Mecanica de Suelos Portal Colon Talcahuano

MARIO VALENZUELA Y ASOCIADOS LTDA. INGENIERIA GEOTECNICA – PROYECTOS DE FUNDACIONES – ASESORIA EN OBRA CRESCENTE ERRAZURIZ 75 – LONCO NORTE – CASILLA 1212 – FONO/FAX 41 – 2340629 -- CONCEPCION

INFORME 2014 – 0601

ESTUDIO : MECANICA DE SUELOS PARA EL PROYECTO “CONDOMINIO PORTAL COLÓN”.

AVENIDA COLÓN Nº 3118. TALCAHUANO.

PARA : INMOBILIARIA RBB S.A. At. Sr. Patricio Bahamondes

FECHA : JUNIO DEL AÑO 2014

MARIO VALENZUELA OPORTUS INGENIERO CIVIL


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C O N T E N I D O

Pag. 1. ANTECEDENTES GENERALES Y ALCANCE DEL ESTUDIO 3 Alcances del Estudio Exploraciones y Ensayos 2. CARACTERISTICAS DEL SUBSUELO 5 Antecedentes Geológicos Características del Subsuelo 3. RECOMENDACIONES GENERALES 9 Tipo de Fundación Profundidad del Sello de Fundación Mejoramiento de Suelos Sello de Excavación Agotamiento 4. PARAMETROS DE DISEÑO 10 Clasificación Sísmica del Subsuelo Tensiones Admisibles Coeficiente de Balasto Coeficientes de Empujes y Fricción Potencial de Licuación

ANEXOS : 12 Anexo I : Corrección del Índice de Penetración Estándar

Anexo II : Perfil de Velocidades de Ondas de Corte Vs

Anexo III : En separata. Informe 2014-113 “Exploraciones y Ensayos de Laboratorio”


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1. ANTECEDENTES GENERALES Y ALCANCE DEL ESTUDIO 1.1. Alcance del Estudio El presente informe geotécnico define los parámetros de diseño y recomendaciones de mecánica de suelos para el emplazamiento de un condominio de 6 edificios de 5 pisos sin subterráneo, estructurados en hormigón armado, ubicados en Avenida Colón Nº 3118, Talcahuano. 1.2. Exploraciones y Ensayos Para la determinación de las características del subsuelo se realizó un sondaje de 30.45m, dos sondajes de 7.45m y una calicata de 2.0m de profundidad. También se realizaron ensayos REMI y MASW para la obtención del perfil de velocidades de ondas de corte. Los sondajes se realizaron con recuperación de muestras cada 1.0 m de profundidad, registro del índice de penetración estándar SPT y registro del nivel freático. La ubicación de los sondajes se muestra en Fig. N°1. Todas las muestras obtenidas fueron llevadas a laboratorio para realizar ensayos de : clasificación de suelos y determinación de propiedades índice. Todo en acuerdo a las normativas ASTM vigentes. Los resultados de las exploraciones y ensayos de laboratorio están contenidos en certificado Nº 2014-113 del Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Universidad de Concepción.


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S: Sondaje SPT

C: Calicata

FIG N°1 : UBICACIÓN DE SONDAJES Y TERRENO EN ESTUDIO (Google Earth)

Avenida Colón

S1

S2C1

S3

S1 S3

C1 S2

Avenida Colón


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2. CARACTERISTICAS DEL SUBSUELO

2.1 Antecedentes Geológicos El subsuelo del sector está constituido por sedimentos fluviales del río Bío Bío principalmente arenas basálticas de granulometría media a fina y limos asociados al proceso de depositación fluvial, con marcada influencia marina. La arena se caracteriza por su color gris oscuro y está compuesta principalmente por granos de basalto, fragmentos cristalinos de plagioclasa y magnetita, su densidad es baja a media en superficie y creciente en profundidad. Los limos y en general la fracción fina del depósito se caracteriza por un bajo contenido de plasticidad, la que aumenta para los estratos más profundos, de marcada influencia marina. Subyace a los depósitos limo-arenosos, roca sedimentaria principalmente lutitas y areniscas del terciario. No se conoce la profundidad del depósito de suelos, pero de la extrapolación de sondajes profundos que se han revisado en este sector de Talcahuano, se estima del orden de 40 metros. 2.2. Perfil Estratigráfico A continuación se presenta una modelación del subsuelo que agrupa horizontes de características similares. Ver además la Fig. N°2. Horizonte 1: (0,00 a 2,60 m)

Estratificaciones de arenas finas a medias, con algo de fino a limosas, de fino no plástico, color gris, de compacidad suelta a compacta y limo de baja compresibilidad, no plástico, color gris, de consistencia media y humedad alta. Para este horizonte se define los siguientes parámetros :

Clasificación USCS : SP, SP-SM, SM, ML Contenido de finos (bajo malla # 200 ASTM) : 4% a 20% en arenas

: 54% a 66% en limos Índice de plasticidad, IP : NP Peso específico, Gs : 2,82

Peso unitario seco, d : 1,61 T/m3 Peso unitario total, t : 1,88 T/m3 Índice de Penetración Estándar, SPTprom : 18 Golpes/30cm Velocidades de ondas de corte (VS) : 175 m/s

Horizonte 2: (2,60 a 6,60 m)

Arena fina, con algo de fino, de fino no plástico, color gris, muy compacta, saturada. Para este horizonte se define la siguiente modelación estratigráfica :

Clasificación USCS : SP-SM Contenido de finos (bajo malla # 200 ASTM) : 6% a 18% Índice de plasticidad, IP : NP Peso específico, Gs : 2,81

Peso unitario seco, d : 1,74 T/m3 Peso unitario saturado, sat : 2,10 T/m3 Índice de Penetración Estándar, SPTprom : 72 Golpes/30cm Angulo de resistencia interna, : 38º Velocidades de ondas de corte (VS) : 234 m/s


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Horizonte 3: (6,60 a 14,90 m)

Arena fina, limosa, de fino no plástico, color gris, compacidad media a compacta, saturada. Se observan conchuelas entre los 11,00 y los 11,45m de profundidad. Este horizonte se modeló con los siguientes parámetros :

Clasificación USCS : SM Contenido de finos (bajo malla # 200 ASTM) : 18% a 40% Índice de plasticidad, IP : NP Peso específico, Gs : 2,78


Horizonte 4: (14,90 a 16,25 m)

Horizonte compuesto por limo de baja compresibilidad, plástico, color gris, muy duro, saturado. Para este horizonte se utilizó la siguiente modelación estratigráfica :

Clasificación USCS : ML Contenido de finos (bajo malla # 200 ASTM) : 22% a 40% Índice de plasticidad, IP : 3 a 4 Peso específico, Gs : 2,71

Peso unitario seco, d : 1,42 T/m3 Peso unitario saturado, sat : 1,90 T/m3 Índice de Penetración Estándar, SPTprom : 51 Golpes/30cm Velocidades de ondas de corte (VS) : 206 m/s

Horizonte 5: (16,25 a 22,80 m)

Horizonte conformado por arena fina, limosa, de fino no plástico, color gris, compacta. Entre los 19,80 - 20,45m se presenta un estrato de limo de baja compresibilidad, plástico, color gris, duro, con presencia de conchuelas. Para este horizonte se define la siguiente modelación estratigráfica :

Clasificación USCS : SM; ML Contenido de finos (bajo malla # 200 ASTM) : 14% a 30% en arenas

: 85% en limo Índice de plasticidad, IP : 8 Peso específico, Gs : 2,77



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Horizonte 6: (22,80 a 28,90 m)

Limo de baja compresibilidad, plástico, color gris, de consistencia dura a muy dura, saturado. La modelación estratigráfica se realizó con los siguientes parámetros :

Clasificación USCS : ML Contenido de finos (bajo malla # 200 ASTM) : 72% a 97% Índice de plasticidad, IP : 8 a 10 Peso específico, Gs : 2,72

Peso unitario seco, d : 1,39T/m3 Peso unitario saturado, sat : 1,88 T/m3 Índice de Penetración Estándar, SPTprom : 18 Golpes/30cm Velocidades de ondas de corte (VS) : 191 m/s

Horizonte7: (28,90 a 30,45 m)

Arena fina, limosa, de fino no plástico, color gris, muy compacta, saturada. Para este horizonte se definen los siguientes parámetros :

Clasificación USCS : SM Contenido de finos (bajo malla # 200 ASTM) : 30% a 34% Índice de plasticidad, IP

Peso específico, Gs : NP 2,88


Posición del Nivel Freático : 2,40m Existen sectores con depósitos superficiales de limo, que mantienen napa colgada. En sondaje S3, la napa se midió a 4.80m de profundidad.


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Limo de baja compresibilidad (ML), plástico, color gris, muy duro, saturado.

FIG N°2 : PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL SUBSUELO

Índice de Penetración Estándar SPT (Golpes/30cm)

P r o f u n d i d a d

(m.)

20 30 40 50 60 70 10

N F: Junio 2014 Estratificaciones de arenas finas y limos de baja compresibilidad. Compacidad media a suelta.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Arena fina, limosa, de fino no plástico, color gris, compacta. Entre los 19,80m y los 20,45m de profundidad se detectó estrato de limo de baja compresibilidad, plástico, color gris, muy duro, con presencia de conchuelas.

Clasificación típica USCS : SM; ML

Estratificaciones de arena fina, limosa, de fino no plástico, color gris, compacta, saturada. Entre los 11,00m y los 11,45m se observan conchuelas.

Clasificación típica USCS : SM

Limo de baja compresibilidad, plástico, color gris, de consistencia dura a muy dura, saturado.

Clasificación típica USCS : ML

S1 S2 S3

Estrato compuesto por arena fina, con algo de fino no plástico, color gris, muy compacta, saturada.

Clasificación típica USCS : SP-SM

Arena fina, limosa, de fino no plástico, color gris, compacta, saturada.

Clasificación típica USCS : SM


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3. RECOMENDACIONES GENERALES

3.1. Tipo de Fundaciones Zapatas rígidas de hormigón armado, corridas y/o aisladas amarradas en los dos sentidos ortogonales de la edificación mediante vigas de fundación. 3.2. Profundidad del Sello de Fundación Será definido por el análisis estructural, pero no menor a 1.20m de profundidad. 3.3. Mejoramiento de Suelos 3.3.1. Edificios Lado Avda. Colón (3 edificios) Bajo Sello de Fundación se construirá un relleno estructural hasta los 2.60m de profundidad, extensivo a toda el área de edificación, con un sobreancho de 1.50m medido desde el borde exterior de las zapatas perimetrales. El relleno de mejoramiento se construirá con arena del tipo Bio-Bío, compactada al 80% DR. 3.3.1. Edificios Lado Calle German Riesco (3 edificios) Bajo Sello de Fundación se construirá un relleno estructural hasta los 2.10m de profundidad, extensivo a toda el área de edificación, con un sobreancho de 1.00m medido desde el borde exterior de las zapatas perimetrales. El relleno de mejoramiento se construirá con arena del tipo Bio-Bío, compactada al 80% DR. 3.4. Sello de Excavación (S.E) El S.E. deberá presentar una superficie pareja y limpia, conformada exclusivamente por arenas del sector, libre de materia orgánica o limos plásticos. Si el SE presenta bolsones de limos plásticos, estos serán retirados del subsuelo, en un área regular, que permita el reemplazo y compactación de un mejoramiento de arena limpia Bio Bio. El S.E. será inspeccionado por esta oficina de ingeniería. Después de la aprobación y recepción del S.E. se procederá a compactar con rodillo vibratorio liso de peso estático superior a 6 Ton, con un mínimo de 8 pasadas de rodillo por punto. 3.5. Agotamiento Se estima que si el mejoramiento de suelos se realiza en época estival, no se requiere agotamiento de napa freática.


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4. PARAMETROS DE DISEÑO

4.1. Clasificación Sísmica del Subsuelo La clasificación sísmica del subsuelo está fundamentada en el análisis del sondaje profundo, información geológica del sector, más el valor de las velocidades de ondas de corte obtenidos que resultan en un VS (30) = 200 m/s.

En acuerdo a la NCh 433 Of 1996 Mod.2009 y D.S. N°61, el suelo clasifica como tipo D, en zona sísmica 3. 4.2. Tensiones Admisibles La Fig. Nº3 muestra las tensiones admisibles a utilizar en el proyecto. Con el objeto de obtener un diseño compensado respecto de los asentamientos diferenciales, la gráfica se presenta en función del ancho de zapatas B (m). Las curvas se han obtenido para un asentamiento vertical estático menor a 0,5”.

FIG Nº3 : TENSIÓN ADMISIBLE PARA ZAPATAS RIGIDAS

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4

TE

NS

ION

AD

MIS

IBLE

(T

/M2 )

ANCHO DE ZAPATA B (m)

TENSION ADMISIBLE ZAPATAS RIGIDAS

Análisis Estático

Combinación con Sismo

ZAPATAS CON S.F. A 1,2 m.


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4.3. Coeficiente de Balasto El coeficiente de balasto o módulo de reacción vertical Kv está dado por la Fig N°4.

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4

MO

DU

LO K

v (K

g/cm

3 )

ANCHO DE ZAPATA B (m)

MODULO DE REACCION VERTICAL Kv

Análisis Estático

Combinación con Sismo

ZAPATAS CON S.F. A 1,2 m.

4.4. Coeficientes de Empujes y Fricción Para los empujes desarrollados en el entorno de las fundaciones se han determinado los siguientes valores :

Ko = 0,40 , lateral en reposo

Ka = 0,25 , lateral activo

Kp = 4,02 , lateral pasivo

= 0,46 , coeficiente de fricción

4.5. Licuación de Suelos El subsuelo estudiado no presenta potencialidad de licuación. Se descarta.


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ANEXOS Anexo I : Corrección del Índice de Penetración Estándar Anexo II : Perfil de Velocidades de Ondas de Corte Vs Anexo III : Informe 2014-113 “Exploraciones y Ensayos de Laboratorio”. En separata.


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ANEXO I : CORRECCION INDICE DE PENETRACION ESTANDAR SPT

Posición de la napa : 2,00 m.

Sondaje : S1 Fecha : 30/Mayo

Profundidad SPT obs. Finos I.P. Clasificación P efect. SPT correg.

(m) (Gp./pie) (%) (USCS) (T/m2) (Gp./pie)

1,00 16 4 NP SP 1,80 25

2,00 39 6 NP SP-SM 3,60 52

3,00 48 6 NP SP-SM 5,40 58

4,00 59 7 NP SP-SM 7,20 65

5,00 65 6 NP SP-SM 6,60 74

6,00 77 9 NP SP-SM 7,60 84

7,00 93 10 NP SP-SM 8,60 97

CORRECIÓN DEL ÍNDICE DE PENETRACIÓN ESTANDAR SPT

PARA UNA PRESIÓN EFECTIVA NORMALIZADA DE 1.0 kg/cm2


Sondaje : S2 Fecha : 02/Junio



1,00 5 66 NP ML 1,80 8

2,00 5 54 NP ML 3,60 7

3,00 48 6 NP SP-SM 5,40 58

4,00 67 8 NP SP-SM 7,20 74

5,00 77 10 NP SP-SM 6,60 87

6,00 83 7 NP SP-SM 7,60 90

7,00 84 11 NP SP-SM 8,60 88




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Sondaje : S3 Fecha : 04/Junio



1,00 10 20 NP SM 1,80 16

2,00 27 9 NP SP-SM 3,60 36

3,00 42 6 NP SP-SM 5,40 50

4,00 64 6 NP SP-SM 7,20 71

5,00 53 6 NP SP-SM 6,68 60

6,00 49 6 NP SP-SM 7,68 53

7,00 45 18 NP SM 8,68 47

8,00 46 18 NP SM 9,68 46

9,00 44 24 NP SM 10,68 43

10,00 44 23 NP SM 11,68 41

11,00 35 32 NP SM 12,68 32

12,00 31 34 NP SM 13,68 28

13,00 33 40 NP SM 14,68 29

14,00 43 27 NP SM 15,68 36

15,00 40 80 3 ML 16,68 40

16,00 61 83 4 ML 17,68 61

17,00 50 14 NP SM 18,68 39

18,00 40 30 NP SM 19,68 31

19,00 37 30 NP SM 20,68 30

20,00 -- 85 8 ML 21,68 --

21,00 84 27 NP SM 22,68 60

22,00 R 30 NP SM 23,68 R

23,00 -- 88 9 ML 24,68 --

24,00 13 79 10 ML 25,68 13

25,00 -- 85 10 ML 26,68 --

26,00 17 82 10 ML 27,68 17

27,00 24 72 8 ML 28,68 24

28,00 44 97 8 ML 29,68 44

29,00 52 34 NP SM 30,68 32

30,00 56 30 NP SM 31,68 34




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ANEXO II : PERFIL DE VELOCIDADES DE ONDAS DE CORTE VS 1.- UBICACIÓN Y DESARROLLO DE LOS ENSAYOS Las mediciones se realizaron en dos arreglos ortogonales. En ellos se realizaron mediciones con la metodología REMI, utilizando fuentes pasivas y activas en cada arreglo. También se realizó un ensayo MASW en el arreglo Nº2 y un ensayo HVSR.

FIGURA Nº1 : UBICACIÓN DE LOS ARREGLOS EN TERRENO

Cada arreglo se compuso por 16 geófonos verticales. El arreglo Nº1 se ubicó perpendicular a la Avenida Colón, cruzando gran parte del terreno en estudio. Los geófonos se ubicaron a una distancia de 6m entre cada uno con una distancia total de 90m. El arreglo Nº2 fue ubicado en la zona central del terreno como se muestra en la figura Nº1. Los geófonos fueron espaciados a 3m abarcando una distancia total de 45m. Los ensayos REMI se realizaron considerando una fuente pasiva (ruido ambiente) y luego una fuente activa, utilizando para esto un mazo de 8kg con el cual se realizaron golpes repetitivos sobre una placa ubicada en el extremo de los arreglos. El tiempo de muestreo de cada ensayo fue de 30 segundos con una frecuencia de muestreo de 500 Hz. En cada arreglo se realizaron 12 ensayos, 4 de ellos con fuente activa y 8 con fuente pasiva. El ensayo MASW se realizó utilizando varias distancias de gatillo, de las cuales se seleccionó la configuración que entrego el espectro de dispersión más claro. El tiempo de medición fue de 2 segundos con una frecuencia de muestreo de 1.000 Hz.

Arreglo Nº1

Arreglo Nº2


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2.- DATOS OBTENIDOS EN TERRENO Y RESULTADOS

Los datos obtenidos en terreno fueron analizados y procesados en el programa computacional winMASW v6.1. 2.1 REMI - Arreglo Nº1 (90m)

FIGURA Nº2 : ESPECTRO DE DISPERSIÓN – REMI ARREGLO Nº1

A partir del espectro de dispersión y de la curva de dispersión seleccionada se obtiene el siguiente perfil de velocidades de ondas de corte.

FIGURA Nº3 : PERFIL DE VELOCIDADES DE ONDAS DE CORTE


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2.2 REMI - Arreglo Nº2 (45m)

FIGURA Nº4 : ESPECTRO DE DISPERSIÓN – REMI ARREGLO Nº2




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2.3 MASW – Arreglo Nº2 (45m) El ensayo MASW fue complementado con la información entregada por un ensayo HVSR realizado en el terreno en estudio. El ensayo HVSR tuvo un tiempo de medición de 20 minutos.

FIGURA Nº6 : ESPECTRO DE DISPERSIÓN – MASW ARREGLO Nº2 (OFFSET 15m)

FIGURA Nº7 : AJUSTE ENTRE CURVA DE DISPERSIÓN DEL ENSAYO MASW CON EL

ESPECTRO ENTREGADO POR EL ENSAYO HVSR


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3.- RESULTADOS FINALES Según los estipulado en el Decreto Supremo Nº61, el perfil de ondas de corte que caracteriza el terreno corresponde a aquel que resulte más desfavorable, por lo tanto el valor del Vs30 en el terreno estudiado es 201 m/s.


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4. IMAGENES DE LOS ARREGLOS

FIG. Nº 9 : FOTOGRAFÍA DEL ARREGLO Nº1 (90m)

FIG. Nº 10 : FOTOGRAFÍA DEL ARREGLO Nº2 (45m)

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