La carretera: Guaranda - Balsapamba es una carretera clase III, corresponde a la Red Vial Estatal denominada como E491 con una longitud de 77+300. En abscisa 1+712 se encuentra el Puente sobre el Río Salinas, es el principal acceso a la cuidad de Guaranda dispone de un TPDA de 8923 vehículos.
En base a su importancia para la conectividad, trasitabilidad y considerando los años de servicio del puente de 45 años, fue necesario realizar una evaluación estructural de la superestructura y la infraestructura. Es por ello que la Dirección Provincial del Ministerio de Transporte y Obras Públicas (MTOP), contrató al Ing. Paul Guerrero para realizar la “Estudios de Evaluación Estructural del Puente Sobre El Río Salinas, en la Carretera Guaranda – Balzapamba, ubicado en la abscisa 1+600”.
Para la caracterización geotécnica, el Consultor empleó Métodos Geofísicos como Sondeos Eléctricos Verticales (SEV) y Líneas de Sísmica de Refracción (LSR).
1. Proyecto de Prospección Geofísica
Gustavo Xavier Pilamunga Ll.
1
ESTUDIOS GEOFÍSICOS PARA LA EVALUACION ESTRUCTURAL DEL
PUENTE SOBRE EL RIO SALINAS, CANTON GUARANDA - ECUADOR.
1. Introducción.
La carretera: Guaranda - Balsapamba es una carretera clase III, corresponde a la Red Vial
Estatal denominada como E491 con una longitud de 77+300. En abscisa 1+712 se encuentra
el Puente sobre el Río Salinas, es el principal acceso a la cuidad de Guaranda dispone de un
TPDA de 8923 vehículos.
En base a su importancia para la conectividad, trasitabilidad y considerando los años de
servicio del puente de 45 años, fue necesario realizar una evaluación estructural de la
superestructura y la infraestructura. Es por ello que la Dirección Provincial del Ministerio de
Transporte y Obras Públicas (MTOP), contrató al Ing. Paul Guerrero para realizar la
“Estudios de Evaluación Estructural del Puente Sobre El Río Salinas, en la Carretera
Guaranda – Balzapamba, ubicado en la abscisa 1+600”.
Para la caracterización geotécnica, el Consultor empleó Métodos Geofísicos como Sondeos
Eléctricos Verticales (SEV) y Líneas de Sísmica de Refracción (LSR).
2. Planteamiento del problema
Determinar las características geo-mecánicas del suelo sobre el que se han construido las
cimentaciones del puente para realizar una evaluación estructural, mediante la realización de
ensayos directos y contrastados con los resultados obtenidos de ensayos indirectos con
métodos geofísicos (sísmica de refracción y sondeos eléctricos verticales).
3. Ubicación del Área de Estudio.
El puente sobre el Rio Salinas, se encuentra en la abscisa 1+712 de la carretera Guaranda -
Balzapamba correspondiente a la RVE de Ecuador. La infraestructura y la superestructura
esta construida con hormigón armado tiene una longitud de 70 metros, ancho de calzada de 9
metros y una altura de 21 metros desde la cimentación hasta el tablero.
Figura 1.- Ubicación del Estudio. Fuente: (MTOP, 2018).
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2
4. Métodos y parámetros ensayos geofísicos para solucionar el problema.
N° ENSAYO DESCRIPCCI
ON LONGITUD -
PROFUNDIDAD
UBICACIÓN
MARGEN
C. NORTE
C. ESTE COTA
1
Sísmica de
refracción
Línea Sísmica 1
(Vp)
120 9821693.39 722223.40 2521.24 Derecho
2 Línea Sísmica 2
(Vs)
120 9821693.39 722223.40 2521.24 Derecho
3 Línea Sísmica 3
(Vp)
120 9821702.75 722244.77 2524.69 Izquierdo
4 Línea Sísmica 4
(Vs)
120 9821702.75 722244.77 2524.69 Izquierdo
5
Sondeos
Eléctricos
Verticales
SEV1 80 9821632.78 722274.42 2527.62 Derecho
6 SEV2 80 9821642.22 722269.90 2524.87 Derecho
7 SEV3 100 9821676.14 722281.46 2528.15 Izquierdo
8 SEV4 50 9821678.14 722290.46 2535.93 Izquierdo
9
Ensayo de
Penetración
Estandar
SPT1 7 9821665.25 722313.01 2541.37 Izquierdo
10 SPT2 6 9821637.33 722262.97 2529.75 Derecho
11 SPT3 6 9821638.50 722261.63 2529.81 Derecho
12 SPT4 6 9821641.66 722259.85 2529.93 Derecho
13 SPT5 3 9821642.66 722264.54 2523.78 Derecho
Tabla1 .- Ubicación y parámetros ensayos geosísmicos. Fuente: (MTOP, 2018)
5. Bases Generales para el Levantamiento Geofísico.
Se realizan estos ensayos para identificar los diferentes horizontes sísmicos y eléctricos, y
con el levantamiento geológico de superficie poder obtener modelos geológicos - geofísicos
que sirvan de base para el cálculo de la inclinación de los taludes, así como para obtener las
características geo-mecánicas del suelo sobre el que se asientan las cimentaciones.
6. Sísmica de Refracción
Para la investigación sísmica del Puente Salinas, se utilizó el Sismografo SEISTRONIX RAS
- 24, de veinte y cuatro canales, geófonos horizontales y verticales, batería y detonador. El
equipo registra las ondas longitudinales y transversales. Las bases de los perfiles sísmicos
fueron 120m, en donde los puntos de explosión están a 5m del primero y del décimo segundo
geófono y en el centro de la línea sísmica, entre los geófono 6 y 7.
Metodología de análisis
Con los SISMOGRAMAS de cada línea sísmica se procesa los resultados mediante el
Programa de Sísmica para estos casos. Con las llegadas y distancias se obtiene las
Dromocronas y el Perfil Sísmico.
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3
a) Sismogramas Línea Sísmica 1 – Vp.
Figura 2. Sismogramas – Línea Sísmica 1 – Vp. Fuente: (MTOP, 2018)
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4
Línea Sísmica 1 – Vp.- Tiempos de llegadas, distancia de separación y cotas para cada geófono.
LÍNEA SÍSMICA 1 Vp
GEOFONO No. COTAS DISTANCIA TIEMPOS
INICIAL CENTRO FINAL
Geo. 1 2521 5 10 83 115
Geo. 2 2522 15 26 73 110
Geo. 3 2522 25 39 62 107
Geo. 4 2523 35 50 49 101
Geo. 5 2524 45 63 38 98
Geo. 6 2526 55 75 15 94
Geo. 7 2525 65 87 13 89
Geo. 8 2525 75 93 37 79
Geo. 9 2526 85 97 52 66
Geo. 10 2525 95 105 66 45
Geo. 11 2524 105 109 79 41
Geo. 12 2525 115 114 91 11
Tabla 2 .- Línea Sísmica 1 – Vp. Fuente: (MTOP, 2018)
b) Dromocronas Línea Sísmica 1 – Vp.
Figura 3. Dromocronas Línea Sísmica 1-Vp. Fuente: (MTOP, 2018)
Línea Sísmica 1 – Vp Margen Derecha.
Figura 4. Perfil Sísmico - Línea Sísmica 1-Vp. Fuente: (MTOP, 2018)
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5
c) Sismogramas Línea Sísmica 2 - Vs - Puente Salinas.
Figura 5. Sismogramas – Línea Sísmica 2 – Vs. Fuente: (MTOP, 2018)
Línea Sísmica 2 - Vs Tiempos de llegadas, distancia de separación y cotas de geófono.
LÍNEA SÍSMICA 2 Vs
GEOFONO No. COTAS DISTANCIA TIEMPOS
INICIAL CENTRO FINAL
Geo. 1 2521 5 10 0 180
Geo. 2 2522 15 26 0 173
Geo. 3 2522 25 42 0 164
Geo. 4 2523 35 55 0 148
Geo. 5 2524 45 69 0 166
Geo. 6 2526 55 81 0 137
Geo. 7 2525 65 97 0 120
Geo. 8 2525 75 111 0 96
Geo. 9 2526 85 125 0 81
Geo. 10 2525 95 135 0 19
Geo. 11 2524 105 142 0 56
Geo. 12 2521 115 151 0 37
Tabla 3.- Línea Sísmica 2 - Vs. Fuente: (MTOP, 2018)
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6
d) Dromocronas Línea Sísmica 2 - Vs - Puente Salinas Margen Derecha.
Figura 6. Dromocronas Línea Sísmica 2-Vs. Fuente: (MTOP, 2018)
Figura 7. Perfil Sísmico - Línea Sísmica 2-Vs Fuente: (MTOP, 2018)
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7
e) Sismogramas Línea Sísmica 3 – Vp.
Figura 8. Perfil Sísmico - Línea Sísmica 3-Vp Fuente: (MTOP, 2018)
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8
Línea Sísmica 3 – Vp. Tiempos de llegadas, distancia de separación y cotas de geófonos.
LÍNEA SÍSMICA 3 Vp
GEOFONO No. COTAS DISTANCIA TIEMPOS
INICIAL CENTRO FINAL
Geo. 1 2534 5 19 97 126
Geo. 2 2534 15 55 91 121
Geo. 3 2533 25 73 62 107
Geo. 4 2531 35 89 49 101
Geo. 5 2529 45 96 38 98
Geo. 6 2529 55 99 15 94
Geo. 7 2529 65 104 13 89
Geo. 8 2530 75 108 37 79
Geo. 9 2530 85 110 52 66
Geo. 10 2529 95 113 66 45
Geo. 11 2528 105 121 79 41
Geo. 12 2528 115 124 80 33
Tabla 4 . Perfil Sísmico - Línea Sísmica 3-Vp Fuente: (MTOP, 2018)
f) Dromocronas Línea Sísmica 3 – Vp.
Figura 9. Perfil Sísmico - Línea Sísmica 3-Vp Fuente: (MTOP, 2018)
Figura 10. Perfil Sísmico - Línea Sísmica 3-Vp Fuente: (MTOP, 2018)
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9
g) Sismogramas Línea Sísmica 4 - Vs - Puente Salinas.
Figura 11. Perfil Sísmico - Línea Sísmica 3-Vs Fuente: (MTOP, 2018)
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Línea Sísmica 4 – Vs. Tiempos de llegadas, distancia de separación y cotas de geófonos.
LÍNEA SÍSMICA4 Vs
GEOFONO No. COTAS DISTANCIA TIEMPOS
INICIAL CENTRO FINAL
Geo. 1 2534 5 9 70 143
Geo. 2 2534 15 33 63 134
Geo. 3 2533 25 55 52 123
Geo. 4 2531 35 76 40 116
Geo. 5 2529 45 98 34 103
Geo. 6 2529 55 127 21 93
Geo. 7 2529 65 152 20 85
Geo. 8 2530 75 181 28 78
Geo. 9 2530 85 195 42 66
Geo. 10 2529 95 227 47 48
Geo. 11 2528 105 236 54 28
Geo. 12 2528 115 250 62 12
Tabla 4 . Perfil Sísmico - Línea Sísmica 4-Vs Fuente: (MTOP, 2018)
h) Dromocronas Línea Sísmica 4 - Vs - Puente Salinas.
Figura 12. Perfil Sísmico - Línea Sísmica 4-Vs Fuente: (MTOP, 2018)
Figura 13. Perfil Sísmico - Línea Sísmica 4-Vs Fuente: (MTOP, 2018)
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Resultados de la Investigación Sísmica de Refracción.
Línea Sísmica CAPA VELOCIDAD
SÍSMICA(m/s)
ESPESORES
(m)
TIPO DE MATERIAL ESTIMADO
Línea Sísmica 1
(Vp)
Margen Derecha
1 600 4.80 - 7.90 Limo - arenoso de baja compresibilidad,
con fragmento de roca.
2 1420 12.80 – 15.50 Suelo muy denso o roca blanda.
3 2060 > 20 Roca de rigidez media a roca competente
Línea Sísmica 2
(Vs)
Margen Derecha
1 400 15.20 – 18.60 Limo - arenoso de baja compresibilidad,
con fragmento de roca.
2 720 > 20 Suelo muy denso o roca blanda.
Línea Sísmica 3
(Vp) Margen
Izquierda
1 580 4.10 – 6.90 Limo - arenoso de baja compresibilidad,
con fragmento de roca.
2 1380 10.80 – 17.50 Suelo muy denso o roca blanda
3 2100 > 18 Roca de rigidez media a roca competente
Línea Sísmica 4
(Vs) Margen
Izquierda
1 175 15.20 – 18.60 Limo - arenoso de baja compresibilidad,
con fragmento de roca.
2 650 > 20 Suelo muy denso o roca blanda
Tabla 5 . Resultados de ensayos Fuente: (MTOP, 2018)
7. Sondeos Eléctricos Verticales
En el puente sobre el río Salinas se realizaron (4) ensayos de resistividad eléctrica, Los
trabajos de campo nos entregan el valor correspondiente a la resistencia del suelo, con este
valor se obtiene la resistividad aparente del terreno y, una vez obtenidos estos datos se
procede a procesar la información en el programa IPI2WIN para obtener la resistividad
verdadera y estimar los espesores de las capas geo eléctricas del subsuelo
Punto (SEV1)
SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES
MEDICIÓN AB/2 MN/2 K DV/I a
(m) (m) () (m)
1 1 0.32 4.41 18.00 79.31
2 1.5 0.50 6.28 10.92 86.61
3 2.00 0.50 11.78 5.05 59.49
4 2.50 0.50 18.85 2.83 53.43
5 3.00 1.00 12.57 3.77 47.38
6 4.00 1.00 23.56 1.79 42.18
7 5.00 1.00 37.7 1.04 39.21
8 6.00 1.00 54.98 0.68 37.38
9 7.00 1.00 75.40 0.47 35.44
10 9.00 1.00 125.66 0.27 33.93
11 10.00 1.00 155.51 0.23 35.77
12 10.00 2.50 58.90 0.57 33.58
13 13.00 2.50 102.26 0.27 27.61
14 15.00 2.50 137.44 0.17 23.74
15 20.00 2.50 247.40 0.08 18.68
16 25.00 2.50 388.77 0.04 13.61
17 30.00 2.50 561.56 0.02 12.35
18 40.00 2.50 1001.38 0.01 10.01
Tabla 6 . Resistividad aparente SEV1 Fuente: (MTOP, 2018)
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Gráfico de las resistividades y numero de capas (SEV1).
Figura 14. Las resistividades y numero de capas (SEV1) Fuente: (MTOP, 2018)
Resultados (SEV 1).
CORTE
GEOELÉCTRICO
ESTRATO ESPESOR RESISTIVIDAD
REAL PERMEABILIDAD
DESCRIPCIÓN
LITOLOGICA
(m) ( m)
SEV N° 1
1 0.83 83.40 Buena Arenas limosas,
cenizas volcánicas
2 9.16 35.3 Media Cenizas volcánicas
3 No determinado 155 Baja Suelo denso con
fragmentos de roca
Figura 15. Perfil SEV 1 Fuente: (MTOP, 2018)
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13
Punto (SEV2)
SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES SEV 2
MEDICIÓN AB/2 MN/2 K DV/I a
(m) (m) () (m)
1 1 0.32 4.41 18.57 81.82
2 1.5 0.50 6.28 11.25 70.69
3 2.00 0.50 11.78 5.28 62.20
4 2.50 0.50 18.85 2.95 55.61
5 3.00 1.00 12.57 4.01 50.39
6 4.00 1.00 23.56 1.92 45.24
7 5.00 1.00 37.70 1.15 43.35
8 6.00 1.00 54.98 0.72 39.58
9 7.00 1.00 75.40 0.51 38.45
10 9.00 1.00 125.66 0.29 36.44
11 10.00 1.00 155.51 0.22 34.21
12 10.00 2.50 58.90 0.55 32.40
13 13.00 2.50 102.26 0.26 26.59
14 15.00 2.50 137.44 0.17 23.37
15 20.00 2.50 247.40 0.07 16.82
16 25.00 2.50 388.77 0.03 12.44
17 30.00 2.50 561.56 0.02 11.79
18 40.00 2.50 1001.38 0.01 10.01
Tabla 7. Resistividad aparente SEV2 Fuente: (MTOP, 2018)
Gráfico de las resistividades y numero de capas (SEV2).
Figura 16. Las resistividades y numero de capas (SEV2) Fuente: (MTOP, 2018)
Resultados (SEV 2).
CORTE
GEOELÉCTRICO
ESTRATO ESPESOR RESISTIVIDAD
REAL PERMEABILIDAD
DESCRIPCIÓN
LITOLOGICA
(m) ( m)
SEV N° 2
1 0.78 91.20 Buena Arenas limosas, cenizas
volcánicas
2 7.44 42.20 Media Cenizas volcánicas
3 No
determinado
251 Baja Suelo denso con
fragmentos de roca
15. Proyecto de Prospección Geofísica
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15
Gráfico de las resistividades y numero de capas (SEV3).
Figura 18. Las resistividades y numero de capas (SEV3) Fuente: (MTOP, 2018)
Resultados (SEV 3).
CORTE
GEOELÉCTRICO
ESTRATO ESPESOR RESISTIVIDAD
REAL PERMEABILIDAD
DESCRIPCIÓN
LITOLOGICA
(m) ( m)
SEV N° 3
1 1.35 83.20 Buena Arenas limosas, cenizas
volcánicas
2 5.94 49.50 Media Cenizas volcánicas
3 No
determinado
205 Baja Suelo denso con
fragmentos de roca
Punto (SEV4) Margen Izquierdo
SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES SEV 4
MEDICIÓN AB/2 MN/2 K DV/I a
(m) (m) () (m)
1 1 0.32 4.41 22.04 97.11
2 1.5 0.50 6.28 14.56 91.48
3 2.00 0.50 11.78 7.28 85.77
4 2.50 0.50 18.85 4.23 79.73
5 3.00 1.00 12.57 5.42 68.11
6 4.00 1.00 23.56 2.30 54.19
7 5.00 1.00 37.70 1.23 46.37
8 6.00 1.00 54.98 0.79 43.43
9 7.00 1.00 75.40 0.54 40.72
10 9.00 1.00 125.66 0.31 38.96
11 10.00 1.00 155.51 0.23 35.77
12 10.00 2.50 58.90 0.64 37.70
13 13.00 2.50 102.26 0.33 33.75
14 15.00 2.50 137.44 0.23 31.61
15 20.00 2.50 247.40 0.10 24.74
16 25.00 2.50 388.77 0.05 19.44
Tabla 9. Resistividad aparente SEV4 Fuente: (MTOP, 2018)
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16
Gráfico de las resistividades y numero de capas (SEV4).
Figura 19. Las resistividades y numero de capas (SEV2) Fuente: (MTOP, 2018)
Resultados (SEV 4).
CORTE
GEOELÉCTRICO
ESTRATO ESPESOR RESISTIVIDAD
REAL PERMEABILIDAD
DESCRIPCIÓN
LITOLOGICA
(m) ( m)
SEV N° 4
1 1.41 99.60 Buena Arenas limosas, cenizas
volcánicas
2 10.10 37.10 Media Cenizas volcánicas
3 No
determinado
245 Baja Suelo denso con
fragmentos de roca
Correlaciones SEV 3 – SEV 4.
Figura 15 Correlaciones SEV 3 – SEV 4. Fuente: (MTOP, 2018)
17. Proyecto de Prospección Geofísica
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17
8. Conclusiones
✓ En base a los resultados de las Líneas Sísmicas de Refracción, se determina que en la
margen derecha de puente existen tres capas: Capa 1, con Velocidades Sísmicas
(Vp1) = 600 m/s y (Vs1)=400 m/s que corresponde a suelos limo arenoso con espesor
de 6.90 metros hasta la cota 2512 m.s.n.m; Capa 2, Velocidades Sísmicas (Vp2) =
1420 m/s y (Vs2)=720 m/s que corresponde a suelos limo arenoso y roca fracturada
con espesor de 15.80 metros hasta la cota 2496 m.s.n.m; y, Capa 3, con Velocidades
Sísmicas (Vp3) =2060 m/s que corresponde un basamento rocoso con espesor mayor
de 20 metros.
✓ En la margen izquierda del puente se determinaron 3 capas: Capa 1, con Velocidades
Sísmicas (Vp1) = 580 m/s y (Vs1)=175 m/s que corresponde a suelos limo arenoso
con espesor de 6.90 metros hasta cota 2526 m.s.n.m; Capa 2, Velocidades Sísmicas
(Vp2) = 1380 m/s y (Vs2)=6500 m/s que corresponde a suelos limo arenoso y roca
fracturada medianamente con espesor de 12.50 metros hasta la cota 2514 m.s.n.m; y,
Capa 3, con Velocidades Sísmicas (Vp3) =2100 m/s que corresponde un basamento
rocoso fracturado con espesor mayor de 20 metros.
✓ En base al ensayo de Sondeos Eléctricos Verticales, en el margen derecho del Puente
se obtuvo un primer estrato que corresponde a un suelo limo arenoso con fragmentos
de roca con una resistividad entre 83.40 y 91.2 Ωm, el espesor del estrato varia en el
eje del puente entre 8.26 y 9.99 m y un segundo estrato corresponde a un suelo denso
o roca blanda con una resistividad entre 155.00 y 251.00 Ωm, la profundidad del
estrato varia en el eje del puente entre 8.26 y 9.99 m.
✓ En el margen izquierdo del puente se obtuvo un primer estrato que corresponde a un
limo arenoso con fragmentos de roca con una resistividad entre 83.20 y 99.60 Ωm, el
espesor del estrato varia en el eje del puente entre 5.50 y 7.93 m; y, un segundo
estrato corresponde a un suelo denso o roca blanda con una resistividad entre 205.00 y
245.00 Ωm, la profundidad del estrato varia en el eje del puente entre 5.50 y 7.93 m.
✓ De acuerdo a los resultados ensayos geofísicos y al sondeo directo obtenidos en la
margen izquierda como en la margen derecha la segunda capa es la idónea para la
cimentación del puente, la cota ideal es 2517 m.s.n.m., para la construcción las bases
de un Puente Nuevo que este de acuerdo con los requerimientos actuales de trafico y
cumpla con las normas de diseño vigentes.
✓ Con los ensayos geofísicos realizados en la margen izquierda y derecha del puente
sobre el rio Salinas, no se determinó presencia de Nivel freático.
9. Referencias.
Ministerio de Transporte y Obras Públicas, (2018), Estudios de Evaluación Estructural del
Puente Sobre El Río Salinas, en la Carretera Guaranda – Balzapamba, ubicado en la abscisa
1+600.