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289 anexo 3_informe_mecanica_de_suelos 289 anexo 3_informe_mecanica_de_suelos Document Transcript

  • ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS PROYECTO COMPLEJO FRONTERIZO PICHACHEN ALTO ANTUCO REGION DEL BIO BIO Diciembre de 2006 FUTURO PASO FRONTERIZO PICHACHEN
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 2 de 17 CONTENIDO 1. Generalidades 2. Ensayos de Laboratorio 3. Fundamentos del Estudio 4. Ubicación 5. Antecedentes del Subsuelo 5.1 Exploración Mecánica del Suelo 5.2 Perfiles Estratigráficos 5.3 Nivel Freático 6. Interpretación de Resultados 7. Parámetros Característicos para el Diseño de las Fundaciones 7.1 Tipo de Fundación 7.2 Profundidad de Fundación 7.3 Fatigas Admisibles 8. Sellos de Fundación 9. Parámetros para la aplicación de la Norma Sísmica 10. Rellenos Estructurales 11. Rellenos en zona de radieres 12. Alcance final Anexo: Resultados de Ensayos de Terreno y Laboratorio
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 3 de 17 PROYECTO: COMPLEJO FRONTERIZO PICHACHEN ALTO ANTUCO PROVINCIA DEL BIO BIO REGION DEL BIO BIO 1. GENERALIDADES El presente Estudio de Mecánica de Suelos tiene por objeto entregar los antecedentes técnicos y características geotécnicas del subsuelo correspondiente a la propiedad del Ministerio de Obras Públicas, ubicada en el sector alto de ANTUCO, en donde se consulta materializar las obras del proyecto denominado PASO FRONTERIZO PICHACHEN. Se trata de las instalaciones correspondientes a un Complejo Aduanero cuyas obras se emplazarán en un predio de 200 x 200 m2 que le cruza el camino internacional. La estructura mayor se trata de una gran nave que en su interior albergará las instalaciones de control y servicios en recintos que se consultan en 2 pisos. El siguiente croquis muestra la ubicación general del complejo.
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 4 de 17 El estudio del subsuelo se abordó en base a 4 pozos de reconocimiento con una profundidad media de 2,3 metros cada uno. De las prospecciones realizadas se obtuvo la descripción estratigráfica del subsuelo, toma de densidad en terreno mediante el Método del Cono de Arena, además se extrajeron muestras en diferentes estratos para su identificación, medición de propiedades básicas y posterior clasificación. 2. ENSAYOS DE LABORATORIO El servicio de Laboratorio, para la ejecución de los ensayes a las muestras tomadas, se encomendó al Laboratorio de Ciencias de la Construcción, de la Universidad del Bío Bío, quienes llevaron a cabo su labor, ajustándose a los procedimientos señalados en las Normas Chilenas correspondientes. 3. FUNDAMENTOS DEL ESTUDIO Se trata de una estructura espacialmente muy amplia pero que no supera los 2 niveles en altura, con cargas y sobrecargas de uso relativamente bajas pero que pueden verse incrementadas en forma significativa debido a la sobrecarga generada por la nieve. El predio se ubica en un sector de planicie aproximadamente en el centro del valle, lo que implica que no tiene riesgos de agua ni deslizamientos. Además, la prospección visual del subsuelo refleja una condición bastante uniforme en todo el entorno, sólido y de buena condición desde el punto de vista de estructural. Por ende, se estima razonable y suficiente la ejecución de 4 pozos a profundidad mayor a 2,3 metros de profundidad. Las muestras obtenidas se llevan al laboratorio para someterlas a los siguientes ensayes : Granulometría Peso Específico Humedad Natural Clasificación de Suelos según U.S.C.S
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 5 de 17 De todos los antecedentes ya mencionados, se definen los parámetros desde el punto de vista de la Ingeniería, que permitan el posterior diseño y cálculo de Excavaciones, Fundaciones, Mejoramientos de suelos, etc. y otros elementos estructurales relacionados al proyecto en cuestión. 4. UBICACIÓN Las calicatas fueron distribuidas en el predio en conformidad a la posición de las futuras estructuras y pavimentos. Se aprecia la posición estimada de ellas en el siguiente croquis. a Antuco a Pichachen ZONA DE CONTACTO HELIPUERTO P1 P2 P3 P4 5. ANTECEDENTES DEL SUBSUELO 5.1 Exploración mecánica del suelo El trabajo de terreno consistió en visualizar y definir la descripción estratigráfica del terreno, mediciones de compacidad natural mediante el ensayo del Cono de Arena y toma de muestras para ensayes de clasificación (granulometrías y Limites de Atterberg), además de los ensayes de Proctor necesarios como referencia. 5.2 Perfiles Estratigráficos Las estratigrafías de cada calicata son las siguientes :
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 6 de 17 POZO 1 HORIZONTE COTAS LIMITE ESPESOR (m) DESCRIPCIÓN DEL SUELO 1 0.00 a 0.30 0.30 Suelo granular con presencia de granos gruesos, y abundantes cantidad de raicillas y vesículas 2 0.30 a 1.20 0.90 Suelo fino color café negruzco de alta compacidad 3 1.20 a 1.40 0.20 Estrato de material muy compacto con presencia de gravas de tamaño medio en matriz de suelo fino arenoso 4 1.40 a 2.30 0.90 Suelo fino de alta compacidad, color café, humedad baja, trabajable a chuzo y pala Notas 1. Se controló densidad a 1,7 m de profundidad 2. No se observó presencia de napa y la humedad es baja
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 7 de 17 POZO 2 HORIZONTE COTAS LIMITE ESPESOR (m) DESCRIPCIÓN DEL SUELO 1 0.00 a 0.60 0.60 Suelo color negruzco con presencia de bolones y raicillas en abundancia. 2 0.60 a 1.90 1.30 Suelo compacto con presencia abundante de rocas de diferente tamaño que alcanzan incluso a una 20 pulgadas. Matriz de suelo color negro de alta compacidad 3 1.90 a 2.20 0.40 Estrato de material fino de alta compacidad, no trabajable sólo a pala, con presencia de lentes de arena fina. Notas 1. Se controló densidad a 0,70 m de profundidad 2. No se observó presencia de napa y la humedad es baja
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 8 de 17 POZO 3 HORIZONTE COTAS LIMITE ESPESOR (m) DESCRIPCIÓN DEL SUELO 1 0.00 a 0.30 0.30 Suelo granular con presencia de raicillas y gravas 2 0.30 a 2.40 2.40 Estrato de suelo con apariencia de “estabilizado”, se aprecia abundante cantidad de gravas de diferentes tamaños envuelta en una matriz fina de color negruzco que se torna de coloración amarillenta ante la exposición al sol. Notas 1. Se controló densidad a 1,0 m de profundidad 2. No se observó presencia de napa y la humedad es baja
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 9 de 17 POZO 4 HORIZONTE COTAS LIMITE ESPESOR (m) DESCRIPCIÓN DEL SUELO 1 0.00 a 0.30 0.30 Material granular color negro, compacidad media a alta y baja humedad 2 0.30 a 1.10 0.80 Estrato de color negro compacidad alta con presencia de algunos trozos de roca 3 1.10 a 2.40 1.30 Estrato de material con presencia abundante de rocas de diferentes tamaño y matriz fina de color negruzco que se torna amarillenta al quedar expuestas. Compacidad media a alta, humedad baja. Notas 1. Se controló densidad a 1,1 m de profundidad 2. No se observó presencia de napa y la humedad es baja
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 10 de 17 Napa freática El sector que se ubica en la parte alta de la planicie, no muestra indicios de napa freática a la fecha de inspección, 28 de Noviembre 2006. A una profundidad de 2,3 metros, se aprecia humedad baja en el terreno. 6. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS De los antecedentes obtenidos en terreno y laboratorio se destacan los siguientes aspectos: El predio muestra una apariencia bastante homogénea con una superficie cubierta por rocas de diferentes tamaños y una capa de ceniza volcánica en estado muy suelto de unos 10 cm de espesor, tal como se aprecia en la siguiente fotografía. Bajo el estrato anterior, se encontraron diferentes estratigrafías en cada calicata, pero que en lo general se pueden caracterizar como suelos de buena compacidad, con presencia de material rocoso de diferentes tamaños, y una matriz fina arenosa de color negruzco que al contacto con el aire y exposición al sol se torna amarillento en un breve tiempo. En la calicata N° 1 y en una calicata ubicada en el punto más alto del predio y que no se
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 11 de 17 registró en el informe, se encontró un estrato de material arcilloso a altísima densidad y con apariencia de petrificado, que debió ser abordado a golpe de chuzo. Dicho estrato es altamente impermeable y su espesor no supera los 50 cm. A pesar de la diferencia que se apreció en las estratigrafía de cada calicata, en su naturaleza son muy similares, se trata de una matriz fina limo arenosa con presencia de material pétreo de muy diferentes tamaño, llegando a rocas de más de 50 cms de diámetro. Se considerará el suelo en estado natural sin rocas, como la condición más desfavorable para soportar las futuras cargas transmitidas por las fundaciones. No se aprecian condiciones inestables, humedad o elementos ajenos a la naturaleza del terreno que pudieran alertar sobre un eventual riesgo en términos estructurales. Se trata de un terreno ubicado en una zona alta del valle y por ende, no se aprecia ninguna posibilidad de inundación u otros aspectos de riesgo. 7. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS PARA EL DISEÑO DE LAS FUNDACIONES 7.1 Tipo de Fundación Conocido el tipo de estructura que se consulta fundar y las características geotécnicas el subsuelo, el tipo de fundación más elemental y por ende, el recomendado por el suscrito, es la FUNDACIÓN TIPO CIMIENTO CORRIDO ó ZAPATA CORRIDA para el caso de elementos de muros o pilares próximos entre sí, ó en su defecto, ZAPATA AISLADA para el caso de elementos que transmiten carga, pero están distanciados entre sí. 7.2 Profundidad de Fundación En atención a los elementos estructurales a fundar y a la calidad del subsuelo, se propone fundar cumpliendo los siguientes aspectos : Estructuras El sello de la excavación será como mínimo una profundidad de –1,50 m bajo el nivel de la plataforma. Sobre dicho nivel se colocará un mejoramiento de suelo que podrá ser mismo suelo extraído pero dispuesto en dos capas de 15 cms de espesor, compactado
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 12 de 17 en forma rigurosa mediante una placa vibradora. El sello de la fundación será como mínimo a 1,2 metros de profundidad mediada desde la plataforma de la construcción Además, en las zonas con relleno se debe garantizar como mínimo una profundidad de excavación de 0,6 metros bajo el terreno natural. Pavimentos En zonas de relleno, se deberá retirar la capa superficial en 30 cm de espesor del estrato natural, para que sobre este sello se proceda al relleno necesario para alcanzar la cota de subrasante de proyecto. El zonas de corte, se debe garantizar a lo menos haber sacado los 30 cm superficiales descritos en el punto anterior. Sobre este sello de excavación, se debe proceder a colocar el relleno estructural necesario para lograr los niveles de la subrasante. Se grafica en el siguiente esquema, la situación descrita para fundaciones del edificio: 7.3 Fatigas Admisibles Para el cálculo de capacidades de soporte del subsuelo, se consideran las fórmulas de K. Terzaghi, cuyas expresiones son las siguientes: Cimentación Cuadrada ( )NcCNDNB FS Q qfadm **3.1*****4.0 1 ++= γγ γ
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 13 de 17 Cimentación Rectangular       +      ++      −= NcC L B ND L B NB FS Q qfadm **2.01****3.01*** 2 11 γγ γ Cimentación Circular ( )NcCNDNB FS Q qfadm **3.1*****3.0 1 ++= γγ γ En que : γ = Peso específico del suelo. (Se estima en 1.8 Ton/m3 en estado natural) C = Cohesión del Suelo. (se considera nula para el tipo de suelo del sector y además, es la condición más desfavorable ) FS = Factor de Seguridad. ( se considera un valor de 3 ) fD = Espesor del estrato sobre el sello de fundación. (en este caso 1,5 m ) B = Ancho de Cimentación (m). según diseño de ingeniería Diámetro para caso de Cimiento Circular L = Largo de Cimentación (m). Según diseño de ingeniería cq NNN ,,γ = Factores de Capacidad de Carga dimensiónales que están únicamente en función del ángulo φ de fricción del suelo. Como una condición muy favorable desde el punto de vista de seguridad, se considera un Ángulo de Fricción Interna de 30 grados, para el tipo de suelos del sector. Por lo anterior, eegún los planteamientos de Terzaghi, los Factores de Carga asumen los siguientes valores: Profundidad (m) φ cN qN γN 1,5 30 18.99 8.31 4.39 Los valores anteriores, se obtuvieron del libro “Principios de Ingeniería de Cimentaciones” de Braja M. Das año 2.001
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 14 de 17 En base a lo anterior, se tienen las siguientes Capacidades de Carga: Cimentación Cuadrada ( )39,4**1800*4.031.8*5,1*800.1 3 1 BQadm += = 7.479 + 1.054*B       2 M Kg Cimentación Rectangular             ++      −= L B L B BQadm *2.01*31,8*5,1*1800*3.01*39.4**1800* 2 1 3 1       2 M Kg Cimentación Circular ( )39,4**1800*3.031.8*5,1*800.1 3 1 BQadm += = 7.479 + 790*B       2 M Kg Para aquellas solicitaciones normales sumadas a las eventuales, las expresiones anteriores se amplificarán por un coeficiente de 1.33 Por ejemplo, de lo anterior se deduce que para las condiciones más desfavorables, esto es 1,5 metros de profundidad al sello, fundación del tipo zapata o cimiento del tipo corrido, un ancho de 0,80 cms y un largo de al menos 3 veces su ancho, se tienen las siguientes capacidades de carga admisibles: Capacidad de soporte estática = 0,92 kg/cm2 Capacidad de soporte dinámica = 1,22 kg/cm2 Las tensiones admisibles calculadas son absolutamente compatibles con lo observado en terreno. Para cualquier ancho, largo y forma de la zapata utilizada, la tensión admisible se deduce de las ecuaciones anteriores. 8. SELLOS DE FUNDACIÓN Como se definió en los puntos anteriores, el sello de la fundación estará a una profundidad mínima de 1,5 metros bajo el nivel definitivo de la plataforma y a lo menos 60 cms bajo el terreno natural en estado virgen .
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 15 de 17 Dicho sello de fundación se deberá compactar mecánicamente en forma rigurosa hasta garantizar un grado de compactación de a lo menos un 97% de la densidad máxima seca obtenida mediante un ensaye Proctor Modificado. La ITO deberá verificar y recibir en conformidad el sello de las excavaciones debiendo solicitar control de densidades a lo menos a razón de 1 cada 100 m2 de edificio medido en planta. Luego de certificar la calidad de la compactación del sello de descrito, se procederá a colocar el material de sello descrito en el proyecto de cálculo del edificio. 9. PARÁMETROS PARA APLICACIÓN DE LA NORMA SISMICA Para efectos de aplicación de la Norma sísmica NCh 433-1906 Diseño Sísmico de Edificios se recomienda aplicar los sigu9ientes parámetros : Zona Sísmica 1 Suelo Tipo III 10. RELLENOS ESTRUCTURALES Debido a que en una parte del futuro edificio será preciso rellenar para alcanzar las cotas definitivas, se plantea el procedimiento que deberá seguirse para realizar dichos rellenos. Se deberá considerar a lo menos lo siguiente : Retirar una capa de 30 cm de espesor mínimo para iniciar el relleno Compactar en forma mecánica el sello de la excavación hasta garantizar una densidad de 95% de la máxima densidad Proctor Modificado. Controlar a razón de 1 densidad cada 120 m2 mediados en planta . Sólo una vez recibido el sello anterior, se procederá a verter la primera capa de relleno cuyo espesor suelto no debe superar los 25 cms. El material a utilizar es del mismo sector, pero sin elementos de tamaño mayor a 2 pulgadas. ( todas las rocas grandes deberán eliminarse manualmente y las menores por tamizado, debiendo quedar sólo elementos de tamaño menor a 2” de diámetro) Colocar la capa y compactar en forma mecánica el estrato hasta garantizar una densidad de 97% de la máxima densidad Proctor Modificado.
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 16 de 17 Controlar a razón de 1 densidad cada 120 m2 . Proceder en cada capa conforme a lo descrito y en forma en forma sucesiva hasta alcanzar los niveles definitivos. Logrado el sello de la fundación se recomienda colocar de inmediato el hormigón pobre en todo el ancho de la zanja, de modo que efectivamente se selle este nivel. 11. RELLENOS EN ZONA DE RADIERES Los rellenos al interior de las fundaciones y bajo los radieres, no tienen un carácter estructural y por ende, su nivel de control puede ser simplemente visual. Sin embargo, se trata de un relleno que no debe permitir descensos futuros y por ende, es necesario asegurarse que su ejecución sea conforme a las siguientes pautas : Retirar la capa superficial en un espesor mínimo de 15 cms. Compactar en forma mecánica el sello de la excavación debiendo pasar a lo menos 3 veces por el mismo punto. Disponer capas de suelo de espesor suelto no mayor a 15 cms. El material a utilizar es del mismo sector, pero sin elementos de tamaño mayor a 2 pulgadas. ( todas las rocas grandes deberán eliminarse manualmente y las menores por tamizado, debiendo quedar sólo elementos de tamaño menor a 2” de diámetro) Compactar en forma mecánica el sello de la excavación debiendo pasar a lo menos 3 veces por el mismo punto. Proceder en cada capa conforme a lo descrito y en forma en forma sucesiva hasta alcanzar los niveles definitivos. 12. ALCANCE Cualquier situación no prevista en el presente informe o cualquier modificación que se desee realizar a su contenido, deberá ser revisada y aprobada por el ingeniero que suscribe. Concepción, Diciembre del año 2006
  • ____________________________________________________________________________________ J.A INGENIERIA Ltda Calle Dos Nº 11 Villa Universitaria Camino a Penco Fono (41) 2980436 Fono-Fax (41) 2980437 Concepción e-mail: jaingeniería@vtr.net 17 de 17 ANEXO CERTIFICADOS DE LABORATORIO