PROYECTO BIFAMILIAR DE DOS PLANTAS
CALLE 44B 10C - 18
ESTUDIO DE SUELOS
INFORME: ES - 011 - 15
Barranquilla, abril 2015
Barranquilla, abril 10 de 2015
Señor: CARLOS PALENCIA CASTILLO Ciudad. Ref: Estudio de suelos Proyecto Bifamiliar de dos plantas ubicado en la Calle 44B No. 10C – 18, barrio La Victoria (Barranquilla-Atlántico).
Cordial saludo:
Adjunto estamos entregando los resultados, conclusiones y recomendaciones correspondientes al estudio de suelos en referencia. Hacemos conocer a ustedes nuestra plena disposición para resolver cualquier inquietud con respecto a este trabajo y confiamos poder colaborarles en el futuro.
Atentamente,
___________________________________ GABRIEL H. PALENCIA Ing. Civil Mat: 0820273701 Atl.
CONTENIDO GENERALIDADES
5
1. OBJETIVOS
6
1.1 Objetivos Generales
6
1.2 Objetivos Específicos
6
1.3 Localización del proyecto
7
2. INVESTIGACIÓN DEL SUB - SUELO
8
2.1 Características del sitio
8
2.1.1 Accidentes geomorfológicos
8
2.1.2 Características de las edificaciones adyacentes
9
2.2 Condiciones del entorno
9
2.2.1 Geología
9
2.2.2 Sismicidad
10
2.2.3 Clima
15
2.3 Características del proyecto
16
2.4 Exploración de campo
16
2.5 Ensayos de laboratorio
17
3. GEOTECNIA DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS 3.1 Estratigrafía
19 19
3.2 Nivel freático
19
3.3 Interpretación geotécnica
20
3.4 Discusión de los resultados
21
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
22
4.1 Adecuación del terreno
22
4.2 Tipo de cimentación
22
4.3 Profundidad de cimentación
23
4.4 Capacidad de carga admisible
23
4.5 Asentamientos
23
4.6 Procedimientos constructivos
24
4.6.1 Excavaciones
24
4.6.2 Material seleccionado
25
4.6.3 Manejo de aguas
25
4.6.4 Otras consideraciones
26
4.7 Aspectos principales del estudio
27
5. LIMITACIONES
28
ANEXOS
GENERALIDADES En este informe se presentan los resultados, conclusiones y recomendaciones obtenidas del análisis de suelos ejecutado en un área de terreno del distrito de Barranquilla (Atlántico) para el desarrollo del proyecto de ampliación de una edificación existente, localizada en la calle 44B No. 10C - 18. El trabajo investigativo fue realizado el 07 de abril del 2015, por solicitud del Arq. Carlos Palencia. En el informe inicialmente se relaciona toda la información previa obtenida, se hace referencia a las características del sitio y del entorno en general, a las características del proyecto a ejecutar y a la investigación de campo realizada con los respectivos ensayos de laboratorio. Luego se desarrolla el análisis de los datos obtenidos tanto en campo como en laboratorio; se determinan las características del sub-suelo, su estratigrafía y se realiza una interpretación geotécnica. Por último, se define el tipo de cimentación más adecuada para la estructura; se presentan las conclusiones y recomendaciones que garanticen el adecuado comportamiento del sistema y la estabilidad de las estructuras proyectadas.
1. OBJETIVOS 1.1 Objetivos Generales El presente estudio de suelos se realizó con el propósito de conocer las propiedades geo mecánicas generales del subsuelo del sitio donde se ejecutará el proyecto, las cuales nos permitieron establecer sus condiciones portantes y poder presentar los criterios generales de cimentación y obras de adecuación del terreno. De igual forma, para un mayor análisis se determinaran los perfiles estratigráficos del suelo que existe en la zona del proyecto, en busca de un resultado eficaz para la cimentación, que sea económica y segura para sus usuarios.
1.2 Objetivos Específicos Sin embargo, los alcances del estudio incluyen las siguientes actividades: Realizar los ensayos de laboratorio pertinentes como son: Granulometrías, Límites de Atterberg, Contenido de Humedad Natural. ➢
Realizar las clasificaciones, de los suelos mediante las metodologías AASHTO y el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (U.S.C.S.). ➢
Determinar las propiedades mecánicas de los suelos (resistencia y compresibilidad). ➢
Recomendaciones pertinentes a la cota de fundación.
➢
Capacidad portante.
➢
Tipo de cimientos.
➢
Asentamientos probables.
➢
Determinar las condiciones de humedad y posicionamiento de nivel de aguas
➢
freáticas. Análisis sísmico de la zona.
➢
Determinación de problemas probables potenciales para la fundación,
➢
derivados del tipo de suelo. Establecer métodos constructivos adecuados.
➢
1.3. LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO El proyecto se desarrollará en un lote donde hoy se encuentra una vivienda de un nivel, localizada con la siguiente nomenclatura: Calle 44B No. 10C-18, de la ciudad de Barranquilla (Atlántico). En los anexos se muestra un esquema de la localización del proyecto y la ubicación de las perforaciones.
2. INVESTIGACIÓN DEL SUB - SUELO Con el fin de desarrollar la investigación, se recopiló y evaluó toda la información geotécnica pertinente, la información sobre las condiciones del sitio y las características del proyecto. Para lo anterior, se realizó una inspección de campo y laboratorio de las muestras practicadas en tres (3) sondeos realizados, en la zona explorada.
2.1. CARACTERÍSTICAS DEL SITIO 2.1.1. Accidentes geomorfológicos El lote de terreno evaluado presenta una superficie plana, con uso de suelos de características residencial, institucional y comercial. El nivel de superficie en los puntos explorados se encuentra por encima del nivel de la calle 44B. Las condiciones de drenaje a lo largo del recorrido se consideran aceptables en términos generales. La vegetación del sitio es dominantemente escasa, debido a la presencia de la ocupación total del lote por áreas duras. Durante la exploración de campo no se detectaron cavernas, corrimientos u otros accidentes similares que representen riesgos para el proyecto.
2.1.2. Características de las edificaciones adyacentes En cercanías al terreno objeto de estudio se aprecian edificaciones de varios pisos. Las edificaciones no presentaban, a la fecha de la exploración de campo, signos que evidencien un mal comportamiento atribuible a la interacción suelo-estructuras (fisuras, grietas, etc.).
2.2. CONDICIONES DEL ENTORNO 2.2.1. Geología La conformación física de la ciudad de Barranquilla, reposa sobre la formación Barranquilla, correspondiente a la edad terciaria superior, según la clasificación propuesta por Raasveldt pertenece al plioceno. La geología de la ciudad de Barranquilla está constituida casi totalmente por formaciones de depósitos de planicie aluvial, que han desarrollado geo formas planas, como terrazas, ligeramente inclinados hacia la dirección de la escorrentía. Están formadas por margas y lutitas calcáreas, calizas coralina, arenas calcáreas, arcillas, arena de playa y cieno. Esta formación presenta facies de litoral muy típicos, durante la cual se formaron arrecifes coralinos cuya parcial destrucción subsiguiente originó las margas y el cemento calcáreo para los demás depósitos
litorales de carácter arenoso y arcilloso. Dicho fenómeno explica que los sedimentos de esta formación varíen mucho a veces en distancias cortas.
2.2.2 Sismicidad El sitio de interés se encuentra en zona de riesgo sísmico bajo de acuerdo con las Normas Sismo - Resistentes Colombianas, las cuales se denominan NSR - 10 (Ley 400 de 1997, Ley 1229 de 2008 y Resoluciones expedidas por la Comisión Asesora Permanente del Régimen de Construcciones Sismo Resistentes). Por lo anterior los diseños sísmicos que se proyecten, se deberán tener los siguientes aspectos: -
Localidad:
Barranquilla (Atlántico)
-
Riesgo sísmico:
Bajo
-
Zona de amenaza sísmica:
Baja
-
Coeficiente de aceleración
-
Horizontal pico efectiva (Aa):
-
Coeficiente de velocidad
-
Horizontal pico efectiva (Av):
0.10
-
Perfil del Suelo
C
-
Coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos cortos (Fa):
-
0.10
1.2
Coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos intermedios (Fv):
1.7
Efectos locales Clasificación de perfil de suelo De acuerdo al NSR-10 (Tabla A.2.4-1) el tipo y perfil de suelo es: C Perfil de suelo rígido que cumple con la condición50 >N> 15 Donde N= número medio de golpes del ensayo de penetración estándar realizado de acuerdo a la norma ASTM D1586 haciendo corrección por energía N60 Coeficiente Fa de períodos cortos del espectro El valor de F a para períodos cortos del espectro (tabla A.2.4-3) es: 1.2 Coeficiente Fv de períodos intermedios del espectro El valor de F v para períodos intermedios del espectro (tabla A.2.4-4) es: 1.7
Criterios del espectro de diseño (A.2.6 NSR-10) Para el análisis de la acción sísmica se recomienda utilizar el espectro elástico de diseño de la Norma NSR-10, definido mediante los siguientes parámetros el cual está definido para un coeficiente de amortiguamiento del 5% del crítico. Donde: Sa: Valor del espectro de aceleraciones de diseño para un periodo de vibración dado. Aa: Aceleración horizontal pico efectivo en roca (Figura A.2.3-2). A a = 010 Av: Velocidad horizontal pico efectivo (Figura A.2.3-3). A v = 0.10 Fa: Coeficiente de amplificación F a de períodos cortos del espectro (Tabla A.2.4-3). Fa = 1.2 Fv: Coeficiente de amplificación F v de períodos intermedios del espectro
(Tabla A.2.4- 4). Fv= 1.7 I: Coeficiente de importancia (Numeral A.2.5 NSR-10) Grupo de uso I: Estructuras de ocupación normal (Tabla A.2.5-1). 1 = 1.0 To: Periodo de vibración al cual inicia la zona de aceleraciones constantes del espectro de aceleraciones. Tc: Periodo de vibración correspondiente a la transición entre la zona de aceleración constante del espectro de diseño para periodos cortos y la parte descendente del mismo.
2.2.3. Clima La Ciudad de Barranquilla en general posee un clima tropical cálido y seco, con temperatura media mensual entre 25 y 30 grados centígrados, la precipitación promedio anual varía entre 700 y 800 mm, se presentan varios periodos claramente distinguibles: dos periodos lluviosos de abril a mayo y de septiembre a noviembre, una notoria disminución de las lluvias ocurre de junio a julio y un período seco de diciembre a marzo, durante el cual soplan los vientos alisios provenientes del mar con velocidades de hasta 12m/seg. (IGAC 1994).
2.3. CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO De acuerdo con la información suministrada por el solicitante, el proyecto consiste en la ampliación de la edificación existente de un nivel a dos niveles. Además, se tuvo en cuenta algunas especificaciones particulares, consignadas en el contrato de prestación de servicios que fue suscrito entre las partes.
2.4. EXPLORACIÓN DE CAMPO Para la exploración del terreno se realizó visita de campo y por especificaciones del solicitante se practicaron tres perforaciones con equipo mecánico de percusión, llevadas a una profundidad máxima de 6.50 metros. (Ver esquema de ubicación de las perforaciones en los anexos). Vale la pena señalar que los sondeos son representativos del terreno en las cercanías y que en las grandes distancias entre punto y punto explorado, se pueden presentar variaciones en las características de los materiales. La metodología que se utilizó para la ejecución de los sondeos es la normalizada como ASTM D 1586, conocida como Ensayo de Penetración Estándar (STANDARD PENETRATION TEST, S.P.T.).
Las perforaciones se realizaron por el sistema de percusión y lavado, utilizando para el efecto un equipo adicionado con una pesa de 620 N y con caída libre de 0.76 m. La densidad "in situ" de los suelos se determinó mediante ensayos normales de penetración con intervalos no mayores de 1 m. El ensayo consiste en contar el número de golpes necesarios para hacer penetrar un elemento normalizado (penetrómetro) una distancia de 0.3 m. en el suelo de fundación. Los resultados obtenidos con la prueba S.P.T. sirven para correlacionar características de los suelos, tales como: peso unitario, densidad relativa, consistencia, ángulo de fricción interna y resistencia a la compresión inconfinada entre otros; sin embargo, estas correlaciones deben estar acompañadas de un criterio adecuado basado en la experiencia del Ingeniero Geotécnico.
2.5. ENSAYOS DE LABORATORIO De las perforaciones se tomaron muestras de naturaleza alterada, las cuales se consideran representativas del perfil natural del terreno. Las muestras recuperadas se clasificaron en forma visual y se seleccionaron algunas para ser sometidas en el laboratorio a los ensayos principales de acuerdo a las necesidades del estudio y a las características de los suelos.
Se ejecutaron ensayos de humedad natural, límites de consistencia y granulometría entre otros. A continuación se presenta un resumen de las características de los suelos encontrados.
ARENA LIMOSA DE COLOR MARRON Contenido de humedad
10.63% - 19.24%
Límite Líquido
NL
Límite Plástico
NP
Indice de Plasticidad
---
Clasificación USC
SM
Peso unitario
17 kN/m — 17.5 kN/m
Gravedad específica
2.65
Angulo de Fricción Interna*
25° - 38°
Relación de Poisson *
0.30 - 0.36
Módulo de Elasticidad *
13 MPa —40 MPa
* Por correlación con el ensayo de Penetración Estandar
3. GEOTECNIA DEL PERFIL ESTRATIGRÁFICO Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS 3.1. ESTRATIGRAFÍA Con base en los registros de exploración sub-superficial, al perfil estratigráfico y al análisis de laboratorio de los suelos encontrados, como también al resumen anterior se pudo determinar que entre la superficie y las máximas profundidades exploradas, el subsuelo presenta los siguientes estratos: • En los tres sondeos, se encuentra un manto de arena limosa, de color
amarillo, seguidamente encontramos un estrato de arena limosa, de color amarillo, conocido en nuestro medio como "caliche", que a medida que nos profundizamos, la compacidad se incrementa, como vemos en los perfiles estratigráficos, hasta finalizar el sondeo.
3.2. NIVEL FREATICO Durante el período de la exploración de campo, el Nivel de Aguas Freáticas (N.A.F.) no se detectó. La posición del N.A.F. puede variar dependiendo de la época del año y de la intensidad de las lluvias.
3.3. INTERPRETACIÓN GEOTÉCNICA A continuación se analizarán las propiedades físicas mecánicas de los suelos del lugar para establecer el tipo de cimentación apropiada y las consideraciones a tener en cuenta para un buen comportamiento de las estructuras. La presencia de las arenas limosas encontrada en la zona explorada, nos garantiza en forma considerable sus propiedades como suelo soporte de las obras civiles.
La arena limosa de color marrón, son de plasticidad nula y presentan un porcentaje de finos entre 24.7% y 31.9%. Estos estratos clasifican como arena limosa con grano medio (SM) en el Sistema Unificado de
Clasificación de Suelos (U.S.C). En el sitio los materiales clasificados como areno limosos, se muestran en un
estado de compacidad considerado flojo a medio, con resistencias al corte evaluadas entre 130 kPa y 380 kPa, de acuerdo con los resultados del ensayo de Penetración Estándar. Los suelos son permeables y no son propensos a las variaciones volumétricas por cambios de humedad.
3.4. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS Tomando como referencia el análisis de los resultados obtenidos en la investigación geotécnica del terreno, se pueden emitir las siguientes observaciones:
El subsuelo en el sitio está constituido por depósitos arenosos con propiedades friccionantes.
Las características físico-mecánicas de los estratos encontrados se consideran como aceptables para el proyecto a desarrollar.
Los depósitos muestran compacidades o consistencias aceptables cerca de la superficie, incrementándose en su condición a mayores profundidades.
La no presencia del N.A.F. es un aspecto favorable para el desarrollo de los procedimientos constructivos y más para el comportamiento del subsuelo, en este caso particular.
Constructivamente no se anticipan complicaciones en las excavaciones que se realicen, relacionadas con la presencia de aguas.
No se prevén otras complicaciones constructivas especiales, siendo suficiente el uso de métodos convencionales.
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1. ADECUACIÓN DEL TERRENO
Previo a la ejecución de los trabajos se deberá acondicionar la superficie del terreno, demoliendo parte de la edificación actual, llevando estos materiales a las escombreras o rellenos sanitarios.
4.2. TIPO DE CIMENTACIÓN En la selección del tipo de fundación se tuvo en cuenta factores relativos a la superestructura (cargas que transmite al suelo, materiales que la constituyen, etc.), al subsuelo (propiedades mecánicas, condiciones hidráulicas, resistencia, compresibilidad, etc.) y factores económicos que deben balancear el costo de la cimentación en comparación con la importancia y el costo mismo de la obra. Con base en lo anterior, se determinó que la transmisión de cargas de los elementos al subsuelo se puede realizar a través de zapatas cuadradas y/o rectangulares de concreto reforzado.
4.3. PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN Las zapatas de cimentación serán desplantadas a una profundidad de -1.00m del nivel de piso terminado.
4.4. CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE Con base en las formulaciones de Terzaghi, Vesic, Hansen y Meyerhof, atendiendo las características de los estratos encontrados y las exigencias consignadas en el Capítulo H-4 de la NSR-10, se estimó que las zapatas de cimentación a la profundidad propuesta podría soportar presiones de contacto cercanas a los 200 KPa 20 Ton/m2; no obstante esta consideración solo contempla fuerzas de compresión.
4.5. ASENTAMIENTOS Siguiendo las especificaciones de cimentación expuestas se estimaron asentamientos tolerables por las estructuras e inferiores a los permisibles (se evaluaron asentamientos totales máximos menores a los 25 milímetros).
4. 6. PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS En lo siguiente se emitirán una serie de consideraciones generales, las cuales complementan y contribuyen al adecuado comportamiento de la cimentación propuesta y las estructuras.
4.6.1. Excavaciones
Se desarrollará un plan de trabajo tal que el tiempo transcurrido entre las operaciones de excavación y las de vaciado y sellado de los cimientos, sea el menor posible con el fin de reducir al máximo la exposición del terreno de fundación a fenómenos ambientales que puedan alterar su comportamiento.
En las excavaciones se debe prestar atención a cualquier tipo de irregularidad en el material, determinando su potencial de daño en el sistema de fundación. Si se detectan bolsas de material inadecuado como rellenos heterogéneos o suelos muy blandos o sueltos, estas deberán ser retiradas y reemplazadas por suelo cemento debidamente compactado, concreto pobre o ciclópeo.
Se dispondrá de un sistema de entibado (posiblemente con puntales verticales y largueros horizontales de madera o con elementos prefabricados) para mantener las paredes de las excavaciones.
4.6.2. Material seleccionado Para la adecuación del terreno y los rellenos se utilizará un material granular seleccionado, cumpliendo con las siguientes especificaciones: Límite líquido 25%, Índice de plasticidad < 6%, porcentaje material que pasa el tamiz de 76.2 mm: 100%, porcentaje material que pasa el tamiz de 4.75 mm: entre 30% y 70%, porcentaje material que pasa el tamiz de 0.074 mm: entre 0 y 15%. Este material deberá cumplir el 98% del Proctor modificado y 90% del CBR de diseño.
4.6.3. Manejo de aguas
Las redes de servicio que se proyecten en los alrededores se construirán en PVC y su conexión con las primarias será realizada de acuerdo a la normatividad existente.
Se recomienda especial cuidado en la colocación de las tuberías de las cercanías por donde circulen aguas (negras y blancas), principalmente en lo referente a juntas, a fin de prevenir filtraciones.
Cerca de las Obras proyectadas y sus alrededores, se deben construir eficientes sistemas de recolección y evacuación de aguas lluvias o de cualquier naturaleza.
El terreno debe ser acondicionado con pendientes apropiadas para la rápida evacuación de aguas y se deben construir andenes generosos que reduzcan el potencial de infiltración.
Las actividades de paisajismo (árboles, arbustos, etc.) deben ser alejadas de la zona de cimientos.
4.6.4. Otras consideraciones
Durante la obra se deben tomarlas medidas necesarias para garantizar la estabilidad del terreno, las construcciones cercanas y la seguridad de los trabajadores y los transeúntes del sector.
Se recomienda contar con la asesoría de nuestra firma durante la construcción de los cimientos de manera que se resuelvan de forma rápida y segura las inquietudes referentes a la implementación de las recomendaciones incluidas en el cuerpo de este informe.
4. 7. ASPECTOS PRINCIPALES DEL ESTUDIO A continuación se presenta un resumen de los factores principales relacionados con la ejecución del estudio y las conclusiones obtenidas:
Exploración de campo: Tres sondeos, de hasta 6.50 metros de profundidad.
Materiales encontrados: arenas limosas y arcillosas.
Nivel Freático: No se encontró.
Tipos
de
cimentaciones
recomendadas:
Zapatas
cuadradas
y/o
rectangulares.
Profundidad de cimentación y capacidad de carga admisible: ver item 4.3 y 4.4.
Asentamientos: tolerables portas estructuras.
Procedimientos constructivos: métodos convencionales.
Medidas especiales: adecuación del terreno y manejo de aguas.
5. LIMITACIONES Este informe y las recomendaciones consignadas en él, se establecieron a partir del resultado del trabajo de campo y de laboratorio, del perfil estratigráfico obtenido de las muestras recuperadas del sub-suelo y de los ensayos de campo realizados en varios puntos del lote a diferentes profundidades, de acuerdo con la. práctica común de la ingeniería de suelos. Es posible que se presenten condiciones del sub-suelo no reveladas en la investigación realizada, sin embargo, se considera que el alcance de los trabajos ejecutados, es adecuado para definir las condiciones del sub-suelo en el área del proyecto. Solicitamos a los interesados, que si en el periodo de diseño se hacen cambios o si durante Ia construcción se encuentran diferencias con las condiciones del subsuelo establecidas como típicas en este informe, se nos comunique oportunamente, para así revisar las recomendaciones aquí propuestas y establecer los cambios necesarios.
___________________________________ GABRIEL H. PALENCIA Ing. Civil Mat: 0820273701 Atl.
ANEXOS