IX. ANÁLISIS GEOTÉCNICOS:

En esta etapa de este estudio, se dedica a los aspectos geotécnicos basados

en los resultados de laboratorio y se analizan los siguientes puntos :

Se plantean dos opciones de cimentación que desde el punto de vista estructural

el ingeniero calculista podrá elegir entre:

o Sistema Estructural Muros portante usar Cimentación continua con una

viga T invertida de longitud infinita.

o Sistema estructural con pórticos: Zapatas aisladas cuadradas o

rectangulares de relación L/B<5

El recubrimiento de acero en la cimentación al contacto directo del suelo será

como mínimo 75 mm.

El ancho de mínimo de la cimentación estará de acuerdo con la NSR-10

X. PROFUNDIDAD DE DESPLANTE.

o La cimentación se recomienda desplantarla a nivel Df=-1.00

o El nivel de desplante debe garantizar no haber por debajo de él suelo

orgánico.

o Desplante medido a partir del nivel natural de terreno.

CLASIFICACION DE SUELOS

NSR-10 H.2.5 COHESIVOS O GRANULARES

GM, GC, GM-GC, SM, SC, SM-SC,SW,SW-SM

UCS PASA 200 WL% IP% CLASIFICACION H.2.5

SC 34.80 48.20 30.20 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

SC 28.70 32.90 13.60 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

SC 33.80 32.20 13.10 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

GC 32.40 41.60 25.40 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

SC 34.20 32.40 15.00 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

SC 28.10 32.80 16.90 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

SC 33.10 34.60 19.20 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

SC 39.50 47.50 31.90 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

SC 28.10 39.50 18.90 H.2.5.1.b : SUELO COHESIVO

XI. CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE.

Tomando un factor de seguridad de seis ( fs = 6 ) contra una falla por esfuerzo

cortante, obtenemos la presión de Contacto admisible:

Zapatas aisladas Cuadrada: 99 toneladas/m2

Zapatas aisladas Rectangular L/B=2: 90 toneladas/m2

Zapatas Longitud infinita L/B=10: 82 toneladas/m2

CAPACIDAD DE CARGA SKEMPTON

SUELOS COHESIVOS ARCILLLOSOS

Df = 1.00 m

s 1.94 ton/m3

F.S. 3.00

qu 82.60 ton/m2

u (Cuadrada) 297.36 ton/m2

permisible 99.12 ton/m2

u (Rectangular) 272.58 ton/m2

permisible 90.86 ton/m2

u (longitud infinita) 248.79 ton/m2

permisible 82.93 ton/m2

CORELACION qu vs K (SUELOS FINOS)

Criterio CRESPO VILLALAZ 1980

qu (Kg/cm2) = 8.28

Kv (Kg/cm3) = 31.66

Kh (Kg/cm3) = 11.31

ARENAS ARCILLOSAS --- DELGADO 1996

N = 92

qu (Kgcm2) 8.28

qu (Kgcm2) minimo 4.60

qu (Kgcm2) máximo 13.80

XII. ANALISIS DE ASENTAMIENTOS.

Con base a correlaciones se predice un asentamiento elástico con un valor de

0.035 cms por debajo del límite.

No se calculan asentamientos por consolidación dado que no haberse

adelantado los ensayos correspondientes.

METODO ELASTICO

TERZAGHI (1943)

CALCULO ASENTAMIENTOS INMEDIATOS

Zapata Cuadrada de relación L/B=1 - Asentamiento=0.035cms

TIPO DE CIMENTACION Zapata Cuadrada

Relacion de Poisson: 0.263

Modulo de Elasticidad (Ton/m2): Es 1500

Presion de trabajo (Ton/m2): q 99

Ancho cimentacion (m): B 1

Largo cimentacion (m): L 1

Penetracion Estandar (N): N 92

L/B: 1.00

Indice de influencia : Ip 0.56

Asentamiento probable (cms): i 0.035

RELACION DE POISSON Y MODULO EDOMETRICO

= 40.00º

Es (Ton/m2) = 1,500

Ko = 0.36

= 26.67

= 0.263

Eo (Ton/m2) = 1,847

Eo (KN/m2) = 18,470

mv (m2/Ton) = 0.000541

Módulo deformacion tangencial (Ton/m2) = 594

XIII. POTENCIAL DE COLAPSABILIDAD, EXPANSIBIDAD y LICUACION:

POTENCIAL DE COLAPSO:

Potencial de colapso (calificación):……………… BAJO.

RECOMENDACIÓN: Hacer control de humedad o aguas superficiales evitando la infiltración de

aguas lluvias. Impermeabilizar con revestimientos arquitectónicos (hacer Control de humedad).

COMPORTAMIENTO: Los suelos metaestables, son suelos no saturados que pueden sufrir

cambios volumétricos importantes al saturarse. Estos cambios pueden ser o no resultado de la

aplicación de cargas.

La cohesión y la humedad natural presente en estos suelos mitigan la metaestabilidad.

Gibbs y Bara ofrecen un criterio muy sencillo para evaluar el potencial de colapso partiendo

del razonamiento siguiente: un suelo que en estado no saturado que posea un volumen de

poros suficiente para que al saturarse, llegue a una humedad que alcance el Límite Líquido,

entonces tendrá características de colapsable.

Este último elemento, potencial de colapso, obliga al proyectista, o bien a limitar la “zona de

aceptación” de los Mapas de Resistencia, utilizando el criterio Gibbs y Bara, o bien a asegurar

que las propiedades establecidas en el diseño se podrán conservar y en ese sentido deberá ser

muy cauteloso al evaluar las condiciones particulares de hidratación: control de drenaje,

ubicación del nivel freático, condiciones estacionales y ambientales, etcétera, que pudieran

afectar la humedad del relleno a futuro. Al respecto pudiera acudirse al ahora muy extendido

uso de geosintéticos.

Muestra Densidad seca Limite Liquido Indice de Gibbs Colapsable

m1 1.823 32.90 1.40 No

m2 1.616 41.60 1.25 No

m3 1.752 34.60 1.37 No

CRITERIO DE LA NSR-10 - SUELOS COLAPSABLES

Se identifican como suelos colapsables aquellos depósitos formados por arenas y limos, en

algunos casos cementados por arcillas y sales (carbonato de calcio), que si bien resisten

cargas considerables en su estado seco, sufren pérdidas de su conformación estructural,

acompañadas de severas reducciones en el volumen exterior cuando se aumenta su humedad

o se saturan.

Se distinguen cuatro tipos principales de suelos colapsables:

a) Suelos aluviales y coluviales: Depositados en ambientes semi-desérticos por flujos

más o menos torrenciales, tienen con frecuencia una estructura inestable (suelos

metastables).

b) Suelos eólicos: Depositados por el viento, son arenas y limos arenosos con escaso

cemento arcilloso en una estructura suelta o inestable. Reciben el nombre genérico de

"loess" en las zonas templadas.

c) Cenizas volcánicas: Provenientes de cenizas arrojadas al aire por eventos recientes de

actividad volcánica explosiva, conforman planicies de suelos limosos y limo-arcillosos

con manifiesto carácter metastable.

d) Suelos residuales: Derivados de la descomposición in-situ de minerales de ciertas

rocas, son luego lixiviados por el agua y pierden su cemento y su sustento por lo cual

también terminan con una estructura inestable.

IDENTIFICACIÓN DE COLAPSABILIDAD: Se identifica la colapsabilidad de estos depósitos,

cuando el volumen de vacíos iguala la cantidad de agua en el punto del límite líquido. Para

mayor cantidad de agua o menor volumen de vacíos el depósito es inestable.

SUELOS COLAPSABLES

CRITERIO : NSR-10

w = 1.00 gr/cm3

d = 1.73 gr/cm3

Gs = 2.514 gr/cm3

WL = 37.97 %

d crit = 1.29

d/d crit = 1.35

SUELO ESTABLE O EXPANSIVO

POTENCIAL DE EXPANSION:

Se podría considerar que el suelo estudiado posee un potencial de expansión teórico

BAJO.

Los suelos pueden contener minerales arcillosos que dada su composición química,

pueden causar reacciones físico-químicas al contacto con moléculas de agua. Estas

reacciones se ven reflejadas de manera macroscópica, con incrementos ante el exceso

de agua o disminuciones de volumen de materiales con la perdida de agua.

Los parámetros utilizados en la evaluación de la expansividad son el límite líquido,

humedad natural, densidad seca, Límite de contracción, el índice de plasticidad y la

humedad de equilibrio.

Los datos referidos son estimados a partir de los ensayos de laboratorio y correlaciones

existentes.

En el sector no existen antecedentes de este fenómeno.

Las condiciones propias del terreno de buen drenaje superficial de escorrentías,

determinan la no existencia de gradientes hidráulicos o cabezas de presión que

ocasione este fenómeno, por lo que no se sugiere ningún tratamiento especial.

MÉTODOS INDIRECTOS DE IDENTlFICACIÓN

Las propiedades índice, particularmente los límites de Attetberg, han sido utilizados por

mucho tiempo para identificar de manera sencilla las características expansivas de las

arcillas. Por lo anterior, se han desarroIlado varios métodos indirectos con base a las

propiedades índice de los suelos para estimar el carácter expansivo de los mismos, los

más importantes son los que se describen a continuación:

CRITERIO DE LA NSR-10.

POTENCIAL DE EXPANSIVIDAD

Numeral H.9.1.3 de la NSR-10

MUY ALTO ALTO MEDIO BAJO CALIFICACION

Limite Liquido WL (%)= 37.97 >63 63-50 50-39 <39 BAJO

Limite de Contraccion LC (%)= 20.35 <10 10-12 12-15 >15 BAJO

Indice de plasticidad IP(%)= 20.47 >32 32-23 23-20 <20 MEDIO

Densidad Seca Ds(Ton/m3)= 1.73 Presion Esperada -Transmitida = 99.00 Ton/m2

Humedad Natural Wn(%)= 10.82 Potencial de Expansion Pex (Ton/m2) 0.006 EXPANSION POCO PROBABLE

Calificacion de expansividad 5 BAJO

POTENCIAL DE LICUACION:

La licuación de suelos, es un fenómeno en el que el incremento de la presión de agua

intersticial de los suelos hace que la fricción entre los granos se pierda, reduciendo la

resistencia al corte al mínimo, al punto de no poder soportar su propio peso y mucho

menos el de las cargas impuestas, comportándose mecánicamente el suelo como un

liquido.

Este incremento de presión lo pueden generar entre otros factores, un flujo de agua de

infiltración con sub-presión excesiva y en la mayoría de los casos, vibraciones de alta

frecuencia, como la generada por maquinaria y generalmente los sismos.

Las arenas limpias relativamente sueltas son los materiales más susceptibles.

Por el tipo de suelo y la gradación resultante se podría considerar un potencial de

licuación BAJO, midiendo la posibilidad de licuación del suelo de apoyo.

Dicha calificación determina la susceptibilidad de licuarse bajo la acción de los sismos

normalmente característicos de la zona, por lo que no se sugiere ningún tratamiento

especial.

POTENCIAL DE LICUACION

CARACTERISTICA DE LOS SUELOS

CRITERIO APLICA CONDICION RESULTADO VALORACION

% Fraccion menor a 0.05mm. ---- menor o igual a: SI 15 23.80 NO

Limite Liquido WL(%) ----Menor o igual a: SI 35 37.97 NO

Humedad Natural Wn(%) ------ Igual a WL : SI 37.97 10.82 NO

Indice Plastico IP(%) ------menor o igual a: SI 6.00 20.47 NO

XIII. CONSIDERACIONES SISMICAS NSR-10 :

El sitio donde se localiza el proyecto corresponde a una zona de riesgo sísmico alto.

Los parámetros a tener en cuenta para el diseño estructural sismo-resistente son los

siguientes:

ZONA DE RIESGO SISMICO ALTA

COEFICIENTE PARA ACELERACION PICO ESPERADA, Aa 0.25

COEFICIENTE PARA VELOCIDAD HORIZONTAL PICO DE DISEÑO, Av 0.25

PERFIL DE SUELO C

El sitio donde se localiza el proyecto corresponde a una zona con un perfil de suelo

MUY DENSO.

VELOCIDAD DE LAS ONDAS DE CORTE

ARCILLAS-SUELOS COHESIVOS

Penetracion estandar (golpes) (SPT) N= 92

UNIVERSIDAD LA SALLE (2007) (m/sg) Vs = 564

PROMEDIO (m/sg) Vs= 564

DATOS REFERENCIA VALOR PERFIL Calificación

H BLANDO H>3 0.00 D

C IP IP>20 20.47 E

W (%) W>40 10.82 NO son suelos blandos

V (m/sg) 180<V<1500 564 C

Su (Kg/cm2) 0.50<Su<1.00 - D o C

N 15<N<50 92 C

XIV. RESUMEN Y RECOMENDACIONES.

Los suelos encontrados y estudiados son de CONSISTENCIA DURA.

o El potencial de colapso es BAJO.

o El potencial de expansión es bajo.

o El potencial de licuación por el tipo de suelo y su granulometría puede

considerarse BAJO

Los asentamientos Instantáneos bajo la carga de servicio impuesta serán de

0.035cms, valor inferior al máximo permisible para este tipo de estructura.

Se plantean dos opciones de cimentación que desde el punto de vista estructural el

ingeniero calculista podrá elegir entre:

o Sistema Estructural Muros portante usar Cimentación continua con una viga

T invertida de longitud infinita.

o Sistema estructural con pórticos: Zapatas aisladas cuadradas o rectangulares

de relación L/B<5

o La cimentación se recomienda desplantarla a nivel Df=-1.00

o El nivel de desplante debe garantizar no haber por debajo de él suelo

orgánico.

o Desplante medido a partir del nivel natural de terreno.

La presión admisible recomendada esta afectada por un factor de seguridad, razón

por la cual las áreas de contacto y esfuerzos producidos por la estructuras deberán

diseñarse en cargas de servicio. (No Mayoradas)

o Zapatas aisladas Cuadrada: 99 toneladas/m2

o Zapatas aisladas Rectangular L/B=2: 90 toneladas/m2

o Zapatas Longitud infinita L/B=10: 82 toneladas/m2

ADECUACION DEL LOTE Y ESCAVACIONES:

o La adecuación será parte integral del refuerzo de la cimentación si este es

necesario.

o Se deberá evitar la presencia de suelos orgánicos por debajo de las

estructura de cimentación.

o La estructura de cimentación deberá uniformizar los esfuerzos antes del

traslado a suelo natural.

o En el cajeo hasta desplantar la cimentación deberá garantizar el retiro de los

rellenos heterogéneos superficiales.

o En el evento de encontrar características físico-mecánicas inferiores en los

suelos, es ideal el retiro de este material inferior en toda el área afectada.

o La reposición se hará con otro de superiores características rematándolo con

una capa granular que servirá de base o de primarios o solados de limpieza

o Lograda la cota de cimentación o desplante, se deberá remover las

fracciones sueltas y recalzar con un primario de 2000 Psi.

DRENAJES DE EXCAVACIONES:

Dado que en el sitio de cimentación NO se registro el Nivel de aguas freáticas lo

que garantiza que la cimentación no está en contacto con dicho nivel, pero se

deberá tener disponible en caso de lluvias baldes o un sistema de bombeo

mecánico que permita la evacuación de fluidos.

No necesita diseño ni recomendaciones de drenaje en el proceso constructivo,

puesto que en los sitios donde se realizó la exploración, el nivel de aguas

freáticas no se encuentra en sus primeros 1.00 m de profundidad con respecto

al nivel de rasante.

Por el contrario si en la etapa de refuerzos y a consecuencia de las lluvias estas

excavaciones se llegaren a inundar, la etapa de drenaje se efectuará en forma

manual o haciendo uso de una motobomba. A lo anterior, si es práctico construir

en la base de las excavaciones un solado de limpieza en concreto de 2.500 PSI

y en un espesor no menor de siete punto cinco centímetros. (7.50 cm.), que

evitaría un cambio de las condiciones del suelo a consecuencia de la infiltración

de agua y al mismo tiempo crea un buen ambiente de trabajo conservando el

acero estructural limpio y la base del cimiento en forma adecuada para la

fundición de la ampliación o refuerzo, si esta está contemplada en el diseño

estructural.

o RESUMEN DE LOS PARAMETROS DE DISEÑO:

Para los diseños de estructuras motivo del presente estudio, se podrán usar los

siguientes parámetros:

Kv = 31 K/cm3

Kh = 11 K/cm3

Es = 1500 Ton/m2

= 0.263 (Coeficiente de Poisson)

Modulo de Corte G= 594 Ton/m2

Velocidad de onda de corte= 564 m/sg

= 40º fricción interna

suelo = 1.935 T/m3

Ka (Rankine) = 0.22

Kp (Rankine) = 4.60

Ko (Rankine) = 0.36

Kae (Mononobe Okabe) = 0.286

Aceleración Horizontal= 0.125

Aceleración Vertical= 0.05

= 26.67º Fricción suelo-concreto

= 0.56 (Fricción suelo-concreto)

Tipo de Suelo=C

Av=0.25

Aa=0.25

I=1.25

Fa=1.15

Fv=1.55

Sa=0.898g

XV. LIMITACIONES

Los Resultados, conclusiones y recomendaciones anteriores, están enunciadas para

un proyecto específico y para las condiciones de suelo encontradas, bajo las cuales se

analizó el presente estudio.

Si durante la construcción se presentan condiciones diferentes a las aquí planteadas

como típicas, o si el proyecto sufre variaciones, solicitamos informarnos a la mayor

brevedad posible para resolver sobre las modificaciones o adiciones a que haya lugar.

Cualquier decisión inconsulta nos exime de responsabilidad.

Forman parte integral del informe, los procesos normativos para ensayo de materiales

del Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC y de la

Sociedad Americana para Ensayos y Materiales, ASTM, en los códigos ASTM D 4318,

ASTM D 2216, ASTM D 2166.

ING. CARLOS ALBERTO DIAGO FRANCO