6.18 ANÁLISIS ESTABILIDAD ESTRIBO PUENTE PEATONAL … · José entre Avenida Boyacá y Autopista...
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6.18 ANÁLISIS ESTABILIDAD ESTRIBO PUENTE PEATONAL MEISSEN.
Para materializar la calzada de Transmilenio es necesario excavar la pata del talud donde se halla un estribo múltiple del puente peatonal la excavar para alojar la calzada de Transmilenio Teniendo en cuenta la posible afectación de la estabilidad del estribo próximo a la calzada Transmilenio se revisó el estudio hecho por el Consorcio SEINSE en el proyecto 337 V3.
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Foto 6 - 5 Foto donde evidencia pozo conducto de 1.70 m de diámetro cruzando al pie del apoyo del puente peatonal Meissen calle 60sur
Fuente: DTD - IDU.
6.18.1 Localización del Puente:
El puente se halla en la Avenida Boyacá con calle 60 sur Barrio Meissen con coordenadas:
Tabla 6- 64 localización de estribos
PUNTO Estructura Norte oriente
1 Apoyo occidental 40 33’37.65” 740 ’ 08’ 22.35”
2 Apoyo central 40 33’35.97” 740 ’ 08’ 21.27”
3 Apoyo Oriental 40 33’37.90” 740 ’ 08’ 19.91” Fuente: DTD - IDU.
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Figura 6- 170 Vista aérea del puente peatonal Meissen
Fuente Google Earth
6.18.2 Características del puente.
De acuerdo a los estudios hechos para el puente por parte del Consorcio SEINSE se tiene:
Figura 6- 171 Sección transversal puente Meissen calle 60 sur Localización de la calzada Transmilenio
Fuente: Alcaldía Mayor de Bogotá – IDU – Apéndice A Especificaciones particulares de construcción para la construcción del puente peatonal sobre la Avenida Boyacá por Calle 60 Sur (Meissen), en Bogotá D.C.
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Figura 6- 172 – Descripción numérica de las luces del puente
Las cargas del puente son:
Fuente Proyecto 337 consorcio SEINSE
Figura 6- 173 – Cargas por apoyo del puente.
Fuente: Consorcio SEINSE -VALORIZACIÓN
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De esta forma para el apoyo que nos ocupa tienen dos estribos de 26 to cada uno para un total de 52 t.
El puente fue construido hacia el 2007.
6.18.3 Localización litológica:
Teniendo en cuenta los estudios hechos para la zonificación sísmica de Bogotá D, C., Por parte de INGEOMINAS y FOPAE, (IDIGER), Instituto Distrital de Gestión de Riesgo y Cambio Climático se tiene:
Figura 6- 174 Mapa localización geológica proyecto, ver descripción detallada numeral 6.5
Fuente: Ingeominas
6.18.4 Localización estructural:
El sitio del puente peatonal se encuentra en un área de alto tectónismo teniendo cerca varios ejes sinclinales y anticlinales y como estructura principal el eje de la Falla de Mochuelos; la cual limita el bloque levantado del flanco occidental del Sinclinal de Usme y tiene una dirección preferencial NW-SE. Hacia el sur pone en contacto rocas del Grupo Guadalupe con rocas de la
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formación Bogotá, y en el área de Ciudad Bolívar pone en contacto rocas de la Formación Guaduas con rocas de la Formación Bogotá. Esta falla representa morfológicamente de manera regional, el límite entre la región montañosa estructural plegada y las unidades morfológicas agradacionales al borde de la zona plana del valle del Río Tunjuelo. Al occidente de la falla se encuentran estructura tales como el Anticlinal de Cheba-Quiba y fallas como las de Sucre, Calderón, Terreros, Limas y Primavera, los cuales junto con pliegues menores afectan el bloque tectónico regional de occidente.
6.18.5 Características estratigráficas:
Para evaluar la variación de estratos se realizó la exploración por medio de sondeos y trincheras encontrándose:
Localización de la exploración realizada
Figura 6- 175 Localización de la exploración realiza
Fuente: DTD - IDU.
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Figura 6- 176 Perfil transversal a la ladera y estratigrafía del terreno
Fuente: DTD - IDU.
Figura 6- 177 Perfil transversal a la ladera y estratigrafía del terreno, trinchera en ejecución
Fuente: DTD - IDU.
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6.18.6 Localización Sísmica.
Figura 6- 178 Localización Sísmica decreto 523 de 2010
Fuente: Decreto 523 de 2010
Como se observa esta entre cerros y Pie de monte c pero de acuerdo al decreto 523 de 2010, numeral 5.8, donde el espesor de material de suelo es menor a 5.0 m corresponde a cerros.
6.18.7 Localización geotécnica:
Figura 6- 179 Localización Geotécnica
Fuente: Secreto 523 de 2010
Como se aprecia la localización geotécnica es roca, lo cual es coincidente con la localización geológica correspondiente a la Formación regadera y sísmica en la micro zona de Cerros.
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6.18.8 Disposición estructural;
Las principales familias de discontinuidades se pueden representar en:
Figura 6- 180 Representación estereográfica planos de discontinuidad principales
Fuente: DTD - IDU.
Donde se puede apreciar que básicamente se forma una cuña con dirección N64, la cual se halla inferior al alguno encontrado en los ensayos de corte directo los cuales se hallan entre los 17 a 28 grados por lo cual inicialmente se descarta desplazamiento alguno de la cuña.
6.18.9 Vistas de la posición del apoyo del puente.
Foto 6 - 6 Vista panorámica del estribo
Fuente: DTD - IDU.
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Figura 6- 181 Proyecto 337 Estudios y diseños del puente peatonal de la Avenida Boyacá calle 60 sur Meissen
Fuente: DTD - IDU.
Figura 6- 182 Proyecto 337 Estudios y diseños del puente peatonal de la Avenida Boyacá calle 60 sur Meissen apoyo nodos 6 a 9
Fuente: DTD - IDU.
6.18.10 Interferencia con redes
De acuerdo a los datos dados por el componente de redes al pie del apoyo cruza un conducto de 1.70 m de diámetro a una profundidad de 6.20 m, como lo muestra el siguiente plano:
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Figura 6- 183 Plano de localización líneas de red húmeda de 0.30 m 1.70 de diámetro cerca a los
estribos del puente Meissen calle 60 sur.
Fuente: Componente Redes IDU.
De esta forma la continuidad del macizo fue interrumpida por la existencia de la excavación para alojar el tubo construido en el 2002 así, se puede apreciar que la cimentación solo esta soportada por el basamento rocoso, con lo cual al realizar la excavación no se afectara el confinamiento del cimiento.
Figura 6- 184 Sección transversal de la ladera con zanja y tubo.
Fuente: DTD - IDU.
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Observaciones
Teniendo en cuenta los resultados reportados podemos ver que con un muro de contención normal para contener los rellenos es suficiente.
6.20 CIMENTACIÓN PUENTE PASÓ RIO TUNJUELO SECTOR K2+430.
Teniendo en cuenta que los puentes actuales no tiene el ancho necesario para colocar el carril de Transmilenio, se decidió la construcción de placas paralelas a las actuales para el paso exclusivo de los articulados puentes que estarán en la parte media interna de los actuales. Dentro de los estudios adicionales se tiene en cuenta la patología de los actuales para evaluar la posibilidad de paso de los articulados en cualquier eventualidad no pudieran pasar por allí.
6.20.1 Localización topográfica.
Figura 6- 185 Puente vehicular para paso sobre rio Tunjuelo paso No. Uno K2+430
Fuente: DTD - IDU.
6.20.2 Localización por coordenadas:
Tabla 6- 65 Localización por coordenadas localizacion del puente k2+430
Paso uno k2+430 Norte 94580.491 Este 92185.118
Fuente: DTD - IDU.
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6.20.3 Registro fotográfico:
Foto 6 - 7 Paso Número Uno K2+430 aguas arriba
Fuente: DTD - IDU.
Foto 6 - 8 Paso Numero Uno K2+430 aguas abajo
Fuente: DTD - IDU.
6.20.4 Litología
Tabla 6- 66 Litología del Sitio del puente k2+430
FORMACIÓN DESCRIPCIÓN CALZADA AUTO SUR YOMASA
Qlla Depósitos aluviales más jóvenes de
los ríos Tunjuelo y tributarios de arcillas y limos
K2+410
K2+450
Fuente: DTD - IDU.
Figura 6- 186 Localización geológica sector K2+430
Fuente: zonificación sísmica Bogotá D.C.
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Figura 6- 187 Convenciones del mapa geológico
Fuente: zonificación sísmica Bogotá D.C.
6.20.5 Geomorfología de los sitios de construcción de puentes:
Tabla 6- 67 Geología del sitio del puente k2+430
FORMACIÓN
DESCRIPCIÓN CALZADA AUTO SUR YOMASA
CALZADA YOMASA AUTO SUR
UNIDADES
GEOMORFOLÓGICAS
Qlla
Depósitos aluviales más
jóvenes de los ríos
Tunjuelito ya fluentes,
constituidos por arcillas y
limos
2+380
2+480
2+380
2+480
Llanura
Fuente: DTD - IDU.
Lateralmente se encuentran los depósitos Qcc pero se da el depósito de llanura por ser más crítico, pero se puede tomar el promedio de los dos según Decreto 523 d e2010.
6.20.6 Morfo dinámica de la sabana de Bogotá.
Dentro de los procesos morfo dinámicos actuantes en la sabana de Bogotá se enumera los procesos de remoción en masa en una baja ocurrencia, seguido de la erosión en intensidad baja a media, el distrito capital a través de estudios ha establecido una cartografía donde no solamente relaciona los procesos actuantes en la corteza terrestre sino que también tiene en cuenta los procesos asociados a la inundaciones, así en los puntos de construcción de los
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puentes se pudo identificar algunos problemas de inestabilidad de las bancas las cuales con la implementación de los nuevos puentes se confinara
6.20.7 Localización geotécnica.
Teniendo en cuenta el decreto 523 de 2010 el sector del paso sobre el rio Tunjuelito corresponde a una zona de rondas de ríos y humedales en medio de Pie de monte.
Figura 6- 188 Localización Geotécnica
Fuente: Decreto 523 de 2010
6.20.8 Localización sísmica.
Para la localización sísmica del corredor se tuvo en cuenta:
Norma NSR-10 título A numeral A.2.4.4 — DEFINICIÓN DEL TIPO DE PERFIL DE SUELO, y la Tabla A.2.4-1 Clasificación de los perfiles de suelo la cual tiene en cuenta para clasificar el suelo los siguientes parámetros:
o Velocidad de Corte: 150 a 318 M/sg para un promedio de 222 m/sg, con lo cual la tabla
4.2.4.1.:
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Le corresponde un perfil D.
o Zona de Riesgo sísmico Av = 0.20 o De acuerdo a este tipo de perfil de suelo, La zona de riesgo sísmico y con la Tabla A.2.4-
3 Valores del coeficiente Fa, para la zona de periodos cortos del espectro el valor de Fa = 1.4
o Y el Valor de Fv según Tabla A.2.4-4 Valores del coeficiente Fv , para la zona de períodos intermedios del espectro = 2.0
Decreto 523 de 2010. Figura 6- 189 Micro zonas de riesgo sísmico
Fuente: Decreto 523 de 2010
Tabla 6- 68 Micro zona de riesgo sísmico puente k2+410
CALZADA OCCIDENTAL CALZADA ORIENTAL Depósito de Ladera 1+770 3+005 Depósito de Ladera 2+910 3+135
Cerros 6+430 7+145 Cerros 6+895 7+050 Pie de Monte C 7+145 7+250 Pie de Monte C 7+050 7+275
Fuente: DTD - IDU.
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Según el código Colombiano de Puentes
Teniendo en cuenta esta zonificación y con apoyo de la exploración del subsuelo para las estaciones en aplicación del numeral 5.7;
“En las zonas de Cerros, Piedemonte A, Piedemonte B, Piedemonte e y Depósito Ladera., el estudio geotécnico para la edificación debe determinar el máximo del espesor de los depósitos de suelo bajo la placa de cimentación o contra piso, penetrando minino 5 metros en el estrato rocoso (entendiéndose la roca corno un material con velocidad de cortante Vs igualo superior a 750 m/s, obtenida mediante ensayos geo sísmicos de Campo en perforaciones o superficiales), de manera tal que si el espesor de depósito es inferior a 6 metros., se debe considerar como zona de Cerros; si el espesor del depósito varía entre 6 y 12 metros, de debe considerar corno Depósito Ladera; si el espesor del depósito es superior a 12 metros, se debe clasificar COll10 Z011a de Piedemonte más cercano (entendiéndose por piedemonte más cercano al Piedemonte A., Piedemonte B o Piedemonte C que por su localización geográfica está a menor distancia del sitio de interés), a menos que se demuestren factores de amplificación diferentes con un estudio sísmico particular de sitio, según lo establecido en el artículo 7° del presente Decreto.”
La cual se ha tenido en cuenta para la respuesta dinámica de las estructuras del presente proyecto; Estaciones, Puentes, Muros de Contención y Taludes, quedando como Pie de monte C.
6.20.9 Revisión de estudios hechos en el sitio.
De la revisión hecha al archivo del IDU se tiene que para el sitio se realizó el contrato IDU 575 de 2002 con el Consorcio Estructuras Hidráulicas IDU los estudios para regularizar el cauce del Rio Tunjuelito y protección de los estribos de los puentes, estudio que tuvo un alto componente hidrológico e hidráulico del rio aunque se llevaron a cabo diseños de protección mediante un dragado de encauzamiento del flujo, seguido de un muro de gavión de protección de estribos y jarillon de diseño, de lo estudios hechos se tiene el componente geológico del cual se pudo extractar:
Exploración hecha: 3 “apiques” a profundidades entre 2.0 y 2.5 m. Ensayos hechos en el sitio: SPT con valores de N entre 42 a 75 con rechazo al avance Ensayos de laboratorio: se concentraron básicamente en Clasificaciones con limites,
humedades y granulometrías, los parámetros de diseño para cimentación de los gaviones y Jarillon básicamente fueron con los datos hallados en estas profundidades y tomaron un N = 42 lo que les arrojo un valor de ángulo interno de 35º grados.
No se hizo caracterización Sísmica y se basaron en el decreto 074 de 30 de enero de 2001 en la cual el área corresponde a zona 5B de terraza y conos occidentales.
En conclusión la información para geotecnia fue escasa para los requerimientos que nos ocupa, lo importante es los estudios hidrológicos de avenidas y ocupaciones de cauce.
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6.20.10 Norma colombiana de diseño de puentes -2014
De acuerdo a la resolución 000108 del 26-01-2015, entre en vigencia por lo cual desde el punto de vista geotécnico se entró a revisar el cumplimiento de lo requerido justificando algunos temas ya analizados, así podemos ver:
Numeral 10.4.1. Necesidades de la Información: Bajo este numeral se encuentra aspectos
como:
o La carga a transferir al suelo de cimentación, información suministrada por el Grupo de Estructuras.
o Las deformaciones que puedan aparecer, esto está relacionado con los posibles asentamientos que tendrá la estructura en forma individual y global, las que deberán ser compatibles con la iteración de las estructuras vecinas, que para nuestro caso es la estructura de pavimento adyacente, entrada y salida de la placa.
o Análisis de problemas geotécnicos adyacentes a los apoyos, sean procesos de socavación o remoción en masa de los sectores correspondientes a las bancas del rio.
o Para llegar a plantear los parámetros necesarios para evaluar el tipo de cimentación y con él los parámetros necesarios fue planteado un programa de exploración, muestreo y ensayos los cuales cumplen con los requerimientos de las tablas 10.4.2.1.
Numeral 10.4.2. Exploración del subsuelo, EL requerimiento de la tabla 10.4.2.1., es cumplido
pues por apoyo se realizó un sondeo a los 55 m para un estructura o estribo menor a 30 m, más aun como la otra placa está cercana donde también se realizó otro sondeo a 55 m con los dos sondeos se puede determinar alguna tendencia de cota de aparición de nivel freático límites de estratos y correlación de ellos, dicha profundidad y numero de sondeos fueron adecuados dada la variabilidad de estratos encontrados lo cual es aceptable pues estamos en el límite del cauce menor a mayor. Con relación a los ensayos en el sitio los cuales se centraron en ensayos de penetración estándar SPT, cumplen con las normas del INVIAS y Norma técnica Colombiana NTC 5028 las cuales cumplen con las AASTHO, y ASTM especificadas en el Norma.
Numeral 10.4.3. Pruebas de Laboratorio; Los ensayos realizados cumplen con las normas como la NTC e INVIAS.
De acuerdo al Numeral 10.4.6., Selección de las propiedades de diseño, se cumple con los numerales 10.4.6.2, 10.4.6.2.2., para suelos cohesivos, 10.4.6.2.4. suelos granulares y 10.4.6.3 deformaciones.
Con relación al marco teórico en el cual se basa para el diseño de pilotes pre excavados que es nuestro caso se revisó el numeral 10.5.3.4 donde se expone algunas teorías pero para nuestro caso con la variabilidad de los depósitos encontrados la teoría de A Vesic cumple con lo solicitado
Revisando los factores de resistencia podemos ver que:
o Para fuste se tiene un valor que oscila entre 0.45 a 0.60 y se tomó un valor de 1/1.5= 0.66
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o Para Punta el valor oscila entre 0.4 a 0.55 y se tomó ½= 0.5. Con lo cual se cumple más aun cuando para pilotes pre excavado se aplica un valor de 0.75 a los parámetros de resistencia.
El numeral 10.5.4.2. El cual analiza los problemas de licuación se verifica:
o E nivel freático está más superficial según el requerimiento dado que este a menos. De 15m de la superficie.
6.20.11 Exploración del subsuelo.
Con el objetivo de caracterizar física y mecánicamente los depósitos que servirán de suelo de cimentación para los puentes, se proyectó un programa de exploración de cuatro sondeos hasta los 55 m de profundidad, en cada uno de los pasos en los cuales se realizaron ensayos en el sitio como SPT y se avanzó mediante perforación por rotación.
La metodología de exploración se realizó con la normativa del NSR-10 y decretos complementarios, para estaciones, muros y para puentes se tuvo en cuenta el código Colombiano de puentes.
Localización de exploración:
Figura 6- 190 Puente vehicular para paso sobre rio Tunjuelo paso No. Uno K2+430
Fuente Google earth.
La exploración se llevó a cabo mediante cuatro equipos Tipo Petty.
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Localización topográfica
Tabla 6- 69 Localización topográfica de los sondeos
SONDEO NORTE ESTE PROFUNDIDAD
(m) SR1 4º 31’ 31.4” 74º 7’ 34.42” 55 SR2 4º 31’ 32.22” 74º 7’ 35.00” 55 SR3 4º 31’ 32.65” 74º 7’ 35.53” 55 SR4 4º 31’ 33.20” 74º 7’ 35.20” 55
Fuente: DTD - IDU.
Perfiles de campo y resultados se hallan en el anexo B
6.20.12 Características del depósito de suelo SECTOR K2+430:
El perfil estratigráfico de diseño fue construido a partir de los sondeos No SR1,SR2, SR3, y SR4, detalle del perfil se encuentra en al anexo Excel B PUENTES., donde se puede apreciar gráficamente la estratigrafía y los parámetros físico mecánicos de los diferentes estratos hallados, localización de los sondeos se puede apreciar en el plano del anexo A. 8. Habiendo realizado la exploración donde se detectaron los contactos entre estratos o cotas a los cuales el perfil cambia y partir de los cuales se realizó un muestreo a fin de determinar propiedades físicas y mecánicas de cada uno de ellos, a continuación se presenta el perfil de diseño el cual fue construido con la información de los sondeos realizados y a partir de los resultados de los ensayos se proyectan las tendencias y valores de entorno de los cuales se utiliza para hallar la capacidad portante y análisis de la deformación; Deformaciones elásticas y asentamientos por consolidación primaria.
Figura 6- 191 Características del depósito de suelo Puente Tunjuelo K2+430
PROFUNDIDAD
(m)
NF
DESCRIPCIÓN
PARÁMETRO
VALOR
0.00 - 2.50
Limo carmelito mezclado con escombros de arrastre del rio, densidad y consistencia alta
Clasificación USC ML, CL, MH, CH
Limite liquido % 4-54 Humedad natural % 13-67
Limite plástico % 19-33 Índice Plástico % NP-30
Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.56-2.3
Resistencia al corte no drenada t/m2. 4-9.8
Angulo Interno de resistencia 24-31 Expansión t/m2 0
Humedad de Equilibrio % 0 Módulo de deformación t/m2 1687-2665
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2.50 - 4.50
Limo habano arenoso, densidad y consistencia media, humedad media
Clasificación USC ML Limite liquido % 32-63
Humedad natural % 7-15 Limite plástico % 16-25 Índice Plástico % 15-43
Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.476-1.941
Resistencia al corte no drenada t/m2. 3.32-4.54
Angulo Interno de resistencia 17.5-29 Expansión t/m2 0
Humedad de Equilibrio % 0 Módulo de deformación t/m2 1544-1780
4.50 - 9.00
Deposito aluvial, compuesto por cantos y gravas
angulares y subredondeados en matriz areno arcillosa habana, compacidad alta
Clasificación USC GM - SM - SC Limite liquido %
Humedad natural % 0.9-51 Limite plástico % Índice Plástico %
Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.584-2.165
Resistencia al corte no drenada t/m2. 0.25-2.49
Angulo Interno de resistencia 14-29 Expansión t/m2
Humedad de Equilibrio %
9.00 - 15.00
Deposito aluvial, compuesto por cantos de arenisca habana, alterada, dura, en matriz areno arcillosa habana, compacidad alta
Clasificación USC GC- SM - SC Limite liquido % 69 Humedad natural % 8-21 Limite plástico % 14 Índice Plástico % 59 Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.969-2.204 Resistencia al corte no drenada t/m2.
23-76
Angulo Interno de resistencia Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
15.00 - 18.00
Deposito aluvial, cantos de arenisca habana, dura, en matriz areno limosa habana y arcillosa, compacidad alta
Clasificación USC GC- SM - SC Limite liquido % Humedad natural % 11-35 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 2.182-2.3 Resistencia al corte no drenada t/m2.
1.03
Angulo Interno de resistencia 30.2 Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
18.00 - 21.00
Desde 17.70 arenosa marrón por oxidación y habana, de grano medio y fino, poco diaclasada, dureza
Clasificación USC GC - SM - SC Limite liquido % Humedad natural % 17.4 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.781 Resistencia al corte no drenada t/m2.
Angulo Interno de resistencia Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
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21.00 - 28.00
Arcillolita gris con vetas amarillas e intercalación de arenisca y arcillolita habana con oxidaciones amarillas, de textura media y grano fino, dureza media y blanda
Clasificación USC BASAMENTO Limite liquido % Humedad natural % 13-19 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.729-2.192 Resistencia al corte no drenada t/m2.
0.7-43
Angulo Interno de resistencia Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
8.00 - 30.00
Intercalación de arenisca y Arcillolita habana blanda, friable
Clasificación USC Limite liquido % Humedad natural % 1.2-22.4 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.873 Resistencia al corte no drenada t/m2.
2.9
Angulo Interno de resistencia 27 Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
30.00 - 34.00
Arcillolita, abigarrada, con intercalaciones de arenisca de grano fino, con fracturas mecánicas, dureza media, consistencia alta.
Clasificación USC Limite liquido % Humedad natural % 13.7-40.2 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.728-2.4 Resistencia al corte no drenada t/m2.
1.09-39
Angulo Interno de resistencia Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
34.00 - 35.50
Deposito aluvial, arenisca y arcillolitas conglomeratica color ladrillo.
Clasificación USC GC SM SC Limite liquido % Humedad natural % 17.4 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 Resistencia al corte no drenada t/m2.
Angulo Interno de resistencia Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
35.50 - 38.50
Arcillolita gris, con oxidaciones rojizas, dureza media y blanda, consistencia alta.
Clasificación USC Limite liquido % Humedad natural % 14-46 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.769-2.345 Resistencia al corte no drenada t/m2.
3.21
Angulo Interno de resistencia 29.7 Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
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Intercalaciones de Arcillolita y arenisca gris clara, de textura media a fina, poco diaclasada, fresca, masiva, friable, la arenisca disgrega la Arcillolita
Clasificación USC Limite liquido % Humedad natural % 14-26 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.449-2.116 Resistencia al corte no drenada t/m2.
1.4-1.5
Angulo Interno de resistencia Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
44.50 - 49.00
Arenisca gris, con intercalaciones de Arcillolita gris y Habana, de grano fino y textura media, poco diaclasada, dureza media, masiva
Clasificación USC Limite liquido % Humedad natural % 1.3-10 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.158-2.112 Resistencia al corte no drenada t/m2.
2.4-3.54
Angulo Interno de resistencia 19-27.7 Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
49.00 - 55.00
Arenisca amarilla, de grano medio, poco fracturada, con fracturas mecánicas, dureza media, masiva, friable, se disgrega por fricción
Clasificación USC Limite liquido % Humedad natural % 2.3-27.9 Limite plástico % Índice Plástico % Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.607-2.343 Resistencia al corte no drenada t/m2.
0.1-4.0
Angulo Interno de resistencia 15.4-33.8 Expansión t/m2 Humedad de Equilibrio %
Fuente: DTD - IDU.
6.20.13 Variación de los parámetros con la profundidad.
La variación del Intercepto de cohesión y Angulo interno de resistencia con la profundidad a partir de los ensayos de corte directo se tiene:
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COMPONENTE
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VARIACION DEL INTERCEPTO DE
COHESION CON LA PROFUNDIDAD C t/m2
Intercepto de cohesion t/m2
10
20
30
40
50
60
VARIACION DEL ANGULO INTERNO DE
RESISTENCIA CON LA PROFUNDIDAD
Angulo en grados
10
20
30
40
50
60
Figura 6- 192 Variación de intercepto de cohesión y ángulo interno con la profundidad puente Tunjuelo k2+430
Fuente: DTD - IDU.
Los valores de compresión inconfinada tuvo una tendencia baja en los primeros metros pero a partir de los 20 m de profundidad se halló una variación entre las 22 a80 t/m2, con un valor extremo de 399 /m2. El cual se retiró para ver el comportamiento medio tuvo el siguiente comportamiento
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Pro
fun
did
ad
m
Pro
fun
did
ad
m.
Pro
fun
did
ad
m.
Pro
fun
did
ad
Figura 6- 193 Variación de Peso unitario total y Resistencia a la compresión uniaxial con la profundidad puente Tunjuelo k2+430
VARIACION DEL PESO UNITARIO
TOTAL CON LA PROFUNDIDAD
VARIACION DE LA RESITENCIA
AL CORTE NO DRENADA CON LA
PROFUNDIDAD
Peso unitario total t/m3
0,00 1,00 2,00
0
3,00
Cu Reistencia al corte no drenada t/m2
0,00 50,00 100,00
0
10
10
20
20
30
30
40
40
50
50
60
60
Fuente: DTD - IDU.
Como se aprecia la distribución granulométrica es bastante heterogénea y por ende con anisotropía, de esta forma hasta los 4.50 aunque los materiales e clasifican como ML, CL, MH realmente es la matriz fina pues presentan material granular.
A partir de los 4.50 m, existe un Deposito aluvial, compuesto por cantos y gravas angulares y subredondeados en matriz areno arcillosa habana, compacidad alta, este tipo de material se halla hasta los 20 m.
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De los 20 hasta los 34. m., se encuentra una Arcillolita gris con vetas amarillas e intercalación de arenisca y arcillolita habana con oxidaciones amarillas, de textura media y grano fino, dureza media y blanda
Hacia los 34 m., se encuentra un depósito descrito como Deposito aluvial, arenisca conglomeratica y arcillolitas color ladrillo, deposito granular atípico dentro estratos consolidados de arcillolita y arenisca.
De los 36.0 m hasta 38.50 estrato de Arcillolita gris, con oxidaciones rojizas, dureza media y blanda, consistencia alta.
A partir de los 38.50 y hasta los 44.50 se halla una secuencia de Arenisca gris, con intercalaciones de Arcillolita gris y Habana, de grano fino y textura media, poco diaclasada, dureza media, masiva.
Por último de los 44.50 a los 55.0 m se halla una Arenisca gris, con intercalaciones de Arcillolita gris y Habana, de grano fino y textura media, poco diaclasada, dureza media, masiva
6.20.14 Caracterización de la cimentación
Base teórica de análisis de capacidad Portante
o Para averiguar la capacidad de sustentar una estructura se tuvo en cuenta la Norma
NSR-10 Titulo H, o Proyección de la exploración, artículos H.3.1 a H3.2. o Ensayos de laboratorio, artículos H.3.3. o Factores de Seguridad; Artículos; H.2.4., H.4.7. o Para el cálculo de la capacidad portante y asentamientos H.4.
Capacidad Portante por Pilote: De esta forma la capacidad portante y asentamientos de
pilotes se aplicaron la teoría de Alexander Vesic así se calcularon
o Resistencia por la punta: o Qo = CNc*+qvNq* o Dónde: o Nc y Nq: Factores adimensionales de capacidad portante. o qv: Esfuerzo efectivo de la sobrecarga. o C: corresponde al intercepto de resistencia al corte de la envolvente de la teoría lineal
de MOHR. o Ko: Coeficiente de tierras en reposo. o Nc* = (Nq*-1) Cot o Qo = CNc*+oN o (1+2Ko)*qv/3 o Nq = (1+2Ko)N/3 o Nq= (1+Tang )e(tan)tan2(45+/2).
Las variaciones de los valores de Nq y N se hallan en las siguientes figuras:
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Figura 6- 194 variación de Nq y N
Fuente: design of piles foundations A. Vesic 1977
Resistencia por fricción lateral (Fuste):
o Fs = Ca+qstang o Dónde: o Tang : Representa el coeficiente de fricción entra el fuste y el suelo de cimentación,
para condiciones normales de rugosidad puede ser igual a Tang o Ca; adhesión. o Para esfuerzo normales Fs = Ks qvTano El Coeficiente Ks depende principalmente de las condiciones de esfuerzos iniciales y del
método constructivo, así Ks es menor a KO ´para pilotes pre excavados, para pilote hincados en arena puede ser más alto que Ko y cercano al Kp = Tang2 (45+/2).
o Para pilotes hincados en arcilla normalmente consolidada Ks puede ser igual o más grande que Ko.
o En condiciones no drenadas la ecuación es reducida a o Fs = Su.
Eficiencia de grupo
o Capacidad Portante.
Eg = Q/Qi => Capacidad en grupo/ La sumatoria de la capacidad individual
o Asentamiento
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Ca
rga
t
Factor de asentamiento por grupo = √(B/b)0.5, Donde B Ancho de la pila equivalente y b ancho pilote individual.
6.20.15 Capacidad Portante Sector K2+430:
Teniendo en cuenta la norma NSR-10 y decretos 523 de 2010 y aplicando la teoría de
Alexander Vesic:
Figura 6- 195 Capacidad portante con pilotes puente Tunjuelo k2+430
Qneto toneladas
Diámetro ( m) 700
Longitud (m) 0,4 0,8 1 1,2 1,6
0 1 2 600 3 25,073 Q 1,6= 10,159x + 285,47 4 27,541 5 30,009 6 32,477 99,58 500 7 34,945 104,4 152 8 37,413 109,3 158 215,6
Q 1,2= 7,6063x + 154,73 9 39,881 114,1 164 222,7 10 42,350 119 170 229,8 385,2
400
11 44,818 123,8 176 237 394,5 12 47,286 128,7 182 244,1 403,9 13 49,754 133,5 188 251,2 413,2 14 52,222 138,3 194 258,4 422,5
300
Q 1,0 = 6,3259x + 107,46 15 54,690 143,2 200 265,5 431,9 16 58,048 151,6 211,6 280,6 455,4 17 60,516 156,4 217,6 287,8 464,7 18 62,984 161,3 223,6 294,9 474,1
200
19 65,452 166,1 229,6 302 483,4 20 67,920 171 235,6 309,2 492,7 Q 0,8 = 5,0506x + 68,952 21 70,388 175,8 241,6 316,3 502 22 72,856 180,7 247,6 323,4 511,4 23 75,324 185,5 253,6 330,6 520,7 100 24 77,792 190,4 259,6 337,7 530 25 80,260 195,2 265,6 344,8 539,4
Q 0,4= 2,5155x + 17,362 26 82,728 200 271,6 352 548,7 27 85,196 204,9 277,6 359,1 558 0 28 87,664 209,7 283,6 366,2 567,4 0 10 20 30 40 29 90,132 214,6 289,6 373,4 576,7
Longitud m 30 92,601 219,4 295,6 380,5 586
Series1 Series2 Series3 Series4 Series5
Fuente: DTD - IDU.
Cota cimentación: estación superficial: 1.0 m
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Capacidad portante de trabajo: según diámetro,
6.20.16 Asentamientos pilote individual y en grupo
Teniendo en cuenta la metodología de VESIC la cual se resume en el anexo Excel la cual puede apreciarse en detalle:
Wo = Ws+Wpp+Wps
Donde Ws =((Qp+Qs)L)/(AEp):. Deformación del fuste del pilote
o Qp, Qs carga de punta y de fricción lateral. o L, longitud del pilote o A, área de la sección transversal del pilote o Ep, Modulo de elasticidad del material del Pilote o ; según la distribución del esfuerzo lateral:
Figura 6- 196 Distribución del esfuerzo lateral
Wpp= CpQp/(Bqo); donde
Fuente: VESIC
Cp= Coeficiente según tipo de material
Tabla 6- 70 Coeficiente según tipo de material
Tipo de suelo Pilotes hincados Pilotes pre excavados
Arena suelta a densa 0.02-0.04 0.09-0.18 Arcilla consistencia baja a alta 0.02-0.03 0.03-0.08 Limo consistencia baja a alta 0.03-0.05 0.09-0.12
Fuente: VESIC
Qp; Carga neta por la punta, qp: Esfuerzo ultimo de punta, B: diámetro Pilote.
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Wps = CSQs/(Dqo) donde
o CS = (0.93+0.16√(D/B))Cp o Qs: Carga por el Fuste o lateral, qo: Esfuerzo ultimo de punta: D longitud total del pilote
Tabla 6- 71 Asentamientos pilote individual puente paso k2+430
ASENTAMIENTOS (m) L/FI 0,2 0,4 0,8 1,4
5 0,022 0,02 0,017 0,02
10 0,015 0,013 0,01 0,0084
15 0,019 0,014 0,009 0,0066
20 0,031 0,02 0,011 0,0075 Fuente: DTD - IDU.
6.20.17 Eficiencia:
(Según Converse- Labarre): 1-(arctg(d/s)/90)*((n-1)mm(m-1)n)/m.n.
Dónde:
o d: diámetro (m) o S: Separación (m) o n: Numero de filas o m: Numero de columnas
Tabla 6- 72 Eficiencia: (Según Converse- Labarre) grupo de pilotes puente paso k2+430
Ef 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0,2 0,998 0,996 0,99 0,994 0,995 0,994 0,995 0,994 0,994 0,4 0,998 0,996 0,99 0,994 0,995 0,994 0,991 0,994 0,994
0,8 0,998 0,996 0,99 0,994 0,995 0,994 0,991 0,994 0,994
1,4 0,998 0,996 1 0,994 0,995 0,994 0,992 0,994 0,994 Fuente: DTD - IDU.
6.20.18 Análisis de estabilidad de las bancas del rio al construir los estribos de los
puentes.
Para construir los estribos es necesario realizar una homogenización de los taludes para lo cual se debe excavar, de esta forma se describe a continuación los análisis hechos.
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Registro fotográfico:
Foto 6 - 9 Sector Occidental
Fuente: DTD - IDU.
Foto 6 - 10 Sector Oriental
Fuente: DTD - IDU.
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Sección topográfica del cauce
Figura 6- 197 Sección topográfica del cauce K0+040
Fuente: Componente de Topografía IDU
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Figura 6- 198 Sección topográfica del cauce K0+050
Fuente: Componente de Topografía IDU
Perfil estratigráfico de las bancas.
Figura 6- 199 Perfil estratigráfico de las bancas
PROFUNDIDAD (m)
NF
DESCRIPCIÓN
PARÁMETRO
VALOR
0.00 - 2.50
Limo carmelito mezclado con escombros de arrastre del rio, densidad y consistencia alta
Clasificación USC ML, CL, MH, CH Limite liquido % 4-54
Humedad natural % 13-67 Limite plástico % 19-33 Índice Plástico % NP-30
Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.56-2.3
Resistencia al corte no drenada t/m2. 4-9.8
Angulo Interno de resistencia 24-31 Expansión t/m2 0
Humedad de Equilibrio % 0 Módulo de deformación t/m2 1687-2665
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PROFUNDIDAD (m)
NF
DESCRIPCIÓN
PARÁMETRO
VALOR
2.50 - 4.50
Limo habano arenoso, densidad y consistencia media, humedad media
Clasificación USC ML Limite liquido % 32-63
Humedad natural % 7-15 Limite plástico % 16-25 Índice Plástico % 15-43
Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3 1.476-1.941
Resistencia al corte no drenada t/m2. 3.32-4.54
Angulo Interno de resistencia 17.5-29 Expansión t/m2 0
Humedad de Equilibrio % 0 Módulo de deformación t/m2 1544-1780
Análisis de estabilidad.
Fuente: DTD - IDU.
6.20.19 Conclusiones y Recomendaciones: El depósito en el cual se cimentara la estructura varía con la profundidad así, el suelo de
fundación hallado corresponde a un depósito aluvial hasta los 20 m, seguidos de una secuencia estratigráfica de Arcillolitas y areniscas conglomeratica de la formación Regadera.
La fase arcillosa a limosa va desapareciendo con la profundidad Los valores del Peso unitario total tubo una tendencia a los 2.0 t/m3. Teniendo presente el anterior comportamiento se tomaron los datos para hallar la capacidad
de soporte por pilote individual apoyada en el estrato de 20 m pero con el comportamiento mostrado se proyectó con suelo o depósito granular más aun cuando a los 34.50 aparece un deposito aluvial.
Los asentamientos esperados hallados son del orden de unos 2.0 cm que se hallan dentro de las características granulares
La eficiencia hallada por el Método de Converse- Labarre, la cual es bastante conservativa solo llego a uno por lo cual una ganancia al proyectar pilotes a más de tres diámetros no contribuye a una ganancia en capacidad portante, lo cual es compresible dado lo granular del depósito y el apoyo en un estrato de relativa baja deformación.
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