Estudio de Suelos

P-039SL-2013

Consultora, Construccin, Avalos Comerciales, Laboratorio de Suelos, Gerencia de Obras Civiles y Elctricas

Telefax (571) 749 54 06 310 881 28 79 312 377 35 83 - Carrera 58 No. 15 - 54 Piso 2 www.solinconltda.com [email protected]

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HERNN CASTAO RIVERA, SOLINCON Ltda. SOLUCIONES INTEGRALES DE

INGENIERA Y CONSULTORA PRESENTA A CONTINUACIN EL ESTUDIO DE

SUELOS Y RECOMENDACIONES DE CIMENTACIN PARA EL PROYECTO EB.

CAD. LAS MARGARITAS (OPCIN 2) LOCALIZADO EN LOTE DE TERRENO

RURAL DENOMINADO FINCA CABA LA RAMADA, VEREDA LA CAMBIA , EN

EL MUNICIPIO DE ANSERMA (CALDAS).

SOLINCON Ltda. SOLUCIONES INTEGRALES DE INGENIERA Y CONSULTORA,

SE ENCUENTRA EN DISPOSICIN PLENA PARA AMPLIAR O COMPLEMENTAR

DENTRO DE LO POSIBLE, EL CONTENIDO DEL PRESENTE INFORME CUANDO A

ELLO FUERE REQUERIDO POR EL SOLICITANTE.

EL PRESENTE INFORME ES CON DESTINO EXCLUSIVO AL SOLICITANTE ANTES

MENCIONADO O A SU ORDEN.

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ESTUDIO DE SUELOS Y CIMENTACIONES

Proyecto:

EB. CAD. LAS MARGARITAS (OPCIN 2)

TIPO A RURAL

LOTE DE TERRENO RURAL DENOMINADO FINCA CAMBIA LA

RAMADA

VEREDA LA CAMBIA - ANSERMA (CALDAS)

Propietario:

MARTIN VLEZ BARRENECHE Y OTROS

Director de Proyectos:

Ing. Oscar Javier Pardo Moreno Esp. Gerencia Integral de Proyectos UMNG

junio de 2013

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CONTENIDO

1. Descripcin y Generalidades

Descripcin general del municipio

Delimitacin

Caractersticas Climatolgicas

Descripcin del Proyecto

Localizacin Topogrfica

Localizacin Geolgica Litolgica Localizacin Geolgica Estructural Localizacin Morfodinmica

Localizacin Ssmica segn NSR - 10

Caractersticas del sector

Proyecto Arquitectnico

Localizacin del proyecto

2. Exploracin del Subsuelo

Variabilidad del subsuelo baja

Localizacin de Sondeos

Equipo empleado

Tabla resumen de sondeos

Nivel Fretico

Ensayos de Laboratorio

Registro de sondeos

i. Estados Fsicos del suelo

Nivel de Fundacin

Alternativas de cimentacin

3. Evaluacin y Anlisis de capacidad portante

Capacidad portante

Resistencia al Corte No Drenada (Ton/m2)

Calculo Capacidad Portante (Ton/m2)

Anlisis de Asentamientos

Potencial de licuefaccin (Captulo H.7. NSR-10)

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Resistividad del suelo (m) i. Definiciones

ii. Metodologa

iii. Recursos

iv. Resultados

v. Conclusiones

4. Anlisis de ingeniera

5. Aspectos constructivos

6. Alcances y limitaciones

7. Carta de Compromiso Tcnico

8. Anexos

Anexo 1 - Ensayos de Laboratorio

Anexo 2 - Clculo de capacidad portante

Anexo 3 - Clculo de asentamientos

Anexo 4 - Registro fotogrfico

Anexo 5 Certificados de Calibracin Equipo Anexo 6 - Fotocopia Tarjetas Profesionales

Anexo 7 - Planos Estructurales y Arquitectnicos

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1. DESCRIPCIN Y GENERALIDADES

1.1. Descripcin general del municipio

Anserma es un municipio de la regin

Sur Occidente del Departamento de

Caldas, Repblica de Colombia.

Ubicado en la Regin Central

Cafetera, conocida como el Eje

Cafetero. Cuenta con una cabida

superficiaria total de

aproximadamente 206,4 Km2 y su

cabecera municipal se encuentra

situada a los 0514 de latitud Norte y 7547 de longitud oeste del meridiano Greenwich. Tomado: www.anserma-caldas.gov.co

1.2. Delimitacin

El municipio de Anserma se encuentra delimitado por las siguientes

poblaciones:

Por el Norte : Municipios de Quinchia y guatica.

Por el Sur : Municipio de Risaralda.

Por el Oriente : Municipio de Manizales y Neira.

Por el Occidente : Municipios de Belen de Ubria y Viterbo.

1.3. Caractersticas Climatolgicas

Altura (m.s.n.m): 1.970

Temperatura: 19C grados centgrados promedio.

Piso trmico: Clido.

Distancia de referencia: 67 Km, a Manizales.

1.4. Descripcin del Proyecto

El presente informe tiene como objeto el estudio, comportamiento y

determinacin de las caractersticas geomecnicas y resistividad del

subsuelo para la instalacin de una celda porttil autosoportada tipo torre

de 30,0 m. de altura, en el lote de terreno rural denominado Finca Cambia

La Ramada ubicado en la Vereda La Cambia, del municipio de Anserma,

Departamento de Caldas.

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Con base en lo anterior se definir el nivel apropiado de cimentacin para

la obra, as como tambin determinar la capacidad portante admisible del

suelo y su correspondiente resistividad elctrica.

Vista rea del proyecto

1.5. Localizacin Topogrfica

Con el apoyo de los registros de campo, la informacin suministrada por el

cliente y las planchas del IGAC, se tiene la siguiente localizacin

aproximada para el proyecto:

LATITUD LONGITUD NORTE ESTE MSNM

5.11528 75.71303 1.102.902,830 1.151.589,187 1.181

Datos GPS

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1.6. Localizacin Geolgica Litolgica

Tomado: Atlas Geolgico de Colombia 2007 Ingeominas

Tomando como base los estudios

hechos para el rea del Departamento

de Caldas se logr establecer que la

zona se encuentra en la Provincia

Litosfrica Continental

Mesoproterozoica Grenvilliana

(PLCMG) donde afloran bsicamente

los grupos de suelos: k2k6-Mds4

Lodolitas, arenitas lodosas y arenitas

lticas, cherts, calizas, tobas y

aglomerados; en su mayora con

metamorfismo dinmico, formando

amplias zonas de

protomilonitas y milonitas.

El aspecto geogrfico ms notable del departamento de Caldas es su

localizacin en la regin central del occidente colombiano, sobre la

prolongacin de la cordillera andina. El relieve de la ciudad es

especialmente montaoso. Por su ubicacin geogrfica, en el

Departamento de Caldas se pueden disfrutar diversos paisajes tales como:

nevados, bosques, montaas y valles.

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1.7. Localizacin Geolgica - Estructural

El entorno del Departamento de Caldas se constituye de unidades de roca

sedimentarias depositadas en un mar Cretcico poco profundo,

intercaladas con productos de vulcanismo submarino constituyen la base

de la columna geolgica regional en el rea de estudio estas rocas se

encuentran suprayacidas por rocas y depsitos continentales del Terciario

Superior principalmente.

1.8. Localizacin Morfodinmica

Dado la ubicacin de la zona en el flanco Occidental de la Cordillera

Central y por la influencia tectnica y volcnica, presenta una topografa

diversa desde zonas abruptas y escarpadas hasta amplios valles.

1.9. Localizacin Ssmica segn NSR - 10

Caracterizacin Ssmica del sitio:

- Zona de Amenaza ssmica: Alta

- Aceleracin pico efectiva, para diseo (Aa): 0.25

- Velocidad Horizontal pico efectiva, para diseo (Av): 0.30

- Aceleracin pico efectiva, para seguridad limitada (Ae): 0.20

- Aceleracin pico efectiva, para el umbral de dao (Ad): 0.10

- Efectos Locales: Tipo de perfil de suelo D (Tabla A.2.4-1 - NSR-10)

- Numero de golpes: 50 > 15 - Velocidad de la onda de cortante (Vs):300 m/s>(Vs) 180 m/s - Coeficiente de amplificacin perodos cortos, debida a los efectos

de sitio (Fa): 1.2 - 1.4

- Coeficiente de amplificacin perodos intermedios, debida a los

efectos de sitio (Fv): 1.8

Caracterizacin de Importancia:

- Grupo IV Estructuras Indispensable: I = 1,50

1.10. Caractersticas del Sector

La topografa en general del municipio presenta en su mayora zonas

montaosas y quebradas, onduladas y en menor porcentaje zonas semi -

onduladas con grandes planadas. El lote de terreno del presente estudio se

encuentra en una zona de topografa plana de fcil acceso (acceso por

va en afirmado en una distancia de aproximadamente 3,0 km.) donde sus

alrededores son reas de cosecha basadas en la agricultura y la

ganadera y vivienda rural.

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Se hace la anotacin que el lote de terreno objeto del presente estudio no

cuenta con ningn tipo de alinderamiento que lo identifique dentro del

sector, el cual hace parte de un lote de terreno de mayor extensin

propiedad de El seor Martin Vlez Barreneche y otros .

1.11. Proyecto Arquitectnico

- Destinacin:

De acuerdo a la informacin suministrada por el personal encargado del

proyecto, las instalaciones a desarrollar sern destinadas para la

construccin de una Estacin Base Tipo F Mvil denominada CAD. LAS

MARGARITAS (Opcin 2).

- Caractersticas del Proyecto:

El proyecto contempla la construccin de una celda porttil tipo torre con

una altura de aproximadamente 30,0 m., la cual se encuentra conformada

por los siguientes elementos:

Cerramiento con malla eslabonada calibre 10 en lmina

galvanizada con tubera hueca de 2, a una altura 2.5 m, cimentada sobre una base de 10,0 x 10,0 m. compuesta por vigas longitudinales

y transversales en perfilera metlica IP y canales.

Tres (3) hilos de alambre de pa superiores en el total del cerramiento

a partir de los 2.5 m. de altura y/o concertina superior.

Alumbrado externo con foto celdas, protegido con malla.

Contador de energa.

El lote de terreno de mayor extensin donde se ubicar la Estacin Base es

de forma irregular, topografa totalmente ondulada (pendientes entre el

0% y 1%) y cuenta con un rea total destinada para el proyecto de

aproximadamente 100,0 m2 (10,00 m. de ancho y 10,00 m. de largo), segn

informacin suministrada por el cliente.

- Sistema Estructural proyectado:

Es una estructura metlica en celosa (torre autoportante) soportada sobre

un entramado de vigas metlicas con un espaciamiento tpico entre

columnas de 4,0 m. a 6,0 m. aproximadamente.

- Evaluacin Preliminar de Cargas:

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De acuerdo a la informacin obtenida del cliente y segn las

caractersticas propias del proyecto, se consideran cargas entre 10 Ton a

12 Ton aproximadamente, es decir, entre 3,0 y 4,0 Toneladas de carga axial

por columna.

Nota: La evaluacin de cargas se realiz por reas aferentes e informacin

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

aproximadas, por lo cual luego de elaborado el clculo estructural remitir

los datos al Ingeniero Geotecnista a fin de revisar las recomendaciones.

1.12. Localizacin del Proyecto

Ubicacin del Proyecto

Tomado: Google Earth

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2. EXPLORACIN DEL SUBSUELO

De acuerdo a la complejidad del proyecto la categora del proyecto se

clasifica de la siguiente manera:

2.1. Variabilidad del subsuelo baja

Corresponden a subsuelos donde no existen variaciones importantes entre

el lugar programado para una perforacin y sus vecinas. Las unidades de

construccin se clasifican en baja, media, alta y especial, segn el nmero

total de niveles y las cargas mximas de servicio, donde para la

clasificacin de las edificaciones se asignar

Tomado: NSR-10

Por tal motivo con el fin de evaluar cualitativa y cuantitativamente las

caractersticas del suelo se planteo la ejecucin de tres (3) sondeos con

profundidades mnimas de 6,0 m. hasta encontrar capacidad de soporte

admisible para esta estructura segn ensayos de resistencia en terreno

como Ensayo de Penetracin Estndar (SPT) y cono tipo barros. En cada

uno de los sondeos se efecto un proceso de muestreo de materiales

"intactos" para ensayos mecnicos semialterados para humedad natural y

de bolsa para clasificacin, de igual manera, se realiz en campo la

prueba de resistividad aparente de los estratos presentes con el fin de

determinar su resistividad elctrica.

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2.2. Localizacin de Sondeos

Ubicacin Esquemtica de los sondeos

2.3. Equipo empleado

El equipo utilizado para las perforaciones se efectuaron con equipo de

penetracin manual compuesto por:

Barreno

Pesa de golpeo de 37.5 kg.

Muestreador o tubo Shelby

Cuchara partida

Penetrmetro manual

2.4. Tabla resumen de sondeos

PERFORACIN No. PROFUNDIDAD ( m )

S - 1 6,40

S - 2 6,50

S - 3 6,30

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2.5. Nivel Fretico

Hecha la exploracin se pudo establecer que hasta dicha profundidad NO

se detecto el nivel fretico.

2.6. Ensayos de Laboratorio

Teniendo como referencia los registros de campo de los sondeos se

planteo un programa de ensayos de laboratorio que contemplo:

- Pruebas de Clasificacin.

- Humedad Natural w (%).

- Peso Unitario (). - Determinacin de la resistencia al corte no drenada (Cu) por medio

del penetrmetro manual.

- Compresin Inconfinada para suelos cohesivos

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

laboratorio y sobre un nmero representativo de ellas se realizaron los

ensayos antes mencionados.

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

Penetracin Estndar (SPT), teniendo en cuenta las curvas de esfuerzo vs

deformacin y de correlaciones con los nmeros de golpes del SPT.

2.7. Registros de Sondeos

Para caracterizar estos materiales fueron recuperadas muestras alteradas

mediante cuchara partida, muestreador y barreno con el objeto de

realizar ensayos de humedades, lmites de consistencia, granulometras y

muestras inalteradas con el fin de determinar densidades y compresin

simple. Adicionalmente se realiz el ensayo SPT de forma continua en todos

los sondeos.

Tomando la informacin obtenida de campo y de acuerdo a los resultados

de los ensayos de laboratorio y de las frmulas matemticas de relaciones

de interfaces de la geotcnica elemental, se elabor el perfil de suelo por

sondeo donde se aprecia la variacin del suelo con sus respectivas

propiedades fisicomecnicas. (Ver Anexo 1 - Estratigrafa y propiedades

del suelo) donde se resumen los resultados de las propiedades fsicas antes

mencionadas.

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El perfil del suelo corresponde a un depsito sedimentario compuesto por

estratos de suelos finogranulares inorgnicos Arcillosos ligeros arenosos de

colores amarillos, consistencia blanda a media y plasticidad alta. Estos

materiales clasifican de acuerdo al Sistema USC como material tipo CH.

Analizando los perfiles estratigrficos encontrados para cada uno de los

sondeos, se aprecian estratos comunes que bajo condiciones geotcnicas

pueden considerarse estratos similares, en busca de realizar una

generalizacin de comportamientos que permita definir perfiles

geotcnicos de anlisis. Para esto se evaluarn a continuacin las

propiedades de cada uno de los estratos caractersticos de la zona de

anlisis.

2.7.1. Estados fsicos del suelo

Los estados fsicos permiten clasificar el suelo dentro de sistemas de

clasificacin comnmente empleados en la prctica ingenieril, as como

determinar ciertos parmetros de numricos que permiten inferir el

comportamiento geotcnico del material.

Para clasificar los materiales encontrados segn el sistema USC, es

necesario llevar a cabo ensayos de lavado sobre el tamiz No. 200 y lmites

de consistencia. Si bien, la proporcin de partculas finas (pasa Tamiz No.

200) entrega una primera aproximacin a la identificacin del suelo, se

hace necesario conocer la susceptibilidad al cambio volumtrico del

material en presencia de agua y de cierta manera aproximarse al cambio

de propiedades mecnicas tambin en presencia de agua.

CH

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Es posible aproximarse a esa susceptibilidad al emplear unos ndices

derivados de la agronoma por Atterberg, y cuyos mtodos de ejecucin y

de interpretacin fueron mejorados por Casagrande, que definen la

consistencia del suelo en funcin del contenido de agua, a travs de la

determinacin de humedad, lo que permite identificar la denominada

plasticidad del suelo.

Al respecto, Atterberg defini tres lmites:

- Lmite de retraccin (LC): Separa el estado de slido seco a semislido.

- Lmite plstico (LP): Separa el estado semislido del plstico.

- Lmite lquido (LL): Separa el estado plstico del semilquido.

De los valores numricos de estos lmites se derivan algunas relaciones

matemticas denominadas ndices, entre los cuales se encuentran el

ndice de Plasticidad (IP), y el ndice de Liquidez (IL). El primero de los

anteriores corresponde al intervalo de humedades en el cual el material se

comporta como un material plstico, su frmula de clculo es:

IP = LL - LP.

Terzaghi en 1936 propuso una til relacin entre la humedad natural y los

lmites de Atterberg (lquido y plstico) para determinar el comportamiento

de un suelo al remoldeo, la cual se denomin ndice de Liquidez (IL).

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

Segn la frmula anterior puede anotarse que para un suelo que tiene la

humedad natural igual a su lmite plstico el ndice de liquidez es cero y

para un contenido de humedad igual al lmite lquido el ndice es igual a 1.

Con esto se puede concluir lo siguiente:

IL < 0 El suelo tendr un comportamiento frgil

0 < IL 1 El suelo se convertir en un lquido muy viscoso

Con lo anterior se puede anotar que un terreno arcilloso con un

comportamiento aceptable para soportar la construccin de un cimiento

debe tener un ndice de liquidez (IL) cercano a cero y nunca cercano a 1.

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La plasticidad del suelo, es una consecuencia de los componentes

minerales del suelo, esto es, en los suelos finogranulares su comportamiento

fsico se encuentra gobernado por su mineraloga, entre otros factores de

su historia geolgica.

El comportamiento de los suelos granulares, es decir, aquellos en los cuales

la mayor parte de las partculas tienen un tamao mayor a 0.075 mm, no

est influenciado por la mineraloga de los componentes finos, lo que s

ocurre con los suelos finogranulares como se indic anteriormente.

De acuerdo a los resultados obtenidos, podemos decir que la Humedad

natural w (%) tiende a disminuir con la profundidad en cada sondeo,

donde su disminucin en el valor de humedad no es importante, partiendo

de un valor promedio de 47% hasta alcanzar valores superiores de 70%

aproximadamente.

El ndice de plasticidad (IP) para el perfil de suelo arcilloso tiene un

comportamiento estable homogneo desde la profundidad de 6.0 m.,

donde aparentemente el valor se mantiene casi constante. Los valores en

general para el ndice de plasticidad se encuentran entre 26,0 y 42,0 en

promedio.

El ndice de liquidez (IL) presenta valores homogneos con la profundidad,

partiendo de un valor promedio de 0,72, y llegando hasta valores

superiores de 1.29, con lo que podemos analizar que el terreno arcilloso del

perfil estratigrfico se comportar como un material plstico a muy viscoso

con un comportamiento mecnico de malo a aceptable y una

capacidad de drenaje de aceptable a mala para soportar la construccin

de los cimientos, por lo que recomendamos la realizacin de un

mejoramiento en el nivel de desplante antes de la colocacin de la

cimentacin de la estructura.

La masa unitaria o peso unitario () de las muestras analizadas tiene un comportamiento heterogneo en el perfil explorado con un valor

promedio de 1,64 Ton/m2, causado por la normal consolidacin de los

estratos de suelo y la presencia de una muestra de suelo heterognea en

el perfil estratigrfico explorado.

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2.8. Nivel de Fundacin

De acuerdo al tipo de perfil estratigrfico encontrado en la zona del

proyecto y teniendo como referencia tanto el tipo de construccin como

la magnitud de las cargas mximas generadas sobre el suelo portante que

son de aproximadamente 4,0 Ton por columna, se define el nivel de

cimentacin a la profundidad de 1.50 metros para la estructura de la

celda porttil medidos a partir del nivel actual del terreno.

2.9. Alternativas de Cimentacin

- Cimentacin celda porttil tipo torre de 30 m. de altura:

Si el diseo de la celda porttil lo requiere segn especificaciones

del fabricante, para la cimentacin se recomienda un cimiento

superficial tipo zapata aislada cuadrada de mnimo 1.50 x 1.50 por

cada lado unidas mediante vigas de amarre y/o de enlace

Nota (1): Para la cimentacin superficial se recomienda que sea rgido, con

el fin de que sus deformaciones totales sean pequeas o despreciables (No

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

espesor mnimo de la zapata sea de 30 cm.

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

laboratorio donde se observa que el perfil estratigrfico se encuentra

conformado por suelos de muy baja capacidad portante y muy

compresibles, se recomienda la colocacin de dados en concreto

ciclpeo por debajo del nivel de desplante, con el fin de realizar labores

de pre-consolidacin del terreno sometindolo a esfuerzos mayores a los

esfuerzos de trabajo generados por la plataforma y la estacin Base a

instalar.

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3. EVALUACIN Y ANLISIS DE CAPACIDAD PORTANTE Y RESISTIVIDAD

3.1. Capacidad Portante

Para determinar el comportamiento de resistencia del suelo donde se

cimentar, se consider la profundidad de fundacin y su forma

geomtrica, donde se examinaron diferentes anchos de cimientos con sus

respectivas relaciones Ancho / Largo (B/L) de nivel de cimentacin, de

igual manera, se tuvo en cuenta el nmero de golpes necesarios para

hincar 15 cm. (6) tres (3) veces consecutivas hasta penetrar 45 cm. 1.5 pies por medio del muestreador de cuchara partida o 60 cm. por medio

del cono dinmico.

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

como el ngulo de friccin interna del suelo y la densidad relativa.

N (golpes/pie)

Nmero de

Penetracin estndar

Angulo de friccin

interna

(grados)

Densidad relativa

aproximada

Dr (%)

0 5 26 28 0 5

5 10 28 30 5 20

10 20 30 33 20 30

20 30 33 36 30 60

30 40 36 38 60 80

40 50 38 - 40 80 95

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

profundidades superiores a 1.00 m, est comprendido en un rango de 5 y

20 N (golpes/pie), y a los resultados obtenidos del clculo de a partir del

SPT (Ver Anexo 1), podemos decir que el perfil de suelo se correlaciona con

un ngulo de friccin interna de entre 24 y 33 y una Densidad Relativa

de Dr=15% o superior.

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

emplearon los siguientes parmetros de clculo:

- Suelo portante de comportamiento principalmente cohesivo.

- La ubicacin del nivel fretico no se detect en la exploracin. - Peso unitario hmedo del suelo portante = 1.64 Ton/m3

- Resistencia Compresin No-confinada, Max[1-], Qu=5,74 Ton/m2. 12.29 Ton/m2.

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Utilizando las formulaciones propuestas por Terzaghi se realizaron los anlisis

de capacidad de carga admisible para soluciones superficiales, as se

obtuvieron para condiciones crticas de 0 valores a la profundidad de

cimentacin.

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

portante del suelo de fundacin es variable y depende de la forma

geomtrica del cimiento y de su altura de desplante. De igual manera se

debe tener en cuenta que las profundidades de cimentacin y reas de

cimentacin dadas en el presente estudio, corresponden a los

requerimientos mnimos de capacidad portante del suelo de fundacin, sin

embargo, el ingeniero estructural podr incrementar estas longitudes con

el fin de cumplir con los requerimientos estructurales a que haya lugar para

el diseo de los elementos que componen el proyecto.

3.2. Resistencia al Corte No Drenada (Ton/m2)

Con base en la informacin de resistencia tomada de los resultados de

campo mediante el penetrmetro manual, a los resultados obtenidos del

clculo de a partir del SPT (Ver Anexo 1) y del Ensayo de Compresin No

confinada para suelos cohesivos, se obtuvo que la resistencia al corte no

drenada (Cu) se encuentra aproximadamente entre 2,87 y 6,08 Ton/m2 en

promedio.

Como es tpico de los suelos consolidados se obtiene valores ligeramente

inferiores en las capas superficiales, es decir el parmetro va aumentando

con la profundidad. De acuerdo con los valores obtenidos del clculo de

ngulo interno de resistencia a partir del SPT se puede clasificar la

consistencia del material como moderadamente consistente o mediana.

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De igual manera, de acuerdo a los parmetros elsticos tpicos de suelos

de la siguiente tabla, podemos analizar que el mdulo elstico de Young

que se presenta en el perfil estratigrfico se encuentra entre 5,0 y 10,0 MPa,

para suelos arcillosos medios.

Nota: Los valores obtenidos con los clculos de a partir del SPT son

ligeramente mayores que los obtenidos con el penetrmetro manual

3.3. Calculo Capacidad Portante (Ton/m2)

Con miras a determinar las caractersticas geotcnicas ms relevantes del

sistema de cimentacin, se llev a cabo un anlisis de capacidad de

soporte del subsuelo. De acuerdo con el nivel de cargas y la forma de

distribucin 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 fundacin, fueron llevados a cabo los anlisis de capacidad

portante mediante la ecuacin general de capacidad de soporte

propuesta por Meyerhof (1.963), en la cual se tienen en cuenta los factores

de correccin por forma, profundidad de cimentacin, nivel fretico y

excentricidad e inclinacin de la carga.

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

capacidad portante, la cual se hall para varias profundidades y anchos

usando la resistencia obtenida en terreno mediante el mtodo de SPT y

ensayos de laboratorio, con un factor de seguridad de FS=3.0 obtenemos

los siguientes valores:

- Cimentacin celda porttil tipo torre de 30 m. de altura

q adm = 9,55 Ton/m2, considerando un factor de seguridad F.S = 3; y

asentamientos estimados del orden de 2,32 cm. para cimientos

cuadrados de ancho 1.50 m., relacin B/L de 1, por columna (Ver

memoria de clculo).

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

fundacin se comportar de manera adecuada frente a las cargas de la

que ser objeto debido al proyecto a desarrollarse, siempre y cuando se

mantengan las condiciones de diseo establecidas en el presente estudio.

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

deben ser verificados por el diseador estructural.

3.4. Anlisis de Asentamientos

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

inmediatos mediante teora elstica segn la propuesta Timoshenko y

Gudier, (1951), de acuerdo con la siguiente ecuacin:

Donde;

Los resultados de los estimativos de asentamientos se pueden observar en

el Anexo 3. Clculo de asentamientos, para varias profundidades y anchos

usando la resistencia obtenida en terreno.

3.5. Potencial de licuefaccin para el tipo de suelo encontrado (Captulo

H.7. NSR-10)

Debido a que el perfil estratigrfico que presenta N (Penetracin) mayores

a 5 golpes/pie y a su comportamiento principalmente cohesivo, se

descarta la susceptibilidad a licuacin del depsito de suelos estudiado.

3.6. Resistividad del suelo (m) Con el presente estudio se pretende determinar la resistividad del suelo en

el rea donde se desarrollar el proyecto, con el fin de determinar la

localizacin del sistema de puesta a tierra de los equipos.

3.6.1. Definiciones

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

la corriente elctrica por un material. Se mide en ohmios por metro

(m, a veces tambin en mm/m).

- Telurmetro: Equipo utilizado para medir la resistividad del suelo.

F

s

IIImE

BqH

21

2

01

211'

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

B' = Ancho del cimiento.

m = Nmero de esquina relacionada al cimiento, segn 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 , = Parmetros elsticos del suelo mencionados anteriormente.

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

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Punto de Exploracin: Punto geogrfico sobre la superficie del suelo donde

se hacen las mediciones de resistividad.

- Orientacin: Direccin sobre la superficie del suelo en la que se hace

la exploracin.

- Mtodo de Medicin de Resistividad del suelo: El mtodo de

medicin de resistividad propuesto aqu es el mtodo 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.

- Resistividad Aparente: Valor en m que se obtiene utilizando el mtodo WENNER y que relaciona la resistividad con la separacin

entre electrodos. La ecuacin es:

La ecuacin exacta para el clculo es:

Dnde:

: Es la resistividad aparente m. a : Distancia de separacin de los electrodos en metros.

B : Profundidad de enterramiento de electrodos en metros.

R : Valor de resistencia medida por el telurmetro en .

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

siguiente expresin:

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Ra***2

- Capa: Parte de suelo que tiene propiedades elctricas similares.

3.6.2. Metodologa

Para determinar la resistividad del suelo en el rea solicitada se emple la

siguiente metodologa:

- Identificacin del sitio al explorar: Con base a la informacin

suministrada por COMCEL S. A. se identific el sitio de la exploracin.

- Localizacin de los puntos de exploracin: Una vez identificado el

sitio de exploracin se ubicaron los puntos de exploracin teniendo

la configuracin del rea, las instalaciones existentes y las

restricciones de exploracin (elementos metlicos en el terreno,

espacio, corrientes parsitas, rellenos, entre otros).

- Orientacin de exploracin: Por cada punto de exploracin se

realizaron dos (2) orientaciones perpendiculares en las cuales se

hicieron las mediciones.

- Toma de lecturas: Se hicieron toma de lecturas para separacin de

electrodos entre 1.0 m. hasta 5 m. Por cada separacin se hicieron

dos (2) mediciones.

- Determinacin final de la Resistividad: Con los datos que se

obtuvieron en la simulacin se realiz un anlisis estadstico de la

muestra para determinar el valor de la resistividad de la primera y

segunda capa del suelo.

- Anlisis de resultados: Por cada lectura se calcul el valor promedio

y utilizando la frmula para la resistividad aparente se calcul para

cada separacin de electrodos.

3.6.3. Recursos

Los recursos utilizados para el anlisis de resistividad del suelo fueron los

siguientes:

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- Recursos humanos:

Ingeniero electricista experto en mediciones de resistividad

Tcnico electricista.

Auxiliar.

- Equipos:

Telurmetro Digital Marca HT (Geo 416).

Cuatro (4) picas de hierro para medicin.

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

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

GPS marca GARMIN OREGON.

Cinta mtrica

Medio de transporte

3.6.4. Resultados

En el rea que dispuso COMCEL S. A., para el anlisis 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 simulacin para cada una de las exploraciones:

EXPLORACIN ORIENTACIN Ohm - m Profundidad "D" (m)

1 1 21,33 1,00

1 2 26,54 1,00

2 1 53,47 2,00

2 2 86,41 2,00

PROMEDIO 46,94 1,50

DESVIACIN ESTNDAR 29,85 0,58

VARIANZA 890,85 0,33

3.6.5. Conclusiones

- Se limitaron el nmero de lecturas en algunas exploraciones debido

a la disponibilidad de espacio para la extensin de los electrodos.

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4. ANLISIS DE INGENIERA

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

de laboratorio y analizado la informacin se puede decir:

- El depsito sobre el cual es apta la cimentacin para la estructura,

corresponde a un suelo con parmetros fsicos como peso unitario

hmedo de aproximadamente 1,64 Ton/m3, el cual corresponde a

una Arcilla ligera arenosa de color amarilla, consistencia blanda a

media, baja compresibilidad y plasticidad alta, y se clasifica de

acuerdo al Sistema USC como material tipo CH.

- El nivel fretico no se encontr en la exploracin realizada, asimismo,

en la zona se presentan suelos de baja a mediana capacidad

portante, y normalmente compresibles.

- El Valor de humedad natural se encuentra en aproximadamente

entre 45 y 70%, para el estrato donde se apoyar la cimentacin, el

cual no presenta potencial de licuacin.

- El valor de capacidad portante vari en torno a 7,04 a 14,76 Ton/m2,

en el rea cercana a donde se cimentar, dependiendo de la

relacin B/L del cimiento y su profundidad.

Cimentacin estructura

o Cota de Cimentacin: -1.50 m.

o Cimiento superficial tipo zapata aislada cuadrada de 1,50 m.

por cada de lado unidas mediante vigas de amarre

o Capacidad portante: 9,15 Ton/m2.

o Asentamiento esperado: 2,32 cm.

o Recomendaciones: Mejoramiento de 30 cm. en recebo

compactado.

- Para la parte visible del concreto de la cimentacin, se recomienda

que se proyecte una pendiente hacia donde se pueda drenar agua

lluvia, con el fin de evitar el aposamiento de agua en esta zona y se

pueda afectar la estructura metlica de la torre (oxidacin).

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- A la par de las operaciones de alineacin y nivelacin, se deben

realizar trabajos para el acceso y realizar labores de limpieza de

material sobrante del rea.

- Los resultados de los anlisis de capacidad de soporte y

asentamientos se consideran admisibles para las estructuras, sin

embargo, conocidas las caractersticas de resistencia del suelo de

fundacin, el ingeniero estructural puede modificar dicha geometra,

de acuerdo con sus solicitaciones de carga y teniendo en cuenta las

figuras de capacidad de soporte presentadas y los asentamientos

calculados.

- Se recomienda que una vez construida la cimentacin de la torre y

antes de instalarla, se realice una preconsolidacin del terreno con

una carga de 1,20 veces la carga de servicio proporcional

transmitida por la torre en cada uno de los apoyos, mientras se

desarrollan las dems actividades del proyecto, con el fin con el

propsito de acelerar el proceso de consolidacin del terreno y

disminuir los asentamientos a largo plazo (secundarios y terciarios).

- Se recomienda que el ingeniero calculista disee vigas de amarre

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

comporte de manera monoltica y prever una rigidez suficiente para

soportar asentamientos diferenciales mximos de 1.0 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

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5. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

- Las excavaciones de las cimentaciones pueden realizarse

manualmente y no se prev la necesidad de recurrir a entibados

dado que la profundidad de desplante no es considerable, sin

embargo por seguridad, se recomienda el entibado en toda la

profundidad de la excavacin, si se observa algn tipo de falla en el

perfil estratigrfico dado la presencia de suelos cascajosos.

- Para la construccin de los cimientos se tendr que excavar dejando

una pendiente hacia donde se pueda drenar agua lluvia o infiltrada

y posteriormente bombearla ya que las propiedades mecnicas

pueden disminuir de forma apreciable por humedecimiento del

suelo, de igual manera, donde sea necesario se deber estabilizar el

talud apuntalndolo con parales metlicos apoyados sobre camillas

y adems se deber extraer el agua infiltrada con motobomba.

- Se recomienda extender de una capa de polietileno de alta

densidad en toda el rea sobre el recebo que soportara la

cimentacin.

- Si en el momento de excavacin se observa algn cambio en el

perfil estratigrfico, se recomienda llegando a la cota donde se

proyecte la cimentacin por reemplazo del relleno, colocar una

capa de rajn de un espesor de unos 25 a 30 cm. (donde se

presente reas 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 mximo, el cual ser compactado como

mnimo al 95% del Proctor Modificado. Para la colocacin de estos

materiales se recomienda realizar un descapote mnimo de 0,50 m.,

de manera que se pueda retirar el nivel con mayor contenido de

material orgnico.

- Este material de mejoramiento debe cumplir como mnimo, con un

desgaste inferior al 50%, material catalogado de buena gradacin,

ndice de plasticidad no mayor al 6%, tamao mximo de 2, lmite lquido menor de 30%, contenido de finos menor de 10%, (Pasa T200),

de igual manera, los materiales no podrn contener las piedras de

tamao superior a 10 cm., su contenido de materia orgnica debe

ser inferior al 3 % en peso y tendr como componentes esenciales

grava, arena y un poco de arcilla. Este material se denomina

comnmente recebo, caliche y zahorre.

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

cuidadosamente y los intersticios entre ellos deben llenarse con

material ms fino, tendiendo a formar una capa densa y compacta,

donde en los ltimos centmetros no deben colocarse ni piedras, ni

terrones que se rompan fcilmente.

- 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 mtodo de construccin

adoptado no cause esfuerzos indebidos a ninguna estructura y para

evitar deslizamientos del relleno sobre el terreno donde se coloquen.

- La cimentacin superficial tipo zapata aislada ser construida sobre

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

capa vegetal, materia orgnica etc.), a la que se deber realizar

una preparacin en concreto pobre de limpieza de 5 cm. de

espesor cuya relacin este en proporcin 1: 4 : 8.

- El constructor deber ejecutar todas las obras provisionales y trabajos

que sean necesarios para desaguar y proteger contra inundaciones

la zona de construccin.

- Con la evolucin del tiempo se deber realizar nivelaciones

topogrficas para evaluar el proceso de asentamiento y

acomodacin del estrato construido, de igual manera, durante la

construccin de la cimentacin, es muy importante establecer un

sistema de control geotcnico de deformaciones y agrietamientos y

dar aviso oportuno de cualquier anormalidad.

- Se recomienda realizar la construccin de cunetas o drenajes

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

aguas de escorrenta, y as proteger la cimentacin, de igual

manera, mantener baja la presin del agua y disipar eventuales

excesos dado la presencia de arenas en el perfil estratigrfico.

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- Se debe prever el retiro de material orgnico en la parte superior del

perfil estratigrfico de igual manera, se recomienda verificar el

cumplimiento de los retiros exigidos por la oficina de Planeacin,

realizar un proyecto elctrico independiente para la Estacin Base y

prever trasiego de materiales.

- En caso de evidenciarse algn indicio de inestabilidad del terreno en

el momento de las excavaciones, se deber avisar a SOLINCON

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

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6. ALCANCES Y LIMITACIONES

EL PRESENTE ESTUDIO SE REALIZO CON BASE EN LA INFORMACIN

SUMINISTRADA, DE ESTA FORMA SE PROYECT EL ALCANCE TANTO DE LA

EXPLORACIN COMO DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO, POR LO CUAL SI

SE PRESENTARA ALGN CAMBIO EN LA PARTE ESTRUCTURAL O DE SUELOS, S

TENDR QUE INFORMAR AL INGENIERO DE SUELOS A FIN DE EVALUAR LA

NUEVA SITUACIN.

LAS DIMENSIONES FINALES DE LA CIMENTACIN DE LA TORRE Y DEMS

OBRAS, PROVENDRN DEL RESULTADO DE LOS ESTUDIOS ESTRUCTURALES

DEFINITIVOS, DE IGUAL MANERA, EL PRESENTE ESTUDIO SIRVE COMO

HERRAMIENTA FUNDAMENTAL PARA EL DISEO DEL INGENIERO CALCULISTA,

MS NO CONLLEVA LA GEOMETRA DEFINITIVA PARA LA FUNDACIN DE LAS

ESTRUCTURAS PROPUESTAS.

___________________________________

ING. OSCAR JAVIER PARDO MORENO

M.P. 25202- 133283 CND

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7. CARTA DE COMPROMISO TCNICO

Seores:

CURADURA URBANA

Ciudad

Yo OSCAR JAVIER PARDO MORENO Ingeniero Civil con Matrcula Profesional

M.P. 25202 133283 CND, present el Estudio de Suelos y recomendaciones de Cimentacin elaborado de acuerdo con el Reglamento Colombiano

de Construccin Sismo Resistente NSR-10, Decreto 926 del 19 de Marzo de

2010, para la instalacin de una celda porttil autosoportada tipo torre de

30,0 m. de altura, en el lote de terreno rural denominado Finca cambia la

ramada ubicado en la Vereda La cambia, del municipio de anserma,

Departamento de Caldas. 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 revisin efectuada por la Curadura Urbana y/o

Planeacin Municipal no constituye una aprobacin del Estudio de Suelos,

sino una verificacin del cumplimiento de la NSR-10.

Cordialmente,

___________________________________

ING. OSCAR JAVIER PARDO MORENO

MP. 25202 - 133283 CND

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Propiedades de lo suelos usadas para este informe

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8. ANEXOS

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Anexo 1

Ensayos de Laboratorio

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Anexo 2

Clculo de capacidad portante

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Anexo 3

Clculo de asentamiento

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Anexo 4 Registro fotogrfico

Sondeo 1

Sondeo 2

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Sondeo 3

Muestras de laboratorio

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Anexo 5

Certificados de Calibracin

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Anexo 6

Fotocopia Tarjeta Profesional

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Anexo 7

Planos Estructurales y Arquitectnicos

Estudio de Suelos

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