Carta de diseño geotecnia

Informe geotecnia aplicada
Estudio de suelos Duitama, Boyacá
2012

Tabla 1. Correlación entre Pruebas SPT y valores de
resistencia de suelos arcillosos 18
Tabla 2. Correlación entre pruebas SPT y valores de
resistencia de suelos arenosos 19
tabla # 3 presentan compresión simple realizados en muestras
tomadas de los sondeos. 22
Tabla # 4 resultados de análisis de las muestras del sondeo
# 2 23
Tabla# 5: Datos resultantes para el sondeo 2 24
Tabla # 6 tabla de resultados análisis de las muestras del
sondeo 5 25
Tabla # 7 datos resultantes para el sondeo 5 26
Tabla #8 tabla de resultados de las muestras del sondeo # 7 27
Tabla # 9 resultado para el sondeo 7 28
Tabla # 10 parámetros para el cálculo capacidad portante 29
Tabla #11 Resumen de las propiedades geotécnicas de la
capa superior del perfil de suelos. 32
Tabla#12 . Resumen cálculos de capacidad portante. 33

CÁLCULOS DE CAPACIDAD PORTANTE
1. ZAPATA ( 1m x 2m)

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE FORMA DE LA
DATOS DEL SUELO: CIMENTACIÓN:

Dato Valor Unidad Dato Valor Unidad
C 0 Ton/m² Df 1,70 m
Φ 28 º B 1,00 m
ϒ 1,78 Ton/m3 L 2,00 m
Dw 2,5 m

FACTOR DE SEGURIDAD CORRECCIÓN POR NIVEL FREATICO

FS 3 S/D ϒw 1,00 Ton/m³

Informe Geotecnia Aplicada
2012

ϒ' 0,78 Ton/m³
ϒ 0,956 Ton/m³

FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA

Factor Terzagui Meyerhof
Nc 37,2 25,800
Nq 22,500 14,720
Ng 19,700 16,720
Nq/Nc 0,610
tan Φ 0,530
sen Φ 0,460
tan -1 (df/b) 0,029

FACTORES DE CORRECCIÓN

Por forma Por profundidad de Por inclinación de la
cimentación carga
(Hansen, 1970) (Meyerhof, 1963)
Fcs 1,305 Fcd 1,012 Fci 1,000
Fqs 1,265 Fqd 1,009 Fqi 1,000
Fgs 0,800 Fgd 1,000 Fgi 1,000

CAPACIDAD PORTANTE

Teoría qu qadm Unidad
Terzagui 47,368 15,789 Ton/m²
Meyerhof 36,817 12,272 Ton/m²

2. ZAPATA (1,5m x 3m)

DATOS DE ENTRADA

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Φ 28 º B 1,50 m
ϒ 1,78 Ton/m3 L 3,00 m
Dw 2,5 m


ϒ' 0,78 Ton/m³
ϒ 0,956 Ton/m³


Nc 37,2 25,800
Nq 22,500 14,720
Ng 19,700 16,720
Nq/Nc 0,610
tan Φ 0,530
sen Φ 0,460
tan -1 (df/b) 0,029

3

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cimentación carga
Fcs 1,305 Fcd 1,012 Fci 1,000
Fqs 1,265 Fqd 1,009 Fqi 1,000
Fgs 0,800 Fgd 1,000 Fgi 1,000

CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO


3. ZAPATA (2m x 4m)

DATOS DE ENTRADA

Datos del suelo: Datos de forma de la cimentación:

Φ 28 º B 2,00 m
ϒ 1,78 Ton/m3 L 4,00 m
Dw 2,5 m

Factor de seguridad Corrección por Nivel Freatico

ϒ' 0,78 Ton/m³
ϒ 0,956 Ton/m³

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Nc 37,2 25,800
Nq 22,500 14,720
Ng 19,700 16,720
Nq/Nc 0,610
tan Φ 0,530
sen Φ 0,460
tan -1 (df/b) 0,029


cimentación carga
Fcs 1,305 Fcd 1,012 Fci 1,000
Fqs 1,265 Fqd 1,009 Fqi 1,000
Fgs 0,800 Fgd 1,000 Fgi 1,000



1. GENERALIDADES DEL PROYECTO

1.1 LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO.

El proyecto se ubica en la zona urbana sector oriental del municipio de Duitama, entre las
calle 23 y margen del río Chiticuy y las carreras 31 y 32, en un predio de más de 7000

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metros cuadrados. Actualmente dicho predio no tiene un uso específico y se utiliza para
agricultura. La Figura 1 presenta un esquema de la forma y obras existentes en el área de
influencia del proyecto

.imagen #1 localización del municipio de Duitama.

Fuente: ubicación de los municipios en la web.

1.2 Localización de sondeos.

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El lote donde se ubicará el proyecto tiene una superficie suavemente inclinada hacia el SE
cuyo nivel actual es la base para determinar la profundidad de cimentación de las obras
futuras a realizar. De acuerdo con los prediseños el área se destinara a construcción de
bloques de edificaciones de 6 pisos el primero de los cuales se utilizará como
parqueaderos para lo cual se proyectan semisótanos. De acuerdo con los criterios de
exploraciones geotécnicas (Norma NSR- 98, Titulo H), a la disposición geométrica y
dimensiones del lote, al tipo de construcción que se piensa realizar, a la distribución
urbanística preliminar del proyecto, etc. se realizaron siete (7) sondeos.

Imagen #2: localización de los sondeos en el municipio de Duitama

Fuente: Google Map; División política de Duitama, Boyaca

1.3 Características generales del proyecto y del lote.

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El proyecto comprende las obras de infraestructura para la construcción de la
Urbanización Alto de los Rosales, la cual proyecta construir 4 bloques de apartamentos de
6 pisos cada uno, totalmente independientes, con sus respectivas obras de urbanismo
como accesos, parqueaderos, zonas verdes, campos deportivos, cerramiento, aislamiento
de la margen del río etc. Las edificaciones se proyectan construir con el sistema
tradicional de pórticos en concreto reforzado y mampostería.

Imagen # :3 caracteristicas de la obra

Fuente: skyscrapercity.com

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2. UBICACIÓN GEOLOGICA.
Todo proyecto a construir, está influenciado directamente por las condiciones geológicas
tanto locales como regionales y ninguna de las dos debe descartarse con miras a realizar
los diseños respectivos y aImagen #1 localización del valle de Tundama, donde está la
zona de estudio

evaluar el comportamiento futuro de las obras construidas. La exploración geológica del
sitio y de su entorno está encaminada a determinar:

El tipo de suelos y rocas que componen el lote donde se realizará el proyecto, tanto
horizontal como verticalmente.
La posición del nivel freático en el área de interés.
El tipo de cimentación más conveniente,
El nivel de cimentación más favorable, según el tipo de suelo, la facilidad de
construcción, el tipo y forma de transmisión de cargas, etc.
Los asentamientos esperados durante y después de la construcción del proyecto,
y las recomendaciones sobre obras adicionales tales como muros de contención,
filtros, drenajes etc., en caso de ser necesarias.

2.1 Localización geológica regional del proyecto:
El proyecto se halla ubicado en el valle del Tundama, el cual ha sido formado por
una serie de eventos geológicos dominados principalmente por la tectónica
regional y la modelación geomorfológica de los periodos geológicos recientes.
Imagen: # 4 panoramica del municipio, se evidencia el desnivel en la
zona.

Fuente: panorámicas de tu ciudad

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2.1.1 ESTRATIGRAFÍA REGIONAL
El área de Duitama forma parte de la cuenca de Bogotá subcuenca de Duitama,
donde la sedimentación tuvo lugar en geosinclinal alcanzando espesores de hasta
12500 m. En los alrededores y en el propio valle del Tundama afloran rocas de los
periodos geológicos comprendidos desde el paleozoico hasta depósitos
cuaternarios recientes, cuya descripción en orden geocronológico de más antiguo
a más reciente son:

2.1.1.1 Formación Cuche. (Cc). Paleozoico: Consta de una serie monótona de
Limolitas y areniscas de grano fino con intercalaciones frecuentes de arcillolitas de
color rojo a rojo violeta principalmente en capas de espesor promedio de 40 cms,
descansa concordantemente sobre la Formación Floresta. El espesor máximo
observado ha sido de 500 metros. Se encuentra aflorando al SE de Duitama., y en
la carretera Duitama - Belencito.

2.1.1.2 Formación Rusia. (Jru). Jurásico: Conformada por areniscas de tipo
conglomeráticas blancas y verdes que alternan con areniscas de grano fino y
esporádicos lentes de arcillas, alcanza un espesor de 682 m y aflora al NW de
Duitama.

2.1.1.3 Formación Arcabuco. (Jar). Jurásico:Formada por areniscas cuarzosas
blancas con intercalaciones de shales rojos que en ocasiones llegan a formar
niveles de hasta 50 m de espesor. El total de la Formación supera los 600 m. En la
región se ubica formando la zona montañosa más alta hacia el NW del municipio,
originando grandes escarpes de continuidad regional.

2.1.1.4 Formación Tibasosa. (Kmt). Cretáceo: La Formación Tibasosa muestra
todas las características de un depósito de trasgresión en el cual ocurren
frecuentes acuñamientos y variaciones rápidas en el tamaño de los sedimentos.
Por su composición se le divide en cuatro miembros, el inferior o basal
conformado por conglomerados y areniscas conglomeráticas, el medio inferior por

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arcillolitas negras, el medio superior por areniscas cuarzosas y el miembro
superior por calizas y arcillolitas. En la región afloran en el cerro la Pedrera al
oriente de la ciudad. Su espesor es superior a los 550 m.

2.1.1.1.5 Formación Une. (Kv2). Cretáceo:Se compone de areniscas cuarciticas
de colores amarillo, gris y blancas, intercaladas con arcillolitas fisibles de color gris
claro a oscuro y en ocasiones negras, localmente alcanzan un espesor de 510 m.;
esta unidad aflora dando grandes escarpes de continuidad regional y
conformando los cerros testigos de la Alacranera y la Milagrosa en el área urbana
de Duitama.

2.1.1.6 Grupo Churuvita. (Ksch). Cretáceo:Conjunto litológico formado por una
arenisca basal y en la parte media una alternancia de arcillolitas, areniscas y
calizas, alcanzando un espesor de 400 mts. El conjunto superior está constituido
por shales grises y limolitas silíceas, al que se le conoce como la Formación San
Rafael.

2.1.1.7 Formación Tilata. (Tst). Cuaternario: Está formada por capas de gravas,
arcillas, arenas y esporádicos lignitos. Entre los componentes de gravas aparecen
guijarros subredondeados, localmente presenta buzamientos y yace sobre las
Formaciones aflorantes en el área en forma discordante. Se calcula que su
espesor supera los 150 m.

2.1.2 TECTÓNICA REGIONAL.
Es el rasgo principal que ha modelado la zona del Valle del Tundama, como
anteriormente se dijo; la tectónica de la zona ha sido fuerte, manifestándose en la
presencia de grandes fallas geológicas de nivel regional y nacional, así como el
intenso fracturamiento de las formaciones geológicas del área y los fuertes
plegamientos e inversiones presentes. Esta característica es de tal importancia
geotécnica para cualquier proyecto de obra civil o urbanística que ha hecho que la
región esté calificada como una zona de amenaza sísmica alta (Norma NSR -

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98) y lo que ello conlleva al diseñar estructuras en zonas de estas características.
La tendencia regional muestra plegamientos con dirección NE-SW y fallas de
orden regional con el mismo sentido; cabe destacar las conocidas fallas de
Boyacá con desplazamientos mayores a 1000 m por su buzamiento, las fallas de
Soapaga, etc.

Imagen: # 5 mapa de la actividad sísmica del país, en la que se divide
por intensidad

Fuente: sísmica del país, ingeominas.

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2.2 DESCRIPCIÓNGEOMORFOLÓGICA
La región se ubica entre los 2400 y 2600 m.s.n.m. con un clima frío húmedo de
moderadamente drenados a bien drenados. La geomorfología presente en el Valle
del Tundama, es una consecuencia directa de la tectónica regional y la
modelación de los eventos cuaternarios presentes en los últimos períodos
geológicos; el drenaje principal está controlado por el río Chicamocha; el valle
adopta una superficie casi plana con pendiente suave hacia el drenaje principal,
geomorfológicamente es una región de explanada en forma de glacis con
pendientes que se incrementan hacia los cerros noroccidentales del valle, sin
presentar una zona bien definida entre la zona de los depósitos cuaternarios y la
zona de los afloramientos de la roca. Dentro del valle se destacan ampliamente
varios cerros testigos producto de la colmatación de sedimentos del valle, dicha
colmatación ha tenido aportes de depósitos tanto lacustres, glaciales, coluviales y
fluviales predominantemente; conformando terrenos de origen mixto.

Imagen: # 6 Rio Chicamocha agente modelador en el valle del
Tundama

Fuente: ebersocrv.blogspot.com

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3. DIAGNOSTICO GEOTECNICO Y EXPLORACION DEL SUBSUELO.
3.1 Características del lote y del proyecto:
El lote cuya prefactibilidad de construcción se evalúa es plano, pero con una
suave pendiente hacia el SE, tiene forma irregular y estará separado por la
prolongación de la carrera 31 hacia el oriente. Limita por sus costados así:
Por el norte con predios dedicados a la ganadería.
Por el sur con predios dedicados a la ganadería
Por el Occidente con la calle 23
Por el oriente con el curso del rióChiticuy.
Por sus características, se aprecia que las construcciones futuras del proyecto no
tendrán influencia sobre los predios vecinos más aun cuando no se contemplan
grandes excavaciones.
Imagen # 7 terreno del proyecto

Fuente: Ingeniero Javier Vargas.

3.2 Nivel freático.
Se encontró nivel freático entre 2.40 y 3.0 m de profundidad.

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3.3 Exploración del subsuelo.
Para conocer las propiedades geotécnicas de los materiales del subsuelo se realizaron
siete (7) sondeos con equipo manual por el método de percusión y rotación, alcanzando
una profundidad máxima de exploración de 10.50 m.

3.4 Ensayos de resistencia en campo.
En los sondeos se efectuaron pruebas de campo del SPT, y DCPT,
penetrómetro y veleta de bolsillo.

3.5 Muestreos y ensayos de Laboratorio.
Para conocer las propiedades geotécnicas de los suelos que componen el perfil se realizó
un muestreo en cada uno de los sondeos catalogando las muestras así:

Sondeo, 1 S1, Muestra 1, M1. = S1M1.

Las muestras fueron llevadas a laboratorio para realizar ensayos de:

Wn (Humedad natural).
Clasificación granulométrica. (Utilizando la clasificación USC)
Límites de Atterberg (para determinar la plasticidad de los materiales)
Peso unitario
Gravedad especifica, relación de vacíos
Ensayos de compresión simple
Ensayos de corte directo.

3.6 Perfil de suelos.
Las presentan la composición de los perfiles estratigráficos encontrados en los sondeos,
en estas se ubica la profundidad del muestreo y los valores de los resultados de los
ensayos de laboratorio realizados en las muestras tomadas. La Figura presenta una
correlación entre los perfiles de suelos encontrados, aunque por las dimensiones del
predio se puede establecer una sola zona de igual comportamiento geotécnico donde
prevalecen en profundidad un perfil de suelos de tipo granular característico de depósitos
aluviales de gran espesor.

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Figura #:1 correlación de los perfiles del suelo

Fuente: ingeniero Javier Vargas.

3.7. Propiedades índices de las capas de suelos.

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Estas propiedades determinadas en laboratorio sirven para:

Clasificar las fracciones de los suelos.
Para predecir su estado de esfuerzos.
Para evaluar inicialmente los potenciales de expansiones, licuación, dispersividad,
etc. de los suelos encontrados.

Los valores de las propiedades obtenidas en el laboratorio se presentan en las. En los
anexos.

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4. EVALUACION DE LA RESISTENCIA AL CORTE Y A LA COMPRESION
UNIAXIAL DE LAS CAPAS DE SUELO.

4.1 Resistencia a la compresión uniaxial usando SPT y DCPT
Para evaluar este parámetro, se uso el valor N del ensayo SPT según las correlaciones
presentadas en las Tablas 1 y 2:

4.1.1 Para arcillas:

Tabla 1. Correlación entre Pruebas SPT y valores de resistencia de
suelos arcillosos
OCR # golpes Qu DESCRIPCION ANGULO DE E
FRICCION
( SPT) ( KG/CM²) ( KG/CM²)
En grados

NC <2 < 0.25 Muy blanda 0 3

NC 2-4 0.25 -0.50 Blanda 0- 2 30

NC 4-8 0.5 – 1.0 Media 2 - 4 45- 90

NC 8 - 15 1.0 - 2.0 Compacta 4 - 6 90 - 200

>OCR 15 - 30 2.0 - 4.0 Muy compacta 6 - 12 > 200

>OCR > 30 > 4.0 Dura > 14

Fuente: ingeniero Javier Vargas.

NC , Normalmente consolidados OCR , Suelos sobre consolidados SPT,
Ensayo STANDAR PENETRATION TEST E, Modulo de rigidez del suelo

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4.1.2 Para arenas:

Tabla 2. Correlación entre pruebas SPT y valores de resistencia de
suelos arenosos.

N (SPT) DESCRIPCIÓN VALOR CR ANGULO E (KG/CM²)
ΦFRICCION

0-4 Muy floja 0 – 15 28 100

5 –10 Floja 16 – 35 28 – 30 100 – 250

11 – 30 Media 36 - 65 30 – 36 250 – 500

31 – 50 Densa 66 – 85 36- 41 500 – 1000

>50 Muy densa 86 - 100 41 > 1000

Fuente: ingeniero Javier Vargas

E = Modulo de Young Cr = Compacidad relativa

Con las Tablas 1 y 2, teniendo en cuenta el número de golpes para penetrar 30 cm (N),
obtenemos por correlación los valores de resistencia a la compresión inconfinada, de
acuerdo con la profundidad. Estos valores se presentan en las

Figuras acontinuacion Ensayos de resistencia utilizando la prueba DCPT

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2012

4.2 Resistencia de los suelos utilizando ensayos de corte directo y
compresión simple.

4.2.1 ensayo de compresión simple: para los sondeos (1,2,3,6)

Figura # 2 curva de compresión simple para el sondeo #1

Fuente: Ingeniero Javier Alvarez.

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Fuente: Ingeniero Javier Alvarez



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tabla # 3 presentan compresión simple realizados en muestras
tomadas de los sondeos.
# SONDEO RESISTENCIA MÁXIMA C= (qu/2)
QU (Kgf/cm^2) (Kgf/cm^2)
Sondeo 1 0.5190 0.2595
Sondeo 2 0.7004 0.3502
Sondeo 3 0.6877 0.3439
Sondeo 6 0.7215 0.367

4.2.2 ensayo de corte directo:

Resultados de las muestras

de los sondeos (2,5,7):

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Figura #6: esfuerzo cortante Vs deformación para el sondeo # 2

Fuente: Ingeniero Javier Vargas

Tabla # 4 resultados de análisis de las muestras del sondeo # 2
RESULTADOS DE LAS ESFUERZO CORTANTE ESFUERZO NORMAL °N
PRUEBAS DE CORTE MAXIMO
1 9 18.99
2 28 38
3 43 75.99

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Figura #7 grafica esfuerzo cortante Vs esfuerzo normal


Tabla# 5: Datos resultantes para el sondeo 2
Angulo de Fricción Φ 28°
Cohesión C 0

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Figura # 8 diagrama Esfuerzo cortante Vs deformación del sondeo 5


Tabla # 6 tabla de resultados análisis de las muestras del sondeo 5
RESULTADOS DE ESFUERZO ESFUERZO
LAS PRUEBAS DE CORTANTE MAXIMO NORMAL °N
CORTE
1 10 18.99
2 23 38
3 42 75.99

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Figura # 9 Esfuerzo cortante Vs deformacion.


Tabla # 7 datos resultantes para el sondeo 5
Angulo de Fricción Φ 28.5°
Cohesión C 0.5 Kpas

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Figura # 10 diagrama de esfuerzo cortante Vs deformación del
sondeo 7


Tabla #8 tabla de resultados de las muestras del sondeo # 7
RESULTADOS DE ESFUERZO ESFUERZO
LAS PRUEBAS DE CORTANTE MAXIMO NORMAL °N
CORTE
1 14 18.99
2 20 38
3 44 75.99

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2012

Figura#11 grafica de esfuerzo cortante Vs esfuerzo normal


Tabla # 9 resultado para el sondeo 7
Angulo de Fricción Φ 28°
Cohesión C 2 Kpas

5. PARAMETROS PARA EL CÁLCULO DE CAPACIDAD PORTANTE

De acuerdo a la profundidad de emplazamiento y ancho de los cimientos, existen 3 tipos
de cimentación. La Tabla 3 presenta la clasificación de los diferentes tipos de
cimentaciones más comunes existentes.

Tabla. Tipos de cimentación de acuerdo a la profundidad de desplante y ancho de
cimientacion

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Tabla # 10 parámetros para el cálculo capacidad portante

CLASE RELACION TIPO CIMENTACION

1.Superficial Df/B = 0 - 4.5 Zapatas y placas

2. Semiprofunda Df/B = 5- 10 Cajones – Caissons

3. Profundas Df/B = mayor a 10 Pilas - Pilotes

Df = profundidad de desplante de la cimentación

B = Ancho del cimiento.

Por las características del proyecto y conociendo las propiedades de los suelos
encontrados, el tipo de proyecto, las áreas involucradas, etc. el tipo de cimentación a
evaluar inicialmente es:

CIMENTACION SUPERFICIAL: Zapatas con vigas de amarre.

5.1 Elección de la profundidad de cimentación.

El procedimiento para elegir la profundidad de cimentación consiste en optar por una
profundidad determinada, con base en consideraciones de tipo constructivo y económico
principalmente y chequear con un Factor de Seguridad asumido si a esta profundidad el
suelo de cimentación nos ofrece las condiciones de resistencia para fundar la estructura.
Si en ese chequeo no se satisface las condiciones de seguridad, se elige una profundidad
mayor que no sobrepase los limites económicamente factibles, o sino, se procede a

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2012

cambiar el tipo de cimentación hasta lograr una profundidad técnica, económica, de
facilidad constructiva y de seguridad aceptable para proceder con el diseño estructural.

De toda la información anterior podemos concluir entonces:

El tipo de cimentación recomendado para la construcción de las edificaciones serán las
zapatas o cimientos corridos según la magnitud de las cargas.
El nivel de cimentación recomendado para las edificaciones esta a -1.70 m de
profundidad a partir del nivel final de excavación del semisótano.
Por las buenas condiciones de capacidad portante no se recomienda la construcción
de concretos ciclópeos debajo de la cimentación, solamente un solado en concreto de
5 cm de espesor para limpieza y para evitar los efectos de choques térmicos en el
concreto.
La elección de las dimensiones de la cimentación dependerá de las cargas que se
vaya a transmitir al suelo, y el tipo de aplicación de la carga de la columna al cimiento,
ya sean centradas o excéntricas.
Para cimientos rectangulares la capacidad portante se asimila definiendo el largo de
las zapatas y usando siempre L >B . El procedimiento a utilizar es similar utilizando el
programa de computador.
Todos los cálculos utilizan un Factor de Seguridad de 3.
El nivel freático se evalua a – 2.50 metros de profundidad

5.2 Capacidad portante de los suelos en el sitio del proyecto.

La capacidad portante del suelo en el nivel de cimentación , se calculan utilizando las
teorías utilizadas expuestas por Brinch Hansen , Vesic y Meyerhof (1975) donde :

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qo = Nc C Sc DcGcBc + Nq. q SqDqGq Bq + ϒ B/2NSDGB

qo , es la presión promedio sobre el área de contacto (A) de la zapata.

ϕ= Angulo de fricción interna del suelo.

ϒ = Peso especifico del suelo.

= Angulo de inclinación externa del terreno.
C = Cohesión interna del suelo

Nc, Nq, Nϒ = factores de capacidad de carga función de la cohesión del suelo, la carga
en la superficie, y el peso unitario del suelo. Todos a su vez función del ángulo de
fricción.

S = Factor de forma de las zapatas

Df = Profundidad de desplante de las zapatas

G = Factor de inclinación del terreno

w = factor de inclinación de la base de la zapata

S= 1+ B/L (Nq/Nc)

Sq = Sϒ = 1.0 Cuando ϕ = 0

Sq= Sϒ = 1+0.1N (B/L). ϕ > 10º

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2012

Tabla #11 Resumen de las propiedades geotécnicas de la capa
superior del perfil de suelos.

PARAMETRO VALOR

Wn (Humedad natural)% 30

LL ( Limite liquido)% 38

LP ( Limite plástico)% 20

Ip ( Índice de plasticidad) 18

C ( Cohesión ) kpa 2

Angulo de fricción ( grados) 30

Gs ( Gravedad especifica) 2.64

e. ( Relación de vacíos ) 0.35

Peso especifico ϒ 18.1

E ( Modulo de rigidez ) kPa 13500

Valor de conversión 1 kg/cm^2 = 98,067 Kpascales.

Para el cálculo de la capacidad portante del suelo se reemplaza los valores de las
propiedades geomecánicas de la capa de suelo en el nivel de cimentación recomendado
utilizando un programa de computador, de esta manera se obtiene los resultados
presentados en la tabla 5 .En los cálculos se va modificando la profundidad de
cimentación, las características del suelo, el tipo de cimentación, el ancho de los
cimientos a utilizar la profundidad del nivel freático, etc.

32

2012

Tabla#12 . Resumen cálculos de capacidad portante.

5.3 Predimensionamiento de cimientos.

Este procedimiento sirve de base para el predimensionamiento de los cimientos a
utilizar ya sean zapatas cuadradas, rectangulares o corridas. Para cimientos
cargados excéntricamente se debe evaluar la excentricidad de las cargas y ajustar
las dimensiones de las mismas, ya sean circulares o cuadradas, utilizando los
valores de:

L’ = L - 2ex B’= B - 2ey donde:

L’ y B’ son las dimensiones equivalentes ajustadas.

ex, ey = excentricidad en sentido x y y respectivamente.

En la tabla se presenta un resumen de las áreas de los cimientos a utilizar según las
cargas que se van a aplicar. En ningún caso se recomienda variar las dimensiones de los
cimientos presentados.

Con estos valores y las cargas reales que aporte el diseño estructural se deberá, en caso
de ser necesario, dimensionar nuevamente las áreas de los cimientos conservando los

33

2012

valores admisibles de capacidad portante de seguridad siguiendo el procedimiento
presentado en la Tabla 6, si las cargas que aporte el análisis estructural están dentro de
los rangos presentados en la tabla 5 no será necesario chequear nuevamente las
dimensiones de los cimientos.

Tabla 13. Procedimiento para el chequeo de esfuerzos en la base de la
cimentación.
Área. A. ( m2) Es el área efectiva de los cimientos

Carga. Q. (Ton) Carga que transmitirá cada columna a
los cimientos
Qc. Esfuerzo de contacto ( Ton / m2 ) Qc = Q / A, de las ya definidas
Qd. Esfuerzo de descarga ( Ton / m2 ) Qd=Ɣ * Df peso especifico del suelo x
profundidad de cimentación

Qr. Esfuerzo real adicional Qr = qc - qd

transmitido al suelo por la estructura y debe ser menor que el esfuerzo
transmitido con la carga permisible por
columna al suelo
Fuente: Ingeniero Javier vargas

5.4 Parámetros sísmicos

Por no existir en la zona estudios de microzonificación sísmica, se hace necesario
tomar los parámetro de diseño sismoresistente del código NSR - 98 la cual califica el
área como una zona de amenaza sísmica ALTA, debiéndose utilizar los movimientos
sísmicos de diseño definidos de acuerdo a dichos códigos, estos se pueden expresar
por medio del espectro elástico de diseño o por medio de familias de acelerogramas y la

34

2012

verificación del umbral de daño. Se podrá utilizar los factores de aceleración pico
efectivo (Aa) y aceleración pico efectiva en el umbral de daño (Ad). De acuerdo a la
figura 24 en la región se tienen los siguientes parámetros:

Aa = 0.25

Por su ubicación la zona del proyecto se cataloga como:

Perfil de suelo S2 con un coeficiente de sitio S = 1.20

Para los movimientos sísmicos el umbral de daño se determina con base en la
aceleración pico efectivo al nivel del umbral, (Ad), que según el código es:

Valor de Ad = 0.04.

GRUPO DE USO 1, COEFICIENTE DE IMPORTANCIA = 1

6. EVALUACION DE ASENTAMIENTOS

El comportamiento de los asentamientos en una fundación superficial esta dado por:

S = Valor del asentamiento

Si = Asentamiento inmediato o distorsión del suelo

35

2012

Sc = Asentamiento por consolidación

Ss = Asentamiento por compresión secundaria.

S = Si + Sc + Ss

El asentamiento inmediato, es el asentamiento que ocurre esencialmente con la
aplicación de la carga de la estructura. Los otros dos componentes resultan de la
expulsión gradual del agua de los vacíos y de la consiguiente compactación del
esqueleto del suelo. Estos asentamientos de todas formas se producen sin importar el tipo
de estructura que se aplique al suelo están dados en función del tiempo. Uno de los
aspectos ingenieriles más importantes es calcular los asentamientos sean uniformes a
toda la estructura para no producir hundimientos diferenciales y a la vez no deben ser de
grandes magnitudes, adema se debe evitar la influencia de la estructura sobre las
construcciones adyacentes.

De acuerdo al tipo de suelo, par la estimación de los asentamientos se debe tener en
cuenta:

Si el suelo de fundación es cohesivo, se puede usar la teoría elástica.
Si el suelo de fundación es granular, se debe usar métodos empíricos
experimentales

En la zona del proyecto los perfiles de suelos son estratificado entre capas de suelos
puramente cohesivos con suelos granulares, para este tipo de perfil se utilizó el método
de Schermertmann (1987) para la evaluación de asentamientos. Mediante un programa
de computador se calcularon los asentamientos totales para varias condiciones de carga
máxima permisibles de seguridad. Los resultados obtenidos se presentan en la tabla 7 de
esta podemos concluir que los asentamientos próximos están dentro de límites

36

2012

razonables para un proyecto de este tipo según el predimensionamiento de la cimentación
evaluada.

Tabla # 14 resultados de asentamientos S = Si + Sc + Ss

ASENTAMIENTO
ZAPATA L B µ If Es Q
q (cm)

1 14,625 2 1 0,15 153 5000 0,437455688 29,25

2 14,1911111 3 1,5 0,15 153 5000 0,63671613 63,86

3 14,47 4 2 0,15 153 5000 0,86563881 115,76

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

1. El predio destinado para el proyecto es plano pero presenta un desnivel suave
hacia el SE, actualmente no tiene ningún uso especifico. El proyecto será dividido
por la prolongación de la carrera 31 hacia el oriente.
2. El perfil de suelos del sitio del proyecto corresponde a suelos originados a partir
de depósitos aluviales y lacustres compuestos por una capa superior de limos
arcillosos pardo amarillentos húmedos de plasticidad media sobre depósitos de
suelos aluviales típicos de río, bajo las cuales se encuentra un amplio deposito de
suelos granulares compuestos por intercalaciones de arenas con capas de gravas
y limos arcillosos y bloques de rocas areniscas

37

2012

3. Por las características observadas en los sondeos se pudo establecer una amplia
continuidad de las capas existentes, tanto horizontal como verticalmente lo que
nos permite establecer UNA sola zona de igual comportamiento geotécnico.
4. Para la exploración del subsuelo en el sitio del proyecto, se realizaron siete (7)
sondeos con profundidad máxima de exploración de 10.50 m, utilizando equipo
para pruebas SPT , DCPT.
5. La región ha sido catalogada como una zona de riesgo sísmico ALTO.
6. En las perforaciones realizadas se encontró el nivel freático entre 2.40 y 3.0 m de
profundidad.
7. Aunque para el caso de suelos estratificados no se tiene definida una teoría única
sobre los asentamientos, estos se calcularan con base en modelos, que permitan
calcular asentamientos tolerables en la construcción.
8. En general el estado de consolidación del depósito que se ubica en el sitio del
proyecto se puede catalogar como normalmente consolidado.
9. El nivel de cimentación recomendado esta a – 1.70 m de profundidad a partir del
nivel final del semisótano para los bloques de apartamentos. Para el cerramiento
porterías, etc., el nivel de cimentación se puede establecer a – 1.0 m de la
superficie actual del terreno.
10. El tipo de cimentación recomendada son las zapatas aisladas unidas con vigas de
amarre o cimientos continuos dependiendo de la magnitud de las cargas.
11. El autor del presente estudio ofrece toda la colaboración con el resto del grupo
calculista para los diseños geotécnicos e interpretaciones que sean necesarias.
12. Los resultados que se presentan en este informe se basan en las características
del subsuelo explorado, los resultados de los ensayos de laboratorio y los análisis
siguiendo las teorías y normas más recientes y aceptadas en el campo de la
ingeniería de fundaciones.
13. Las anteriores conclusiones y recomendaciones deben interpretarse en conjunto
con las observaciones y recomendaciones planteadas en todo el texto.

38

2012

BIBLIOGRAFIA

1. INGENIERO JAVIER VARGAS CONSULTOR EN GEOTECNIA E INGENIERIA
2. INGENIERIA DE CIMENTACIONES. R. Peck et al. 1987. LIMUSA
3. HANDBOOK OF FOUNDATION ENGINEERING. Y,Fang. 1994. Mac GrawHill
4. PILING AND DEEP FOUNDATION. M. P. Burland . 1990. A.A Balkema
5. INTERACCION SUELO ESTRUCTURA DE CIMENTACION. L. Zeevaert. 1989.
Limusa
6. FOUNDATION ENGINEERING HANDBOOK. Winterkong - Fanf. 1990. John Wiley
and Sons.
7. PILOTES Y CIMENTACIONES SOBRE PILOTES. Zaven et al .1990 . ETA
8. FOUNDATIONS ENGINEERING. F. Leonards. 1980 .MacgrawHill
9. GEOTECHNICAL INSTRUMENTATION IN PRACTICE .ICE. 1990. Tomas Telford.
10. VIII CONGRESO PANAMERICANO DE MECANICA DE SUELOS E INGENIERIA
DE FUNDACIONES. Cartagena. 1987.
11. IX CONGRESO PANAMERICANO DE MECANICA DE SUELOS E INGENIERIA
DE FUNDACIONES. Santiago de Chile 1993.
12. ANALISIS DE FUNDACIONES. J. Bowles. 1990. Macgrawhill

39

2012

13. GEOTECNIA Y CIMIENTOS III. JimenezSalas . 1990.
14. MANUAL DE ENSAYOS DE CAMPO PARA CIMENTACIONES . M. Cantor. 1993.
Universidad Nacional.
15. CIVIL AND ENVIROMENTAL ENGINEERING TEST EQUIPMENT. Catalogo
SOILTEST.
16. FOUNDATION DESING. J.P. Cernica. 1995. EPT
17. FOUNDATION DESIGN .D.P. Coduto 1995. EPT
18. CALCULO DE ESTRUCTURAS DE CIMENTACION. J.C. Calavera. 1987.
INTEMAC.
19. CURSO APLICADO DE CIMENTACIONES. J.M. Rodriguez. 1982. Madrid,
España.
20. A GENERAL FORMULA FOR BEARING CAPACITY. Brinch-HAnsen, Danish
Tech.Inst.. 1961. Copenague.
21. CIMENTACIONES DE ESTRUCTURAS. C Dunham. 1962. Macgrawhill
22. FOUNDATIONS ON EXPANSIVE SOILS. F.H. Chen. 1988. ELSEVIER.
23. DISEÑO Y CONSTRUCCION DE CIMIENTOS. M.L. Tomlinson. Urmo S.A
24. NUMERICAL METHODS IN GEOMECHANICS. T. Kawamoto et al. 1985. A.A
Balkema.
25. NSR- 98 Nueva norma de diseño sismoresistente.

Contenido
1.2 Localización de sondeos. 6

40

2012

Imagen #2: localización de los sondeos en el municipio de
Duitama 7
1.3 Características generales del proyecto y del lote. 7
Imagen # :3 caracteristicas de la obra 8
2. UBICACIÓN GEOLOGICA. 9
2.1 Localización geológica regional del proyecto: 9
2.1.1 ESTRATIGRAFÍA REGIONAL 10
2.1.1.1 Formación Cuche. (Cc). Paleozoico 10
2.1.1.2 Formación Rusia. (Jru). 10
2.1.1.3 Formación Arcabuco. (Jar). Jurásico: 10
2.1.1.4 Formación Tibasosa. (Kmt). Cretáceo: 10
2.1.1.1.5 Formación Une. (Kv2). Cretáceo: 11
2.1.1.6 Grupo Churuvita. (Ksch). Cretáceo: 11
2.1.1.7 Formación Tilata. (Tst). Cuaternario: 11
2.1.2 TECTÓNICA REGIONAL. 11
Imagen: # 5 mapa de la actividad sísmica del país, en la que
se divide por intensidad 12
2.2 DESCRIPCIÓNGEOMORFOLÓGICA 13
Imagen: # 6 Rio Chicamocha agente modelador en el valle del
Tundama 13
3. DIAGNOSTICO GEOTECNICO Y EXPLORACION DEL SUBSUELO. 14
3.1 Características del lote y del proyecto: 14
3.2 Nivel freático. 14

Figura #:1 correlación de los perfiles del suelo 16
Figura # 2 curva de compresión simple para el sondeo #1 20
Figura #6: esfuerzo cortante Vs deformación para el sondeo #
2 23
Figura #7 grafica esfuerzo cortante Vs esfuerzo normal 24

41

2012

Figura # 8 diagrama Esfuerzo cortante Vs deformación del
sondeo 5 25
Figura # 9 Esfuerzo cortante Vs deformacion. 26
Figura # 10 diagrama de esfuerzo cortante Vs deformación del
sondeo 7 27
Figura #11 grafica de esfuerzo cortante Vs esfuerzo normal 28

5.2 Capacidad portante de los suelos en el sitio del
proyecto. 30
Tabla #11 Resumen de las propiedades geotécnicas de la
capa superior del perfil de suelos. 32
Tabla#12 . Resumen cálculos de capacidad portante. 33
5.3 Predimensionamiento de cimientos. 33
5.4 Parámetros sísmicos 34
6. EVALUACION DE ASENTAMIENTOS 35

42

2012

Anexos

43

2012

Anexo 1

1. CÁLCULOS DE CAPACIDAD PORTANTE Y ASENTAMIENTOS.

ANEXO 2 PERFILES DE SUELOS

CÁLCULOS DE CAPACIDAD PORTANTE
4. ZAPATA ( 1m x 2m)

DATOS DE ENTRADA


Φ 28 º B 1,00 m
ϒ 1,78 Ton/m3 L 2,00 m
Dw 2,5 m


ϒ' 0,78 Ton/m³
ϒ 0,956 Ton/m³


44

2012

Nc 37,2 25,800
Nq 22,500 14,720
Ng 19,700 16,720
Nq/Nc 0,610
tan Φ 0,530
sen Φ 0,460
tan -1 (df/b) 0,029


cimentación carga
Fcs 1,305 Fcd 1,012 Fci 1,000
Fqs 1,265 Fqd 1,009 Fqi 1,000
Fgs 0,800 Fgd 1,000 Fgi 1,000

CAPACIDAD PORTANTE


5. ZAPATA (1,5m x 3m)

DATOS DE ENTRADA


45

2012

Φ 28 º B 1,50 m
ϒ 1,78 Ton/m3 L 3,00 m
Dw 2,5 m


ϒ' 0,78 Ton/m³
ϒ 0,956 Ton/m³


Nc 37,2 25,800
Nq 22,500 14,720
Ng 19,700 16,720
Nq/Nc 0,610
tan Φ 0,530
sen Φ 0,460
tan -1 (df/b) 0,029


cimentación carga

46

2012

Fcs 1,305 Fcd 1,012 Fci 1,000
Fqs 1,265 Fqd 1,009 Fqi 1,000
Fgs 0,800 Fgd 1,000 Fgi 1,000



6. ZAPATA (2m x 4m)

DATOS DE ENTRADA

Datos del suelo: Datos de forma de la cimentación:

Φ 28 º B 2,00 m
ϒ 1,78 Ton/m3 L 4,00 m
Dw 2,5 m

Factor de seguridad Corrección por Nivel Freatico

ϒ' 0,78 Ton/m³
ϒ 0,956 Ton/m³


47

2012

Nc 37,2 25,800
Nq 22,500 14,720
Ng 19,700 16,720
Nq/Nc 0,610
tan Φ 0,530
sen Φ 0,460
tan -1 (df/b) 0,029


cimentación carga
Fcs 1,305 Fcd 1,012 Fci 1,000
Fqs 1,265 Fqd 1,009 Fqi 1,000
Fgs 0,800 Fgd 1,000 Fgi 1,000



48

2012

49

2012

Figura 1

50

2012

PERFIL DE SUELOS SONDEO 1

_

PROYECTO: Urbanizacion Alto de los Rosales, Duitama.
P e
e s E
L
S M s p x i
A I U
o e p c
U O
P g M E W L L I c G a u
r
u
B
O
Descripcion S
T n L P P
S
i
e
s
C n
s
a
c
o
L R C f R i i
f a O A o o
. . n
n
m

SUPERFICIE NATURAL DEL TERRENO

0,0
0,2 Capa vegetal
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4 Limos arcillosos marrones, S1M1 38% 45% 28% 17% ML 16,8 0,40 2,61 nc no no
1,6 humedad media, plasticidad media.
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8 S1M2 40% 61% 52% 9% MH 17,2 0,50 2,61 nc no no
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
4,2
4,4 Gravas arenosas con una amtriz de arcillas y limos
4,6 plasticos, predominan tamaños grandes de gravas
4,8 y bloques de rocas areniscas subredondeadas
5,0
5,2 Deposito tipico aluvial
5,4
5,6 S1M3 GS 18,1 0,50 2,61 nc no no
5,8
6,0
6,2
6,4
6,6
6,8
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0 gravas de areniscas
8,2
8,4
8,6
8,8 Arcillas pardo amarillentas humedas, plasticas S1M4 45% 52% 38% 14% CH 15,9 0,8 2,61 nc alta no
9,0 con variaciones de colores blancos, grises y pardos
9,2 presenta intercalaciones de limos arcillosos
9,4
9,6 Gravas arenosas con una amtriz de arcillas y limos S1M5 GS 18,1 0,50 2,61 nc no no
10,2
10,4

Fuente: Ingeniero Javier Varga

51

2012

Figura 2:

_
_ _ _

E L
e
P S M x i
A s
r I U p c
P p
o M E a u
g e e
f
. u
B
O
Descripcion S
T
Wn LL LP IP USC s c e Gs OCR n
s
a
c
o i
L R i i
m
a O A
f
o o
.
n n


0,0
0,2 Capa vegetal
0,4
0,6
0,8
1,0 Limos arcillosos marrones,
1,4
1,6 S2M1 36% 46% 28% 18% ML 16,5 0,30 2,61 nc no no
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
4,2
4,8 y bloques de areniscas S2M2 GS 18,9 0,50 2,61 nc no no
5,0
5,4
5,6
5,8
6,0
6,2
6,4
6,6
6,8
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,2
8,4
8,6
8,8 Arcillas pardo amarillentas humedas, plasticas
9,2 presenta intercalaciones de limos arcillosos S2M3 45% 52% 38% 14% CH 15,9 0,8 2,61 nc alta no
9,4
9,6
10,2 y bloques de rocas areniscas subredondeadas S2M5 GS 18,1 0,50 2,61 nc no no
10,4

Fuente: Ingeniero Javier vargas.

52

2012

Figura: 3


_

PROYECTO: Urbanizacion Alto de los Rosales, Duitama. PR
P e
e s E
L
S M s p x i
A I U
o e p c
U O
P g M E W L L I c G a u
r
u
B
O
Descripcion S
T n L P P
S
i
e
s
C n
s
a
c
o
L R C f R i i
f a O A o o
. . n
n
m


0,0
0,2 Capa vegetal
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4 Limos arcillosos marrones, S3M1 36% 45% 28% 17% ML 16,8 0,30 2,61 nc no no
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8 S3M2 40% 61% 52% 9% MH 17,2 0,50 2,61 nc no no
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
4,2
5,0
5,4
5,6 S3M3 GS 18,1 0,50 2,61 nc no no
5,8
6,0
6,2
6,4
6,6
6,8
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,2
8,4
8,6
8,8 Arcillas pardo amarillentas humedas, plasticas S3M4 42% 50% 36% 14% CH 16,1 0,3 2,61 nc alta no
9,2 presenta intercalaciones de limos arcillosos
9,4
9,6 Gravas arenosas con una amtriz de arcillas y limos S3M5 GS 18,5 0,50 2,61 nc no no
10,0
10,2
10,4

53

2012

Fuente: Ingeniero Javier vargas.

Figura: 4

54

2012

fuente:
Ingeniero Javier vargas.

Figura: 5

55

2012

fuente: Ingeniero Javier vargas.

56

2012

Figura 6:

57

2012


Figura 7

58

2012


59

2012

Figura 8

CORRELACION DE PERFILES DE SUELO


P
R
S S S S S S S
O
O O O O O O O
F
N N N N N N N
U
D D D D D D D
N
E E E E E E E
D
O O O O O O O
I
D
1 2 3 4 5 6 7 CONVENCIONES
A
D

0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2 Arcillas
1,4
1,6 Limos
1,8
2,0 Arenas
2,2
2,4 Gravas y cantos
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
5,2
5,4
5,6
5,8
6,0
6,2
6,4
6,6
6,8
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
8,6
8,8
9,0
9,2
9,4
9,6
9,8
10,0
10,2
10,4


60

2012

Anexo 2 REGISTRO FOTOGRAFICO.

Imagen: Aspecto del predio hacia el costado oriental con el curso del rióChiticuy

Fuente Ingeniero Javier Vargas.

Imagen: 2 Parte sur del predio dividido por la carrera 31.


61

2012

Imagen 3. Ejecución de perforaciones con equipo de rotación.


Imagen: 4. Ejecución de pruebas de resistencia in situ.

Fuente: Javier Vargas.

Anexo 3

62

2012

RESUMEN DE LAS PROPIEDADES GEOTECNICAS DEL SUBSUELO PARA EL
DISEÑO DE LA CIMENTACION

1. PROPIEDADES INDICES DE LA CAPA DE CIMENTACION
RECOMENDADA:

Wn IP Cohesión Fricción Gs e PESO E, Kpa
ESPECIFICO
% % Kpa
KN/m3

12 7 2 30 2.62 0.3 18.1 13500

2. NIVEL FREATICO

Se encontró nivel freático entre 2.40 y 3.0 m de profundidad.

3. TIPO PERFIL ESTRATIGRAFICO DE SUELO

El perfil de suelos del sitio del proyecto corresponde a suelos originados a partir de
depósitos aluviales y lacustres compuestos por una capa superior de limos arcillosos
pardo amarillentos húmedos de plasticidad media sobre depósitos de suelos aluviales
típicos de río, bajo las cuales se encuentra un amplio deposito de suelos granulares
compuestos por intercalaciones de arenas con capas de gravas y limos arcillosos y
bloques de rocas areniscas.

4. PARAMETROS SISMICOS

63

2012

Perfil suelo tipo = S2 Aa = 0.25

Coeficiente de sitio = 1.20 Ad = 0.04

Zona de amenaza sísmica = ALTA

5. NIVEL DE FUNDACION.

Se debe elegir a partir de la tabla resumen siguiente de acuerdo con las cargas que se
van a aplicar al suelo.

64

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