelo dentro de sistemas

de clasificación comúnmente empleados en la práctica ingenieril, así como

determinar ciertos parámetros numéricos que permiten inferir el comportamiento

geotécnico del material.

Para clasificar los materiales encontrados según el sistema USC, es necesario llevar

a cabo ensayos de lavado sobre el tamiz No. 200 y límites de consistencia. Si bien,

la proporción de partículas finas (pasa Tamiz No. 200) entrega una primera

aproximación a la identificación del suelo, se hace necesario conocer la

susceptibilidad al cambio volumétrico del material en presencia de agua y de

cierta manera aproximarse al cambio de propiedades mecánicas también en

presencia de agua.

Es posible aproximarse a esa susceptibilidad al emplear unos índices derivados de

la agronomía por Atterberg, y cuyos métodos de ejecución y de interpretación

fueron mejorados por Casagrande, que definen la consistencia del suelo en




27 PR003-2014-ES013


función del contenido de agua, a través de la determinación de humedad, lo

que permite identificar la denominada plasticidad del suelo.

Al respecto, Atterberg definió tres límites:

- Límite de retracción (LC): Separa el estado de sólido seco a semisólido.

- Límite plástico (LP): Separa el estado semisólido del plástico.

- Límite líquido (LL): Separa el estado plástico del semilíquido.

De los valores numéricos de estos límites se derivan algunas relaciones

matemáticas denominadas Índices, entre los cuales se encuentran el Índice de

Plasticidad (IP), y el Índice de Liquidez (IL). El primero de los anteriores corresponde

al intervalo de humedades en el cual el material se comporta como un material

plástico, su fórmula de cálculo es:

IP = LL - LP.

Terzaghi en 1936 propuso una útil relación entre la humedad natural y los límites

de Atterberg (líquido y plástico) para determinar el comportamiento de un suelo

al remoldeo, la cual se denominó Índice de Liquidez (IL).

Donde; IL: Índice de liquidez, W: Humedad natural, IP: Índice de Plasticidad

Según la fórmula anterior puede anotarse que para un suelo que tiene la

humedad natural igual a su límite plástico el índice de liquidez es cero y para un

contenido de humedad igual al límite líquido el índice es igual a 1. Con esto se

puede concluir lo siguiente:

IL < 0 El suelo tendrá un comportamiento frágil

0 < IL <1 El suelo se comportará como un material plástico

IL > 1 El suelo se convertirá en un líquido muy viscoso

Con lo anterior se puede anotar que un suelo con un comportamiento aceptable

para soportar una construcción de un cimiento debe tener un índice de liquidez

(IL) cercano a cero y nunca cercano a 1.

De igual manera se hace la anotación que la plasticidad del suelo, es una

consecuencia de los componentes minerales del suelo, esto es, en los suelos

finogranulares su comportamiento físico se encuentra gobernado por su

mineralogía, entre otros factores de su historia geológica.

Contrario a lo que pasa a estos suelos, el comportamiento de los suelos

granulares, es decir, aquellos en los cuales la mayor parte de las partículas tienen




28 PR003-2014-ES013


un tamaño mayor a 0.075 mm (Tamiz No. 200), no está influenciado por la

mineralogía de los componentes finos, lo que sí ocurre con los suelos

finogranulares como se indicó anteriormente.

4.4.2.1. Límites de Consistencia

En el sitio de estudio predominan materiales finos de composición arcillosa con

presencia de arenas. Para estos materiales, el contenido de humedad se

encuentra entre el 33 y 67% en los estratos inferiores, en los estratos más

superficiales el contenido de humedad llegó al 95%, de igual manera se

determinó que el límite líquido varía entre 40% al 64% aproximadamente en los

estratos inferiores, en los estratos más superficiales el límite líquido varía entre 76%

al 126% aproximadamente y el límite plástico entre valores 30% a 45% en los

estratos inferiores y en los estratos inferiores entre 57% y 83%, parámetros que se

pueden decir se encuentran entre el rango de valores acordes a la tipología del

suelo.

Figura No. 9. Carta de Plasticidad de Casagrande para materiales

encontrados en el área de estudio.

En cuanto al Índice de Plasticidad (IP) se aprecia que tiene un comportamiento

estable homogéneo desde la profundidad de 1.00 m., donde su valor aumenta

con la profundidad. Los valores en general para el índice de plasticidad se

encuentran entre 5,0 y 43,0 en promedio, para un plasticidad media.

CH




29 PR003-2014-ES013


Tabla No. 10: Limites de consistencia y Plasticidad.

Para el Índice de Liquidez (IL) también se observa que se presentan valores

homogéneos con la profundidad, partiendo de un valor promedio de 0.19, y

llegando hasta valores superiores hasta 1.52, con lo que podemos analizar que el

terreno Limoso del perfil estratigráfico se comportará como un material frágil a

plástico con un comportamiento mecánico de malo a aceptable y una

capacidad de drenaje semi impermeable para soportar la construcción de los

cimientos, por lo que recomendamos la realización de un mejoramiento para el

manejo de las aguas subterráneas y superficiales en el nivel de cimentación antes

de la colocación de las estructuras de la cimentación.

4.4.2.2. Nivel Freático del agua

Hecha la exploración se pudo establecer que en uno de los sondeos realizados se

encontró el nivel freático a 1.5 mts de profundidad, se hace la anotación que la

exploración se realizó en época de bajas lluvias.

4.4.2.3. Características Granulométricas

Para la presente caracterización se hace énfasis en el contenido de suelos

gruesos (Gravas y Arenas) y suelos finos. Para los suelos finogranulares el tamaño

de gravas se encuentra entre el 1.0% y 5.0%, para la fracción del tamaño de

arenas se encuentra entre el 4.0% y 23.0% y el contenido de finos entre un 66% y

95%.

De acuerdo a los resultados antes expuesto, en general se puede apreciar que el

contenido de finos es mayor al 70%, lo que permite establecer que en el área de

influencia del proyecto predominan materiales finogranulares de composición

principal limosa, es decir, que su comportamiento se encuentra gobernado por la

fracción fina.

4.4.2.4. Peso Unitario (γ)

Los materiales identificados durante la exploración geotécnica son

fundamentalmente finos, y la masa unitaria o peso unitario (γ) de las muestras

analizadas tiene un comportamiento muy homogéneo en el perfil explorado con

un valor promedio de 1.68 Ton/m2 en el estrato de cimentación, causado por la

normal consolidación de los estratos de suelo y la presencia de una muestra de

suelo homogénea en el perfil estratigráfico explorado.




30 PR003-2014-ES013


4.4.3. Resistencia a la Compresión

Para el sitio de estudio se realizaron ensayos de compresión no confinada (Qu),

cuyos valores de resistencia se encuentran entre 0.98 a 1.80 kg/cm2 con un valor

promedio de 1.44 kg/cm2.

De igual forma, con base en la información de resistencia tomada de los

resultados de campo mediante el penetrómetro manual y a los resultados

obtenidos del cálculo de a partir del SPT (Ver Anexo 2), se obtuvo que la

resistencia al corte no drenada (Cu) se encuentra aproximadamente entre 0,49

kg/cm2 a 0.9 kg/cm2 para los estratos superiores y hasta valores de 0,74 kg/cm2 en

promedio para los estratos subyacentes.

Como es típico de los suelos normalmente consolidados se obtiene valores

ligeramente inferiores en las capas superficiales, es decir el parámetro va

aumentando con la profundidad. De acuerdo con los valores obtenidos de

resistencias al corte drenadas se puede clasificar la consistencia del material

como de consistencia media a firme.

De acuerdo a los parámetros elásticos típicos de suelos de la siguiente tabla y de

los ensayos de laboratorio de compresión inconfinada, podemos analizar que el

módulo elástico de Young que se presenta en el perfil estratigráfico se encuentra

aproximadamente entre 6.0 a 9.0 Mpa para arcillas de consistencia media.

Tabla No. 11: Módulo de Young para suelos.

4.4.4. Resistencia a la Penetración Estándar (SPT)

Se tomó como referencia el número de penetración estándar N obtenida en

campo. Para los materiales finos, los valores de N se encuentran entre 5 y 39

golpes/pie. De acuerdo a lo anterior, se puede decir que la consistencia de estos

materiales varía de media a muy firme.




31 PR003-2014-ES013


4.5. Propiedades Geomecánicas del perfil de suelo

4.5.1. Parámetros de Resistencia al Corte

La determinación de los parámetros de resistencia al corte (Cohesión c’ y ángulo

penetración estándar SPT y compresión inconfinada, para los diferentes

materiales encontrados en cada sondeo.

Los resultados del ensayo del SPT fueron corregidos para tener en cuenta en

confinamiento y la energía promedio aplicada, de acuerdo con la siguiente

expresión:

equiv), se emplearon

las siguientes expresiones:

equiv,

siguiendo la metodología propuesta por González A. J. (1999) que consiste en graficar puntos (σv’ Vs τ) en planos de Mohr-Coulomb, donde los coeficientes

obtenidos en una regresión lineal, corresponden a los parámetros geomecánicos

efectivos buscados.

Asimismo, a partir de los resultados obtenidos en el ensayo de compresión

inconfinada y algunas correlaciones establecidas con el valor de N de campo, es

posible determinar la Cohesión no drenada Cu de los materiales finos. Para el

caso del SPT, se utilizó la correlación propuesta por Stroud (1974)

4.5.2. Parámetros de Compresibilidad

La determinación de los parámetros de compresibilidad se realizó a partir de los

resultados obtenidos en campo y correlaciones. A continuación se presenta un

resumen de los parámetros encontrados:

Índice de compresibilidad (Cc): 0.273

Índice de Expansibilidad (Cs): 0.078

Relación de vacíos inicial (eo): 1.05 - 1.36




32 PR003-2014-ES013


4.5.2.1. Potencial Expansivo

Basados en las propiedades físicas de suelo antes expuestas (Límite líquido e

Índice de Plasticidad) se realiza una clasificación preliminar del potencial de

expansión del suelo, la cual nos proporciona una idea del comportamiento del

suelo especialmente en presencia del agua y si se mantiene en periodos

prolongados.

Tabla No. 12: Clasificación de suelos expansivos según NSR-10

Con base en la anterior clasificación, se observa que los resultados obtenidos de

las pruebas realizadas a las pruebas recuperadas de suelo, se encuentran en el

rango de Potencialidad de Expansión Muy Alto.

Los valores de humedad de equilibrio (%) se estimaron de acuerdo con la

ecuación contemplada en el Capítulo H de la NSR-10, el cual tiene en cuenta el

valor del límite líquido (Humedad Equilibrio = 0.47*LL+3.6), asimismo, los

porcentajes de expansión probable se determinaron con correlaciones

propuestas por Woodward y Lungred.

De los valores obtenidos con las correlaciones referenciadas anteriormente,

podemos establecer que el suelo identificado presenta contenidos de humedad

superiores a la humedad de equilibrio en toda la profundidad explorada.

Por tal motivo, de acuerdo a su potencial expansivo estimado anteriormente

(medio a alto), a los cambios volumétricos que se puedan llegar a generar en

caso de que se encuentre en contacto directo con el agua por periodos

prolongados, se podrían generar incrementos de la masa de suelo y posiblemente

afectar las estructuras a proyectar, por lo que se recomienda realizar un

adecuado manejo adecuado para la recolección y evacuación de aguas lluvias

y de escorrentía, y así evitar la saturación del subsuelo.

La Expansión Probable arrojó valores entre 1% y 19% aproximadamente, con

presiones de expansión de máximo 4,67 Ton/m2. (Ver Anexo No. 1 – Perfil

Estratigráfico y Ensayos de Laboratorio)

4.6. Valores de Sismicidad y Parámetros Sismoresistentes NSR-10

De acuerdo a lo contemplado en el Capítulo A.2 de la NSR-10 (Zonas de

Amenaza Sísmica y Movimientos Sísmicos de Diseño) y la localización geodésica

del proyecto, para efectos del diseño sísmico de las estructuras previstas a

continuación se presenta la caracterización sísmica del sitio:




33 PR003-2014-ES013


4.6.1. Movimientos Sísmicos de Diseño (Capítulo A.2.2 de NSR-10)

- Coeficiente aceleración horizontal pico efectiva, para diseño (Aa) : 0.15

- Coeficiente velocidad horizontal pico efectiva, para diseño (Av) : 0.20

4.6.2. Zonas de Amenaza Sísmica (Capítulo A.2.3 de NSR-10)

Las estructuras que hacen parte integral del proyecto objeto del presente estudio,

se localizan en una Zona de Amenaza Sísmica Intermedia.

Tabla No. 13: Apéndice A-4 NSR-10

4.7. Nivel de Fundación

De acuerdo al tipo de perfil estratigráfico encontrado en la zona del proyecto y

teniendo como referencia tanto el tipo de construcción como la magnitud de las

cargas máximas generadas sobre el suelo portante que son de aproximadamente

5,0 Ton por columna, se define el nivel de cimentación a la profundidad de 2.50

metros para la estructura de la torre convencional de 40 metros de altura y de

mínimo 0,80 m. para el cerramiento, medidos a partir del nivel final del terreno

(Para los niveles de cimentación del cerramiento se recomienda realizarlos de

acuerdo a la topografía del lote de terreno).

Nota: Si una vez alcanzada la profundidad recomendada de cimentación se

encuentran materiales objetables de baja resistencia y/o materia orgánica es

necesario retirarla en su totalidad y remplazarla por material seleccionado

debidamente compactado.

Nota (1): Para la cimentación superficial se recomienda que sea rígido, con el fin

de que sus deformaciones totales sean pequeñas o despreciables (No se

recomienda cimientos flexibles), de igual manera, se recomienda que el espesor

mínimo de la zapata sea de 50 cm.

Nota (2): De acuerdo a los resultados obtenidos del trabajo de campo y

laboratorio donde se observa que el perfil estratigráfico se encuentra conformado

por suelos residuales de baja a mediana capacidad portante, se recomienda la

DESCRIPCIÓN NOMENCLATURA VALOR

Municipio de La Estrella Código 5380

Zona de Amenaza Sísmica (Apéndice A-4) - Intermedia

Coeficiente aceleración horizontal pico efectiva, para diseño (Apéndice A-4) Aa 0,15

Coeficiente velocidad horizontal pico efectiva, para diseño (Apéndice A-4) Av 0,2

Coeficiente aceleración horizontal pico efectiva, para seguridad limitada (Apéndice A-4) Ae 0,13

Coeficiente aceleración horizontal pico efectiva, para umbral de daño (Apéndice A-4) Ad 0,07

Tipo de perfil de suelo (Tabla A.2.4-1) - D

N60 50 > N60 ≥ 15

Su (kg/cm2) 1 > Su ≥ 0.5

Coeficiente de amplificación aceleración períodos cortos, debida a los efectos de sitio Fa

coeficiente de amplificación aceleración para períodos intermedios, debida a los efectos de

sitioFv

Grupo de Uso (Edificaciones Indispensables) - IV

Coeficiente de Importancia I 1,5

Movimientos Sísmicos de Diseño (A.2.2)

Efectos Locales (A.2.4)

Perfiles de suelos rígidos que cumpla con cualquiera de las dos (2) condiciones




34 PR003-2014-ES013


colocación de un mejoramiento mediante la construcción de un colchón en

recebo sobre las cuales podrán apoyarse las cargas.

4.8. Alternativas de Cimentación

Para la cimentación se presenta una alternativa de cimentación superficial tipo

zapata aislada cuadrada de mínimo 1,50 m x 1,50 m por cada lado.

4.8.1. Cimentación Cerramiento:

Para la cimentación del cerramiento se recomienda un cimiento superficial tipo

corrido, en viga en concreto en su perímetro con un ancho mínimo de 30 cm.

4.8.2. Cimentación Placas:

Para la cimentación de las placas se recomienda un cimiento con viga en

concreto ciclópeo tipo corrido en sentido longitudinal y transversal con un ancho

mínimo de 0.30 m., y placa de contrapiso de espesor mínimo de 20 cm.




35 PR003-2014-ES013


5. EVALUACIÓN Y ANÁLISIS DE CAPACIDAD PORTANTE Y RESISTIVIDAD

5.1. Capacidad Portante

Para determinar el comportamiento de resistencia del suelo donde se cimentará,

se consideró la profundidad de fundación y su forma geométrica, donde se

examinaron diferentes anchos de cimientos con sus respectivas relaciones

Ancho/Largo (B/L) de nivel de cimentación, de igual manera, se tuvo en cuenta

el número de golpes necesarios para hincar 15 cm. (6”) tres (3) veces

consecutivas hasta penetrar 45 cm. ó 1.5 pies por medio del muestreador de

cuchara partida.

De acuerdo con el N (golpes/pie) se puede obtener parámetros tales como el

ángulo de fricción interna del suelo y la densidad relativa.

N (golpes/pie)

Número de

Penetración estándar

Angulo de fricción

interna (grados)

Densidad relativa

aproximada

Dr (%)

0 – 2 15 – 20 0 – 5

3 – 4 21 – 23 5 – 20

5 – 8 24 – 28 20 – 30

9 – 15 29 – 35 30 – 60

16 – 30 36 – 40 60 – 80

30 – 40 41 - 45 80 – 95

Debido a que el número de golpes promedio en los tres (3) sondeos para la

profundidades superiores a 2.0 m, está comprendido en un rango de 16 y 39 N (golpes/pie), y a los resultados obtenidos del cálculo de a partir del SPT (Ver

Anexo 1), podemos decir que el perfil de suelo se correlaciona con un ángulo de fricción interna de 27 y 45 y una Densidad Relativa de Dr=65% o superior.

De igual manera, para el análisis de la capacidad portante del suelo se

emplearon los siguientes parámetros de cálculo:

Suelo portante de comportamiento principalmente cohesivo

(c = 0.25 Ton/m2). Ángulo de fricción interna de 29 en promedio.

La ubicación del nivel freático se encuentra a 1.50 metros, el cual fue

detectado solamente en uno de los sondeos de en la exploración.

Peso unitario húmedo del suelo portante γ = 1.68 Ton/m3

Utilizando las formulaciones propuestas por MEYERHOF se realizaron los análisis de

capacidad de carga admisible para soluciones superficiales, así se obtuvieron

para condiciones críticas de los valores a la profundidad de cimentación.




36 PR003-2014-ES013


Nota: Es de anotar que el presente estudio establece que la capacidad portante

del suelo de fundación es variable y depende de la forma geométrica del

cimiento y de su altura de desplante. De igual manera se debe tener en cuenta

que las profundidades de cimentación y áreas de cimentación dadas en el

presente estudio, corresponden a los requerimientos mínimos de capacidad

portante del suelo de fundación, sin embargo, el ingeniero estructural podrá

incrementar estas longitudes con el fin de cumplir con los requerimientos

estructurales a que haya lugar para el diseño de los elementos que componen el

proyecto.

5.2. Calculo Capacidad Portante (Ton/m2)

Con miras a determinar las características geotécnicas más relevantes del sistema

de cimentación, se llevó a cabo un análisis de capacidad de soporte del

subsuelo. De acuerdo con el nivel de cargas y la forma de distribución de las

mismas, se definen cimientos superficiales para los elementos de apoyo de la

estructura propuesta.

Asimismo, con el fin de determinar el comportamiento de resistencia del suelo de

fundación, fueron llevados a cabo los análisis de capacidad portante mediante

la ecuación general de capacidad de soporte propuesta por Meyerhof (1.963),

en la cual se tienen en cuenta los factores de corrección por forma, profundidad

de cimentación, nivel freático y excentricidad e inclinación de la carga.

En el siguiente Anexo 2 (Cálculo de Capacidad Portante) se encuentra la

capacidad portante, la cual se halló para varias profundidades y anchos usando

la resistencia obtenida en terreno mediante el método de SPT y ensayos de

laboratorio, con un factor de seguridad de FS=3.0 obtenemos los siguientes

valores:

Cimentación torre convencional (Condiciones Normales)

q adm = 15,0 Ton/m2, considerando un factor de seguridad F.S = 3.00; y

asentamientos elásticos inmediatos estimados del orden de 1.6 cm y de

5.715 cm de asentamientos por consolidación para cimientos cuadrados

de ancho 1.50 m., relación B/L de 1, por columna (Ver memoria de

cálculo).

Cimentación torre convencional (Condiciones Extremas)

q adm = 9,0 Ton/m2, considerando un factor de seguridad F.S = 3.00 (Ver

memoria de cálculo).

Cimentación cerramiento

q adm = 5,0 Ton/m2, considerando un factor de seguridad F.S = 3.00, para

lo cual se realizó un análisis de capacidad de soporte para cimiento

corrido con un ancho mínimo de 0.50 m.




37 PR003-2014-ES013


Nota (1): Analizando los valores obtenidos anteriormente, se consideran los niveles

de asentamiento adecuados para el tipo y forma de carga aplicada al suelo, de

igual manera, se puede decir que el suelo de fundación se comportará de

manera adecuada frente a las cargas de la que será objeto debido al proyecto

a desarrollarse, siempre y cuando se mantengan las condiciones de diseño

establecidas en el presente estudio.

Nota (2): Los análisis y chequeo de resistencia contra vuelco para la torre, deben

ser verificados por el diseñador estructural.

5.3. Análisis de Asentamientos

Teniendo en cuenta el tipo de suelo, se calcularon los asentamientos inmediatos

mediante teoría elástica según la propuesta Timoshenko y Gudier, (1951), de

acuerdo con la siguiente ecuación:

Se = [ qoB / 2Es ] ( Aø1 - Bø2 ); Df = 0 y H = α (Harr, 1966)

Donde;

Los resultados de los estimativos de asentamientos se pueden observar en el

Anexo 3. Cálculo de asentamientos, para varias profundidades y anchos usando

la resistencia obtenida en terreno.

5.4. Potencial de licuefacción para el tipo de suelo encontrado (Capítulo H.7.

NSR-10)

Debido a que el perfil estratigráfico que presenta N (Penetración) mayores a 5

golpes/pie y a su comportamiento principalmente cohesivo, se descarta la

susceptibilidad a licuación del depósito de suelos estudiado.

q0 = presión de contacto en la superficie debido al cimiento.

B' = Ancho del cimiento.

m = Número de esquina relacionada al cimiento, según lo siguiente:

m = 1 para asentamiento calculado en una esquina

m = 2 para asentamiento calculado en la mitad de un lado

m = 4 para asentamiento calculado en el centro del cimiento

E s , n = Parámetros elásticos del suelo mencionados anteriormente.

I i = Factores de influencia, los cuales dependen de L'/B', H, relación de Poisson y la profundidad de desplante D.




38 PR003-2014-ES013


5.5. Resistividad del suelo (Ω·m)

Con el presente estudio se pretende determinar la resistividad del suelo en el área

donde se desarrollará el proyecto, con el fin de determinar la localización del

sistema de puesta a tierra de los equipos.

Definiciones

Resistividad: Se le llama resistividad al grado de dificultad al paso de la

corriente eléctrica por un material. Se mide en ohmios por metro (Ω·m, a

veces también en Ω·mm²/m).

Punto de Exploración: Punto geográfico sobre la superficie del suelo donde

se hacen las mediciones de resistividad.

Orientación: Dirección sobre la superficie del suelo en la que se hace la

exploración.

Método de Medición de Resistividad del suelo: El método de medición de

resistividad propuesto aquí es el método WENNER basado en un modelo de

dos (2) capas y soportado en las normas ANSI/IEEE Std 81-1983 y ANSI/IEEE

Std 80-1986.

Telurómetro: Equipo utilizado para medir la resistividad del suelo.

Resistividad Aparente: Valor en Ω·m que se obtiene utilizando el método

WENNER y que relaciona la resistividad con la separación entre electrodos.

La ecuación es:

La ecuación exacta para el cálculo es:




39 PR003-2014-ES013


Dónde:

ρ : Es la resistividad aparente Ω·m.

a : Distancia de separación de los electrodos en metros.

B : Profundidad de enterramiento de electrodos en metros.

R : Valor de resistencia medida por el telurómetro en Ω.

Sin embargo, cuando b es muy pequeño comparado con a, se tiene la siguiente

expresión:

Ra***2

Capa: Parte de suelo que tiene propiedades eléctricas similares.

Metodología

Para determinar la resistividad del suelo en el área solicitada se empleó la

siguiente metodología:

Identificación del sitio al explorar: Con base a la información suministrada

por el cliente se identificó el sitio de la exploración.

Localización de los puntos de exploración: Una vez identificado el sitio de

exploración se ubicaron los puntos de exploración teniendo la

configuración del área, las instalaciones existentes y las restricciones de

exploración (elementos metálicos en el terreno, espacio, corrientes

parásitas).

Orientación de exploración: Por cada punto de exploración se realizaron

dos (2) orientaciones perpendiculares en las cuales se hicieron las

mediciones.

Toma de lecturas: Se hicieron toma de lecturas para separación de

electrodos entre 1.0 m. hasta 5 m. Por cada separación se hicieron dos (2)

mediciones.

Determinación final de la Resistividad: Con los datos que se obtuvieron en

la simulación se realizó un análisis estadístico de la muestra para determinar

el valor de la resistividad de la primera y segunda capa del suelo.

Análisis de resultados: Por cada lectura se calculó el valor promedio y

utilizando la fórmula para la resistividad aparente se calculó para cada

separación de electrodos.




40 PR003-2014-ES013


5.5.1. Recursos

Los recursos utilizados para el análisis de resistividad del suelo fueron los siguientes:

Recursos humanos:

Ingeniero electricista experto en mediciones de resistividad

Equipos:

Telurómetro Digital Marca HT (Geo 416).

Cuatro (4) picas de hierro para medición.

Cuatro (4) rollos de cable (Negro, verde, rojo y azul)

Cuatro (4) pinzas tipo caimán (Negro, verde, rojo y azul)

GPS marca GARMIN OREGON.

Cinta métrica

Medio de transporte

5.5.2. Resultados

En el área destinada para el proyecto, para el análisis de resistividad se hicieron

dos (2) exploraciones cada una con dos (2) orientaciones y cada una hasta dos

(2) lecturas y dos (2) mediciones por cada lectura. En la siguiente tabla se

presenta los resultados de la simulación para cada una de las exploraciones:

Figura 10: Datos obtenidos en campo, ensayo de resistividad.




41 PR003-2014-ES013


Tabla No. 17: Datos obtenidos de campo (Telurómetro)

5.5.3. Conclusiones y Recomendaciones

Los valores de resistividad para el tipo de suelo explorado se encuentran en

promedio en 171,63 Ohm – m., donde se observa que el valor de resistividad

específica (ρ) varía de acuerdo a la profundidad.

Se recomienda utilizar un mejoramiento de suelo artificial para puestas a tierras

con las siguientes características: preferiblemente una resistividad inferior a 1 Ω.m

y un pH entre 7 y 9. Debe absorber y retener la humedad (higroscópico), tener un

bajo nivel de corrosión, bajo nivel de lixiviación y alta estabilidad, alta

temperatura de fusión, no debe ser tóxico, ni contaminar el medio ambiente.

Figura No. 11: Perfil estratigráfico Resistividad aparente.

EXPLORACIÓN ORIENTACIÓN (Ω.m) - m Profundidad "D" (m)

1 1 149,00 1,00

1 2 149,00 1,00

2 1 162,00 2,00

2 2 164,00 2,00

3 1 175,00 3,00

3 2 173,00 3,00

4 1 201,00 4,00

4 2 200,00 4,00

171,63 2,50

20,20 1,20

407,98 1,43

PROMEDIO

DESVIACIÓN ESTÁNDAR

VARIANZA




42 PR003-2014-ES013


6. ANÁLISIS DE INGENIERÍA

Luego de haber realizado la exploración del subsuelo, hechos los ensayos de

laboratorio y analizado la información se puede decir:

El depósito sobre el cual es apta la cimentación para la estructura,

corresponde a un suelo con parámetros físicos como peso unitario húmedo

de aproximadamente 1,68 Ton/m3, el cual corresponde a un Limo elástico

de color grisáceo con vetas café, con oxidaciones marrón oscuro,

presencia de arcillas y materia orgánica, consistencia media plasticidad

media, y se clasifica de acuerdo al Sistema USC como material tipo MH.

Hecha la exploración se pudo establecer que en uno de los sondeos

realizado se detectó el nivel freático a 1.5 metros de profundidad, se

puede deber a que a una distancia aproximada de 30 metros del sitio

donde se realizó la exploración cruza una quebrada.

Es probable que puedan aparecer filtraciones de agua, provenientes de la

escorrentía superficial, en tal caso y una vez hechos las excavaciones, se

deberán proyectar filtros perimetrales, para recoger el agua y evitar

subpresión.

El valor de capacidad portante varió en torno a 9,0 a 15,0 Ton/m2, en el

área cercana a donde se cimentará, dependiendo de la relación B/L del

cimiento y su profundidad.

Cimentación estructura

Cota de Cimentación: -2.50 m

Cimiento superficial tipo zapata aislada cuadrada de 1,5 m. por cada

de lado.

Capacidad portante Condición Normal: 13,0 Ton/m2.

Capacidad portante Condición Extrema: 9,0 Ton/m2.

Asentamientos inmediatos esperados: 1.9 cm.

Asentamientos inelásticos esperados: 6.8 cm.

Recomendaciones: Mejoramiento en recebo.

La altura máxima o crítica posible del terreno sin contención, que es

también la máxima profundidad posible de la grietas, se encuentra dada por la expresión Hcrítica = 2Cu / ϒt, por lo que se recomienda no exceder

estos valores en las excavaciones con el fin de evitar inestabilidad en el

terreno.

Asimismo, recomendamos la ubicación de las estructuras o material de

excavación a una distancia mayor de 0.5H con respecto a obras cerca de

taludes, donde se deberá dejar previstos zanjas de coronación en la

corona de la ladera con el fin de evitar futuras inestabilidades.




43 PR003-2014-ES013


Figura No. 12. Altura Crítica de un talud vertical en suelos cohesivos y grietas de tensión.

La losa de equipos irá apoyado en una capa de material granular de filtro

(Base Granular), de por lo menos 20 cm de espesor, la cual será

compactado como mínimo al 95% del Proctor Modificado. La losa llevará

el refuerzo que disponga el Ingeniero Calculista, pero como mínimo, el de

retracción y temperatura.

Para la parte visible del concreto de la cimentación, se recomienda que se

proyecte una pendiente hacia donde se pueda drenar e agua lluvia, con

el fin de evitar el aposamiento de agua en esta zona y se pueda afectar la

estructura metálica de la torre (oxidación).

A la par de las operaciones de alineación y nivelación, se deben realizar

trabajos para el acceso y realizar labores de limpieza de material sobrante

del área.

Los resultados de los análisis de capacidad de soporte y asentamientos se

consideran admisibles para las estructuras, sin embargo, conocidas las

características de resistencia del suelo de fundación, el ingeniero

estructural puede modificar dicha geometría, de acuerdo con sus

solicitaciones de carga y teniendo en cuenta las figuras de capacidad de

soporte presentadas y los asentamientos calculados.

Se recomienda realizar por parte del ingeniero estructural un análisis y

chequeo de resistencia contra el volcamiento para la torre, dado que la

incidencia de fuerzas de viento y/o fuerzas de sismo sobre la torre, podría

evolucionar en posibles fenómenos de fracturamiento y levantamiento en

las esquinas de la cimentación y por ende la disminución del área efectiva

de las misma.

Se recomienda que una vez construida la cimentación de la torre y antes

de instalarla, se realice una preconsolidación del terreno con una carga de

1,20 veces la carga de servicio proporcional transmitida por la torre en




44 PR003-2014-ES013


cada uno de los apoyos, mientras se desarrollan las demás actividades del

proyecto, con el fin con el propósito de acelerar el proceso de

consolidación del terreno y disminuir los asentamientos a largo plazo

(secundarios y terciarios).

Se recomienda que el ingeniero calculista diseñe vigas de amarre con una

altura no inferior a 0.25 m. con el fin de que la estructura se comporte de

manera monolítica y prever una rigidez suficiente para soportar

asentamientos diferenciales máximos de 1.5 cm., asimismo, y que las

dimensiones de las zapatas aisladas sean superiores a 1,0 m. por cada

lado.

Este tipo de suelo es catalogado de acuerdo a la norma sismo resistente

como de poca variabilidad.

Asimismo, dado que el perfil estratigráfico presenta valores de humedad

por encima de la humedad de equilibrio que generan incrementos en la

masa de suelo, entre otros, se hace necesario realizar un adecuado

manejo de agua de escorrentía superficial, aguas subterráneas por

cercanía a fuentes hídricas y de lluvias, y así evitar la saturación del suelo

que produzca la inestabilidad a largo plazo.




45 PR003-2014-ES013


7. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

Las excavaciones de las cimentaciones pueden realizarse manualmente y

no se prevé la necesidad de recurrir a entibados hasta una profundidad de Hcrítica = 2Cu / ϒt, sin embargo por seguridad, se recomienda el entibado en

toda la profundidad de la excavación, si se observa algún tipo de falla en

el perfil estratigráfico dado la presencia de suelos cascajosos.

Para la construcción de los cimientos se tendrá que excavar dejando una

pendiente hacia donde se pueda drenar agua lluvia o infiltrada y

posteriormente bombearla ya que las propiedades mecánicas pueden

disminuir de forma apreciable por humedecimiento del suelo, de igual

manera, donde sea necesario se deberá estabilizar el talud apuntalándolo

con parales metálicos apoyados sobre camillas y además se deberá

extraer el agua infiltrada con motobomba.

En general, los resultados muestran que cuando las capas de geotextiles se

colocan dentro de una profundidad igual al ancho de la cimentación,

estos incrementan la capacidad de carga – soporte de la cimentación

una vez se presentan los asentamientos elásticos inmediatos del suelo. Se

recomienda extender de una capa de polietileno de alta densidad en

toda el área sobre el recebo que soportara las cimentaciones.

Figura No. 13. Prueba de capacidad de carga de una cimentación cuadrada sobre arena suelta con

refuerzo geotextil; N=Número de capas de refuerzo (Guido y otros, 1985)




46 PR003-2014-ES013


Si en el momento de excavación se observa algún cambio en el perfil

estratigráfico, se recomienda llegando a la cota donde se proyecte la

cimentación por remplazo del relleno (Si el diseño de la celda portátil lo

requiere según especificaciones del fabricante), colocar una capa de

rajón de un espesor de unos 25 a 30 cm. (donde se presente áreas de

fallo), posteriormente tres (3) capas de recebo en un espesor no mayor a

los 15 cm. suelto para que compacto quede de 11 a 12 cm. como

máximo, el cual será compactado como mínimo al 95% del Proctor

Modificado. Para la colocación de estos materiales se recomienda realizar

un descapote mínimo de 0,50 m., de manera que se pueda retirar el nivel

con mayor contenido de material orgánico.

Cuando se usan piedras o rajón en el relleno, estas deben distribuirse

cuidadosamente y los intersticios entre ellos deben llenarse con material

más fino, tendiendo a formar una capa densa y compacta, donde en los

últimos centímetros no deben colocarse ni piedras, ni terrones que se

rompan fácilmente.

Este material de mejoramiento debe cumplir como mínimo, con un

desgaste inferior al 50%, material catalogado de buena gradación, índice

de plasticidad no mayor al 6%, tamaño máximo de 2”, límite líquido menor

de 30%, contenido de finos menor de 10%, (Pasa T200), de igual manera, los

materiales no podrán contener las piedras de tamaño superior a 10 cm., su

contenido de materia orgánica debe ser inferior al 3 % en peso y tendrá

como componentes esenciales grava, arena y un poco de arcilla. Este

material se denomina comúnmente recebo, caliche y zahorre.

Cuando el relleno se coloque sobre cualquier tipo de suelo existente, este

debe escarificarse lo suficientemente para obtener una adherencia

perfecta entre el suelo y el relleno. Se debe tomar las precauciones

necesarias para que el método de construcción adoptado no cause

esfuerzos indebidos a ninguna estructura y para evitar deslizamientos del

relleno sobre el terreno donde se coloquen.

La cimentación superficial tipo zapata aislada será construida sobre una

superficie limpia y libre de material indeseable (rellenos sueltos, capa

vegetal, materia orgánica etc.), a la que se deberá realizar una

preparación en concreto pobre de limpieza de 5 cm. de espesor cuya

relación este en proporción 1: 4 : 8.

El constructor deberá ejecutar todas las obras provisionales y trabajos que

sean necesarios para desaguar y proteger contra inundaciones la zona de

construcción.




47 PR003-2014-ES013


Con la evolución del tiempo se deberá realizar nivelaciones topográficas

para evaluar el proceso de asentamiento y acomodación del estrato

construido, de igual manera, durante la construcción de la cimentación, es

muy importante establecer un sistema de control geotécnico de

deformaciones y agrietamientos y dar aviso oportuno de cualquier

anormalidad.

Se recomienda realizar la construcción de cunetas o drenajes perimetrales

para la estructura con el fin de tener un control de las aguas de

escorrentía, y así proteger la cimentación, de igual manera, mantener baja

la presión del agua y disipar eventuales excesos dado la presencia de

arenas en el perfil estratigráfico.

En caso de evidenciarse algún indicio de inestabilidad del terreno en el

momento de las excavaciones, se deberá avisar a SIDYC INGENIERIA SAS,

con el fin de evaluar las obras de contingencia del caso.




48 PR003-2014-ES013


8. BIBLIOGRAFÍA

Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. Normas Colombianas

de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98.

Foundation Analysis and Design, Bowles 1988, Cuarta edición.

Microzonificación Sísmica Detallada de los Municipios de Barbosa,

Girardota, Copacabana, Sabaneta, La Estrella, Caldas y Envigado.

Consorcio MICROZONIFICACIÓN 2006.

Principles of Foundation Engineering, Braja M. Das 1995.

Mapa Geológico de Colombia, Esc. 1:2.800.000, Primera Edición,

2006, Instituto Colombiano de Geología y Minería, Ingeominas,

Servicio Geológico.




49 PR003-2014-ES013


9. ALCANCES Y LIMITACIONES

EL PRESENTE ESTUDIO SE REALIZO CON BASE EN LA INFORMACIÓN SUMINISTRADA,

DE ESTA FORMA SE PROYECTÓ EL ALCANCE TANTO DE LA EXPLORACIÓN COMO DE

LOS ENSAYOS DE LABORATORIO, POR LO CUAL SI SE PRESENTARA ALGÚN CAMBIO

EN LA PARTE ESTRUCTURAL O DE SUELOS, SÉ TENDRÁ QUE INFORMAR AL INGENIERO

GEOTECNISTA A FIN DE EVALUAR LA NUEVA SITUACIÓN.

LAS DIMENSIONES FINALES DE LA CIMENTACIÓN DE LA ESTACIÓN BASE Y DEMÁS

OBRAS, PROVENDRÁN DEL RESULTADO DE LOS ESTUDIOS ESTRUCTURALES

DEFINITIVOS, DE IGUAL MANERA, EL PRESENTE ESTUDIO SIRVE COMO HERRAMIENTA

FUNDAMENTAL PARA EL DISEÑO DEL INGENIERO CALCULISTA, MÁS NO CONLLEVA

LA GEOMETRÍA DEFINITIVA PARA LA FUNDACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS PROPUESTAS.

NOTA: LOS PLANOS DE CIMENTACIÓN PRODUCTO DE LAS RECOMENDACIONES

EXPUESTAS EN EL PRESENTE INFORME, SERÁN REVISADOS Y APROBADOS POR

NUESTRA EMPRESA. SIN DICHO VISTO BUENO LOS PLANOS NO TENDRÁN NINGUNA

VALIDEZ.

________________________________ ________________________________

ING. JULIÁN RENÉ CLAVIJO JOYA ING. OSCAR JAVIER PARDO MORENO

M.P. 25202- 133267 CND M.P. 25202- 133283 CND




50 PR003-2014-ES013


10. CARTA DE COMPROMISO TÉCNICO

Señores:

CURADURÍA URBANA Y/O OFICINA DE PLANEACIÓN

Ciudad

Yo JULIÁN RENÉ CLAVIJO JOYA Ingeniero Civil con Matrícula Profesional M.P. 25202

– 133267 CND y OSCAR JAVIER PARDO MORENO Ingeniero Civil con Matrícula

Profesional M.P. 25202 – 133283 CND, presentamos el Estudio de Suelos y

recomendaciones de Cimentación elaborado de acuerdo con el Reglamento

Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, Decreto 926 del 19 de

Marzo de 2010, para la instalación de una torre convencional de 45 m. de altura,

en el lote de urbano de la Calle 77 Sur No. 53-51, en el municipio de La Estrella,

Departamento de Antioquia. Declaro que asumo la responsabilidad por los

perjuicios que a causa de ellos pueda deducirse, siempre y cuando los

propietarios y el constructor se acojan a lo entregado en el presente informe.

Acepto y reconozco que la revisión efectuada por la Curaduría Urbana y/o

Planeación Municipal no constituye una aprobación del Estudio de Suelos, sino

una verificación del cumplimiento de la NSR-10.

Cordialmente,

________________________________ ___________________________________

ING. JULIÁN RENÉ CLAVIJO JOYA ING. OSCAR JAVIER PARDO MORENO

M.P. 25202- 133267 CND M.P. 25202- 133283 CND




51 PR003-2014-ES013


11. ANEXOS




52 PR003-2014-ES013


Anexo 1

Perfil Estratigráfico y Ensayos de Laboratorio




53 PR003-2014-ES013


Anexo 2

Cálculo de Capacidad Portante




54 PR003-2014-ES013


Anexo 3

Cálculo de Asentamiento




55 PR003-2014-ES013


Anexo 4

Propiedades de los Suelos usadas para este informe




56 PR003-2014-ES013





57 PR003-2014-ES013





58 PR003-2014-ES013


Anexo 5

Registro Fotográfico

Sondeo 1

Sondeo 2




59 PR003-2014-ES013


Sondeo 3

Muestras de in situ




60 PR003-2014-ES013


Anexo 6

Fotocopia Tarjeta Profesional


Es013 Med Colorquimica

Documents

Transcript of Es013 Med Colorquimica