Informe Geologico Geotecnico Del Puente Chao
September 19, 2020 | Author: Anonymous | Category: N/A
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ESTUDIO DEFINITIVO DE INGENIERÍA E IMPACTO AMBIENTAL PARA LA CONSTRUCCION DE LA SEGUNDA CALZADA DE LA RED VIAL Nº 4
TRAMO: DV. SALAVERRY - PATIVILCA KM. 557+200 AL KM. 206+700
INFORME FINAL VOLUMEN I
MEMORIA DESCRIPTIVA Y ESTUDIOS BÁSICOS
PARTE 1 PUENTES Y PONTONES DEL TRAMO 1
Capitulo 5.- Estudio Geológico – Geotécnico PUENTE CHAO
ENERO 2010
CONTENIDO 1. GENERALIDADES...............................................................................................................4 1.1. INTRODUCCION...........................................................................................................4 1.2. UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD ..................................................................................4 1.3. CLIMA Y VEGETACION................................................................................................5 1.4. OBJETIVO DE LOS TRABAJOS..................................................................................6 1.5. ORGANIZACIÓN E INFRAESTRUCTURA..................................................................6 1.6. ESTUDIOS ANTERIORES. .........................................................................................7 2. GEOLOGIA ..........................................................................................................................7 2.1. GEOLOGIA REGIONAL................................................................................................7 2.2. ESTRUCTURAS PRINCIPALES...................................................................................7 2.3. ESTRATIGRAFÍA..........................................................................................................8 2.4. GEOLOGIA LOCAL.......................................................................................................8 2.4.1.
SUELOS ALUVIALES......................................................................................... 8
2.4.2.
SUELOS EÓLICOS............................................................................................. 8
2.4.3.
SUELOS COLUVIALES...................................................................................... 9
2.5. DEPOSITOS CUATERNARIOS RECIENTES..............................................................9 2.5.1.
DEPOSITOS ALUVIALES................................................................................... 9
2.6. SISMICIDAD..................................................................................................................9 2.6.1.
PARÁMETROS PARA DISEÑO SISMO – RESISTENTE................................ 10
2.6.2.
CONSIDERACIONES DE LA NORMA E.030 DE DISEÑO SISMO
RESISTENTE ................................................................................................................ 12 2.6.3.
ANALISIS DE RIESGO SISMICO ................................................................... 15
2.7. GEODINAMICA EXTERNA.........................................................................................18 2.8. anAlisis de Licuacion de Arenas.................................................................................18 2.8.1.
METODOLOGÍA DE CÁLCULO....................................................................... 20
2.8.2.
MEDIDAS DE MITIGACIÓN.............................................................................. 22
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3. PERFORACIONES Y ENSAYOS GEOTÉCNICOS EN LOS SONDEOS ........................24 3.1. INFORMACION GENERAL DE LOS SONDAJES.....................................................26 3.2. DESCRIPCION DE LOS SONDEOS..........................................................................27 3.3. PORCENTAJE DE RECUPERACION DE TESTIGOS .............................................33 3.4. EXCAVACION DE CALICATAS..................................................................................42 3.4.1.
DESCRIPCION DE CALICATAS...................................................................... 43
3.4.2.
MUESTREO DE SUELOS ALTERADOS E INALTERADOS (según SUCS). 44
3.4.3.
ENSAYOS DE LABORATORIO........................................................................ 45
4. ENSAYOS GEOTECNICOS EN SONDEOS.....................................................................53 4.1. ENSAYOS DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR S.P.T...................................................53 4.2. ENSAYOS CONO TIPO PECK...................................................................................56 5. CAJAS PORTATESTIGOS.................................................................................................66 6. Determinación de Phi y Peso Unitario del Suelo...............................................................68 7. DETERMINACION DE ASENTAMIENTO ELASTICO EN ESTRIBOS.............................71 ..................................................................................................................................................72 8. CALCULOS SOCAVACIÓN...............................................................................................73 9. CONCLUSIONES...............................................................................................................75
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1.
GENERALIDADES 1.1.
INTRODUCCION
La empresa OBRASCON HUARTE LAIN S.A. SUCURSAL (OHL) dentro de su programa de Estudios Geológico – Geotécnicos Definitivos para el proyecto “Estudio Definitivo de Ingeniería E IMPACTO AMBIENTAL PARA LA CONSTRUCCION DE LA SEGUNDA CALZADA DE LA RED VIAL Nº 4 CARRETERA PANAMERICANA NORTE PUENTE CHAO, para lo cual se ha considerado la ejecución de tres (03) sondajes diamantinos que debían incluir muestreo continuo y ensayos de SPT y Cono de Peck, según corresponda y el material lo permita, para lo cual se efectuó la invitación correspondiente a la empresa Expertos en Sondajes Diamantinos S.A. (ESONDI S. A.) Luego de recibida la Orden de Trabajo, se dio inicio inmediato a los trabajos el día 21 de Junio del 2009 y culminaron el día 30 de junio del 2009. El presente informe corresponde a los resultados de los trabajos de investigación geotécnica mediante sondajes diamantinos y la recolección de muestras inalteradas y ensayos insitu realizados en el Puente Chao, el cual se encuentra ubicado geográficamente en el Distrito de Virú, Provincia de Trujillo, Departamento La Libertad. En la zona de trabajo realizada en estribos derecho, pilar central y estribo izquierdo del Puente Chao se evidencian gravas mal gradadas con limos y arcillas por lo general de formas angulosas,
subangulosas y subredondeadas que engloban a guijarros, cantos
rodados y bolonería de origen volcánico y sedimentario.
1.2.
UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD
La zona del proyecto se encuentra ubicada en el extremo Noroeste del Departamento de La Libertad, al sur de la ciudad de Trujillo, Provincia de Virú, Distrito de Chao, donde se encuentra localizado el Puente Chao que se inicia el Km. 501+254.63 y termina en el Km. 501+290.33. EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao
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Entre las coordenadas geográficas:
SONDEO
UBICACION
COORDENADAS UTM
COTA
N
E
(m.s.n.m.)
S – 01
Estribo Derecho
9055672.2120
755365.4590
73.237
S – 02
Pilar Central
9055663.4590
755376.7590
72.533
S – 03
Estribo Izquierdo
9055653.5010
755388.5090
72.682
El área de estudio es accesible por vía terrestre, siguiendo la carretera Panamericana Norte totalmente asfaltada desde Lima hasta las progresivas Km. 501+254.63 (inicial) hasta Km. 501+290.33 (final), lugar donde se encuentra edificado el Puente Chao, y en el cual realizaremos los trabajos de perforación diamantina tanto en el estribo derecho, pilar central y estribo Izquierdo y tres (03) calicatas de 4.00m de profundidad una en cada estribo y en el pilar central del puente en mención.
1.3.
CLIMA Y VEGETACION
El clima de la zona de estudio corresponde a un clima cálido y desértico con temperaturas altas en los meses de Enero a Marzo y relativamente bajas durante el resto del año. La temperatura promedio anual varía de 18°C a 25°C. Las precipitaciones son escasas generalmente y se produce como ligeras lloviznas en los meses de invierno. Los cultivos son escasos y pocos variados debido, en unos casos, al fuerte declive de los terrenos que no permite la formación de suelos profundos y en otros a las condiciones climáticas. La vegetación predominante en la zona de estudio está representada por, helechos, gramínea y otros arbustos.
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1.4.
OBJETIVO DE LOS TRABAJOS
Los trabajos realizados por ESONDI S.A. tuvieron como finalidad la de determinar el perfil estratigráfico, consistencia y densidad de los suelos y rocas extraídas de los estribos derecho, pilar central y estribo izquierdo del puente Chao. 1.5.
ORGANIZACIÓN E INFRAESTRUCTURA
Para el desarrollo de los trabajo de campo, el personal estuvo constituido por: •
01 Supervisor de Perforación
•
01 Perforista.
•
02 Ayudantes de perforación
•
01 chofer de camioneta
El equipo empleado puede alcanzar hasta 400m. de profundidad con diámetro HQ, siendo la máxima profundidad perforada en el área de 25 m. Los equipos utilizados fueron los siguientes:
EQUIPOS
CANTIDAD
MODELO
PERFORADORA DIAMANTINA
1
LONG YEAR 44 – 01
BOMBA DE AGUA
1
BEAN ROYAER
Se utilizaron también accesorios de perforación en cantidad suficiente para la ejecución normal de los trabajos, esto es: tubería de casing, tubería de perforación, brocas, casing shoe, core barel, equipo de penetración tipo SPT y Cono de Peck.
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1.6.
ESTUDIOS ANTERIORES.
Desde el punto de vista geológico, se cuenta con el Boletín N°17 GEOLOGIA DE LOS CUADRANGULOS DE PUEMAPE, CHOCOPE, OTUZCO, TRUJILLO, SALLAVERRY Y SANTA. (Hojas 16-D, 16-E, 16-F, 18F), elaborado por el Instituto Nacional de Geología, Minas y Metalurgia (INGEMMET) la que ha permitido una mejor apreciación del aspecto geológico regional.
2.
GEOLOGIA 2.1.
GEOLOGIA REGIONAL
Geológicamente el área de estudio se encuentra en una zona cubierta en parte por depósitos de origen coluvial, eólico de edad cuaternario reciente, por debajo de estos, depósitos cuaternarios más antiguos de naturaleza eólica, aluvial; que suprayacen a rocas terciarias tipo conglomerados y arenas de grano grueso. El material aluvial consiste de gravas, arenas y arcillas generalmente mal clasificadas, las gravas se componen de forma subangulosas, subredondeadas de diversos tipos de roca (polimíctica).
2.2.
ESTRUCTURAS PRINCIPALES
En el área estudiada los rasgos estructurales, guardan estrecha relación con la naturaleza de las rocas expuestas.
Las rocas sedimentarias, se hallan fuertemente
plegadas y falladas, en cambio las rocas de facies volcánico- sedimentario, muestran un tectonismo muy moderado. Desde la latitud del valle Chao hasta el valle Chicama, en una distancia aproximada, de 20 Km. Aflora una serie de cuerpos granodioríticos, con orientación general SE –NW, distribuidos entre 200 y 2600 m. de altitud. En Líneas generales, se nota que estos afloramientos se disponen en dos fajas definidas, separadas, por una banda de rocas sedimentarias y volcánicas. En los sondajes ejecutados no se han evidenciado dichos afloramientos.
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2.3.
ESTRATIGRAFÍA
Depósitos marinos (Edad Pleistoceno).- Arenas y gravas constituido por un conglomerado polimictica con 85% de gravas y 15% de matriz arenosa aproximadamente.
Depósitos eólicos (Cuaternario Reciente).- Arenas que se manifiestan a través de dunas, barcanas y mantos orientación paralela a la dirección del viento SW al NE. Depósitos eólico-marinos (Cuaternario Reciente).- Depósito mixto que consiste en una alternancia de arenas de origen marino y eólico, cementados por sales en su parte superior.
Depósitos coluvio – eluviales (Cuaternario Reciente).- Fluvio – aluviales, cascajos angulosos y heterométricos en una matriz areno-limosa a su paso hasta llegar a la parte baja de los cerros.
Depósitos fluviales-aluviales (Cuaternario Reciente).- Camuflados en la zona de estudio por debajo del lecho y las márgenes del río Chao sobre los que afloran actualmente arenas eólicas.
2.4.
GEOLOGIA LOCAL
La zona donde se edificará el Puente Chao, está representada por suelos aluviales, suelos eólicos y suelos coluviales los cuales se describen a continuación:
222222
SUELOS ALUVIALES
Se encuentran en el área de trabajo formando terrazas aluviales y los abanico de deyección. Son suelos de textura ligera a media, profundos o superficiales. Suelos aptos para una gran variedad de cultivos.
222222
SUELOS EÓLICOS
Se hallan constituidos, de arena transportada por el viento y depositada en capas de 50 a 90 cm. De espesor, encima de una mezcla de arena, grava, y fragmentos de roca del EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao
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tamaño de guijarros y bolonería de formas subangulares y subredondeadas de origen aluvial.
222222
SUELOS COLUVIALES
Están constituidos por materiales de grano grueso (gravas mal gradadas) mezcladas con limos y arcillas que han sufrido, poco transporte, se localizan hacia la base de los cerros o en las pampas adyacentes.
2.5.
DEPOSITOS CUATERNARIOS RECIENTES 222222
DEPOSITOS ALUVIALES
Estos depósitos tienen una amplia distribución en toda el área de trabajo. Están representados por los antiguos conos de deyección del río Chao, así como de las numerosas quebradas que bajan del flanco andino. El material aluvial consiste de gravas, arenas y arcillas, generalmente mal clasificadas, las gravas se componen de elementos subangulosas y subredondeadas de diversos tipo de fragmentos de roca de formas subangulosas y subredondeadas que se encuentran en gran porción en el lecho del río Chao.
2.6.
SISMICIDAD
De a acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, según la nueva Norma Sismo Resistente (NTE E – 030) y del mapa de distribución de Máximas intensidades Sísmicas observadas en el Perú, presentado por el Dr. Ing. Jorge Alva Hurtado (1984), en la cual se basa en siosistas de sismo peruanos y datos de intensidades puntuales del sismo históricos y sismos recientes; se concluye que el área de estudio se encuentra dentro de la zona de alta sismicidad (Zona 3), existiendo las posibilidades de que ocurra sismos de intensidades tan considerables tomo VII a IX en la escala Mercali Modificada. Debido a la confluencia de las placas tectónicas de Cocos y Nazca, ambas que ejercen un empuje hacia el Continente, a la presencia de las Dorsales de Grijalvo y Sarmiento, se pueden producir sismos de gran magnitud como se observa en el siguiente cuadro:
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Sismos Históricos (MR .> 7.2 ) de la región FECHA DEL SISMO
MAGNITUD ESCALA
DAÑOS Y PERDIDAS
EPICENTRO DEL SISMO
HUMANAS
RITCHER
14-02-1619
8.1
6-01-1725
7.9
Trujillo,
departamento
de
La
de
La
3.000-5.000 muertos.
Libertad, Perú Trujillo,
departamento
> 4.000 muertos
Libertad, Perú Al Oeste del Perú, lejos de la costa
26-02-1996
7.6
norte-centro
departamento
40 + muertos (17
de
desaparecidos); > 200
Lambayeque, departamento de La
heridos y 22,000
Libertad y departamento de Ancash
damnificados por tsunami.
Una aproximación de la probabilidad de ocurrencia y el período medio de retorno para sismos de magnitudes de 7.0 y 7.5 Mb. Se puede observar en el siguiente cuadro:
Magnitud Mb 7.0 7.5
Período medio de retorno
Probabilidad de Ocurrencia 20 (años) 30 (años) 40 (años) 38.7 23.9
222222 RESISTENTE
52.1 33.3
62.5 41.8
PARÁMETROS
(años) 40.8 73.9
PARA
DISEÑO
SISMO
–
De acuerdo al Mapa de Zonificación sísmica para el territorio Peruano (Normas Técnicas de edificaciones E.030 para Diseño Sismorresistente), el área de estudio se ubica en la zona 3, cuyas características principales son: 1.
Sismos de Magnitud VII MM
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2.
Hipocentros de profundidad intermedia y de intensidad entre VIII y IX.
3.
El mayor Peligro Sísmico de la Región está representado por 4 tipos de efectos,
siguiendo el posible orden (Kusin,1978):
Temblores Superficiales debajo del océano Pacífico.
Terremotos profundos con hipocentro debajo del Continente.
Terremotos superficiales locales relacionados con la fractura del plano oriental de la cordillera de los Andes occidentales.
Terremotos superficiales locales, relacionados con la Deflexión de Tectónica de Placas y actividad Neotectónica.
De la Norma Técnica de edificaciones E.030 para Diseño Sismorresistente se obtuvieron los parámetros del suelo en la zona de estudio:
FACTORES Parámetros de zona Factor de zona Suelo Tipo Amplificación del suelo Periodo predominante de vibración Sísmico Uso
VALORES zona 3 Z (g) = 0.40 S–3 S = 1.4 Tp = 0.9 seg C = 0.60 U = 1.00
El factor de reducción por ductilidad y amortiguamiento depende de las características del diseño de la construcción del Puente Chao, según los materiales usados y el sistema de estructuración para resistir la fuerza sísmica. Desde el punto de vista Neotectónica, la zona de estudio no presenta diaclasas, ni fallas de distensión, por lo que no hay evidencias de deformación Neotectónica tal como se pudo apreciar en sondajes y las calicatas que se excavaron para el presente estudio. El área de estudio donde se desarrolla nuestro proyecto corresponde a la faja costanera, y abarca al Departamento de La Libertad, del cual se tiene como referencia que el número de sismos con intensidad elevada es casi nulo y/o mínimo.
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222222 CONSIDERACIONES DE LA NORMA E.030 DE DISEÑO SISMO RESISTENTE La zonificación propuesta se basa en la distribución especial de la sismicidad observada las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de estos con la distancia epicentro, así como la información Neotectónica. El territorio peruano está dividido en tres zonas, y cada zona tiene asignado un factor Z, tal como se indica en la tabla de Factores de Zona. Este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años.
FACTORES DE ZONA ZONA
Z
1
0.15
2
0.30
3
0.40
El área de estudio donde se edificará el Puente Chao, como se indico anteriormente, se encuentra localizado en la zona Nº3, por lo cual el factor de zona considerado es de 0.40.
Para los efectos de esta Norma los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte.
Los tipos de perfiles de suelo se pueden clasificar en:
A) PERFIL TIPO S1 A este tipo corresponden las rocas y los suelos muy rígidos con velocidades de propagación de onda de corte similar al de una roca en los que el periodo fundamental para vibraciones de baja amplitud no excede de 0.25s, incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:
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Roca sana o parcialmente alterada con una resistencia a la compresión no confinada
mayor o igual que 500 kPa (5kg/cm2).
Grava arenosa de compacidad densa.
Estrato de no más de 20m de material cohesivo muy rígido, con una resistencia al
corte en condiciones no drenadas superior a 100 kPa (1kg/cm 2), sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca.
Estrato de no más de 20m de arena muy densa con N > 30 sobre roca u otro material
con velocidad de onda de corte similar al de una roca.
B) PERFIL TIPO S2 Se clasifican como de este tipo de los sitios con características intermedias entre las indicadas para los perfiles S1 y S3.
C) PERFIL TIPO S3 Corresponden a este tipo de los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los que el periodo fundamental, para vibraciones de baja amplitud es mayor que 0.6s, incluyéndose los casos en los que le espesor del estrato de suelo excede los valores del cuadro siguiente:
Resistencia al Corte típica Suelos Cohesivos
en condición no drenada (KPa)
Espesor del estrato (m) (*)
Blandos
4.0
N
= número de golpes en el SPT
qu
= resistencia a la compresión simple en kgs/cm2
RELACIÓN ENTRE EL “N” (S.P.T.) Y LA COMPRESIÓN DE LOS SUELOS GRANULARES
N 0-4
Densidad Relativa Muy suelta
4 -10
Suelta
10 – 30
Media
30 – 50
Densa
> 50
Muy densa
Los ensayos de S.P.T. se han realizado de acuerdo al siguiente detalle:
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ENSAYOS SPT S – 01 ESTRIBO DERECHO. Nivel Freático: 0.00 m.
S.P.T.
Profundidad
S.U.C.S.
N
1
1.50 – 1.95
SP
34
Qu(Kg/cm2)
Densidad
Consistencia
relativa Densa
S- 02 PILAR CENTRAL. Nivel Freático: 0.00 m.
Qu(Kg/cm2)
Densidad
S.P.T.
Profundidad
S.U.C.S.
N
Consistencia
1
13.50 – 13.95
SP-SM
49
relativa Densa
2
16.50 -16.95
SM
45
Densa
3
18.00 – 18.45
SP-SM
29
Media
4
19.50- 19.95
SM
31
Densa
S – 03 ESTRIBO IZQUIERDO. Nivel Freático: 0.00 m.
Qu(Kg/cm2)
Profundidad
S.U.C.S.
N
1
12.00 – 12.45
SM
30
2
13.50 - 13.62
SM-SC
50/12
3
15.00 – 15.04
SC
> 50
Muy Densa
4
18.00 – 18.19
GM
>50
Muy Densa
5
19.50 – 19.76
SM
>60
Muy Densa
6
21.00 - 21.45
SM
53
Muy Densa
> 4.0
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Consistencia
Densidad
S.P.T.
relativa DENSA Muy Densa
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4.2.
ENSAYOS CONO TIPO PECK
El ensayo de auscultación con cono dinámico consiste en la introducción en forma continua de una punta cónica tipo Peck. El equipo que se empleará para introducir la punta cónica en el suelo es el mismo que el empleado en el Ensayo de Penetración Estándar (SPT, ASTM D 1586), en el que se reemplaza la cuchara estándar por un cono de 6,35cm (2.5 pulgadas) de diámetro y 60° de ángulo en la punta. Este cono se hinca en forma continua en el terreno. El registro de la auscultación se efectúa contando el número de golpes para introducir la punta cónica cada 15 cm. El resultado se presenta en forma gráfica indicando el número de golpes por cada 30cm de penetración. Las auscultaciones dinámicas son ensayos que requieren investigación adicional de suelos para su interpretación y no sustituyen al Ensayo de Penetración Estándar. No deben ejecutarse ensayos con cono tipo Peck en el fondo de calicatas, debido a la pérdida de confinamiento. Para determinar las condiciones de cimentación en base a auscultaciones dinámicas, debe conocerse previamente la estratigrafía del terreno obtenida en base a la ejecución de calicatas, trincheras o perforaciones.
El uso del cono de Peck se recomienda hasta 8
metros de profundidad. En ningún caso se debe superar los 10 metros. Se utiliza para auscultaciones dinámicas que requieren investigación adicional de suelos para su interpretación y no sustituyen al Ensayo de Penetración Estándar. No se recomienda ejecutar ensayos tipo Peck en el fondo de calicatas, debido a la pérdida de confinamiento.
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Para determinar las condiciones de cimentación sobre la base de auscultaciones dinámicas, debe conocerse previamente la estratigrafía del terreno obtenida mediante la ejecución de calicatas, trincheras o perforaciones. PRUEBA DE PENETRACION DINÁMICA CONO TIPO PECK La información que se obtiene es el número de golpes para cada incremento de penetración de 15 cm (N15) el peso del martillo utilizado 63.5kg altura (caída) 0.76cm, peso muerto (barras, cono, aditamentos) 75Kg, la prueba se interpreta considerando válido el principio de la conservación de la energía
M 2h Rd = Se ( M + P) Donde: Rd
: resistencia dinámica kg/cm2
M
: peso total del martillo 63.5 kg
h
: altura de caída del martillo 0.76 cm
S
: área de la sección transversal cono Peck 31.7 cm2
e
: penetración de la punta en cm
P
: peso muerto, barra cono aditamentos 75 kg
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Rd =
Rd =
(63.5) 2 Kg 2 x 76 cm 31.7 cm2 (63.5 Kg + 75 kg
306451 Kg 2 cm Kgr = 70 Re chazo 2 4390 .45 Kg / cm cm 2
Rd = 70 Kg/cm2 N
Cono Peck
: Número de golpes para hincar el cono a una distancia e (para e = 15 cm, N = N15) simplificando
Simplificando:
Rd = KN15
K=
M 2h Kg / cm 2 15 cm ( M + P
Cálculo de K M
= 63.5 Kg.
P
= 75 Kg.
h
= 76 cm.
S
= 31.7 cm2
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Cono Peck = φ 6.35
r = 3.175 cm
S = πr2 = 31.7 cm2
K=
(63.5 kg ) 2 . 76 cm 15 cm x 31.7 cm 2 (63.5 kg + 75 kg )
K=
4032.25 Kg 2 x 76 cm 65856 .75 cm 2 Kg cm
K = 4,65329 Kg/cm2
Rd = KN15 Resistencia dinámica TABLA DE VALORES DE K PARA CONO PECK Nº de la barra (cm)
K
1
4.65
2
4.44
3
4.27
4
4.09
5
3.94
6
3.79
7
3.66
8
3.54
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Nº de la barra (cm)
K
9
3.42
10
3.31
11
3.21
12
3.11
13
3.02
14
2.93
15
2.86
COMPARACION ENTRE LOS RESULTADOS DE PRUEBAS DINAMICAS DE PENETRACION
TECNICA
NORMA APLICABLE
Método de ensayo de Penetración Estándar SPT
NTP 339-133 ASTM D 1586
Cono Dinámico Tipo Peck
UNE 103-801 1994
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Resistencia a la Penetración Estándar Valores de “N”
Resistencia a la Penetración Estándar Valores de “N”
ARENAS
ARENAS SUELTAS SPT
CONO SPT
DENSAS
CONO
Comparación entre los resultados de pruebas dinámicas de penetración, usando el muestreador estándar (SPT) y un cono a 60° en el muestreador estándar. Ref.: ISSMFE Technical Committee on Penetration Testing. (1988). Standard Penetration test (SPT):International reference test procedure. ISOPT-1
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Cono Tipo Peck
Unión entre barras
de
perforación (2” D.E.)
A L L2
2 ½” Ø Diámetro A
(A) Área nominal de la sección = 32 cm2 (D) Diámetro en la punta = 63.5 mm (2.5”) (L1) Longitud parte cónica = 2.54 mm (1”) (L2) Longitud parte cilíndrica = 12.7 mm (0.5”) (L3) Longitud parte tronco-cónica = 0 (d) Diámetro del varillaje = 41.2 mm
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En los trabajos de perforación efectuados en el Puente Chao se realizaron las siguientes pruebas de Cono de Peck, tal como se muestra en las tablas a continuación:
DENSIDAD
SONDAJE
TRAMO
S.UC.S
N
PENETRACION
S-01
3.00 – 3.03 4.50 – 4.60 6.00 – 6.45
GP GP GW
50/3 50/10 >50
3cm. 10cm. 45cm.
SONDAJE
TRAMO
S.UC.S
N
PENETRACION
S-02
1.50 – 1.75 3.00 – 3.25 4.50 – 4.60 6.00 – 6.25 7.50 – 7.70 9.00 – 9.23 10.50 – 10.55 12.00 – 12.03 15.00 – 15.45 21.00 – 21.13 22.50 – 22.60 24.00 – 24.05
GP GP GP GW GW GW GW GW GP GP GP GP
>50 >50 50/10 >50 >50 >50 50/5 50/3 37 50/13 50/10 50/5
25cm. 25cm. 10cm. 25cm. 20cm. 23cm. 5cm. 3cm. 45cm. 13cm. 10cm. 5cm.
SONDAJE
TRAMO
S.UC.S
N
PENETRACION
1.50 – 1.55
GW
50/5
5cm.
Muy Densa
3.00 – 3.26
GW
>50
26cm.
Muy Densa
4.50 – 4.62
GW
50/12
12cm.
Muy Densa
6.00 – 6.07
GW
50/7
7cm.
Muy Densa
7.50 – 7.59
GW
50/9
9cm.
Muy Densa
9.00 – 9.10
GW
50/10
10cm.
Muy Densa
S-03
EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao
RELATIVA Muy Densa Muy Densa Muy Densa
DENSIDAD RELATIVA Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa
DENSIDAD RELATIVA
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SONDAJE
DENSIDAD
TRAMO
S.UC.S
N
PENETRACION
10.50 – 10.63
GW
50/13
13cm.
Muy Densa
16.50 – 16.56
SM
50/6
6cm.
Muy Densa
22.50 – 22.61
GP
50/11
11cm.
Muy Densa
24.00 - 24.10
GP
50/10
10cm.
Muy Densa
RELATIVA
Para arenas con < 30% de finos y sin gravas Ref.: Moreno, D. J. J. (1998). Correlación del SPT y Cono de Peck – Limitaciones de su Uso.
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5.
CAJAS PORTATESTIGOS Las muestras obtenidas de los sondeos, fueron colocadas en 18 cajas de madera
según especificaciones técnicas, con sus respectivas tapas, las mismas que son pintadas, rotuladas y fotografiadas después de la descripción y clasificación correspondiente. La relación de cajas se indica en los siguientes cuadros:
SONDAJE
S - 01
SONDAJE
S - 02
UBICACION
ESTRIBO DERECHO
UBICACION
PILAR CENTRAL
N° CAJAS
DE
A
PORTATESTIGOS
(m.)
(m.)
1 2 3 4 5 6
0.00 4.05 8.90 13.90 18.90 24.20
4.05 8.90 13.90 18.90 24.20 25.00
N° CAJAS
DE
A
PORTATESTIGOS
(m.)
(m.)
1 2 3 4 5 6
0.00 4.96 10.40 14.50 19.50 24.20
4.96 10.40 14.50 19.50 24.20 25.00
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SONDAJE
S - 03
UBICACION
N° CAJAS PORTATESTIGOS
DE (m.)
A (m.)
ESTRIBO IZQUIERDO
1 2 3 4 5 6
0.00 4.20 8.68 13.72 18.08 22.50
4.20 8.68 13.72 18.08 22.50 25.00
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6.
DETERMINACIÓN DE PHI Y PESO UNITARIO DEL SUELO
Los valores de Phi utilizados en las memorias de cálculo, corresponden a una correlación dada por la Norma AASHTO LRFD 2007, en la tabla 10.4.6.2., la cual depende de los valores que se determinaron del ensayo SPT y la consiguiente obtención del valor N160 , el cual se calcula de la siguiente manera:
Para encontrar el valor de N160 se debe considerar la siguiente fórmula:
N60= N η1 η2 η3 η4
Donde: η1 = corrección por energía del martillo (0,45 ≤ η1≤1) η2 = corrección por longitud de la barra (0,75 ≤ η2≤1) η3 = corrección por revestimiento interno del tomamuestras (0,8 ≤ η3≤1) η4 = corrección por diámetro de la perforación (1 ≤ η4≤1,15) Para efectos de este trabajo se han considerado que todos los valores de corrección son iguales a1. De esta manera el valor de N160 queda expresado como: (N1)60=n60cn Donde CN = 0,77 log (200/p) ≤ 2,0 siendo p= esfuerzo vertical en t/m2 Si se toma cada uno de los valores de N expresados en los ensayos y se corrigen a su respectivo valor de N160, tendremos un valor promedio el cual se puede ingresar a la tabla 10.4.6.2 de la AASHTO 2007 LRFD, explicitada en la planilla de la capacidad portantes, para luego determinar el ángulo de fricción interno.
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Cabe destacar que este valor no es el que se ocupa en el cálculo del asentamiento, donde se utiliza el N, que corresponde a la profundidad aproximada donde se fundará, por lo cual los valores considerados son correctos. Los valores del peso volumétrico (γ) de GRAVAS y BOLONERÍA constituyen parámetros dentro de ciertos rangos ampliamente conocidos y aceptados en Ingeniería, por lo cual se incorpora la tabla con los parámetros referenciales. En cuanto a los valores del peso unitario, estos fueron determinados según el siguiente cuadro:
Suelo de Cimentación
Ángulo de Fricción (φ) y Peso Específico (Y)
Gravas y/o Bolonería
30° a 34°; 18 – 20 kN/m3
Se adjunta la referencia bibliográfica correspondiente al Cuadro desarrollado por Hunt (1,984), donde se aprecia tipos de suelos (gravas) con sus correspondientes valores Phi (φ):
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Así mismo se toma las siguientes referencias bibliográficas: Ensayo de Corte Directo “In Situ” en Lima por el Ing. Genaro Humala, presentado en el IV Congreso Nacional de Ingeniería Civil, del Colegio de Ingenieros del Perú desarrollado en Noviembre de 1982. Cimentación de los puentes Pirámide del Sol y Chinchaysuyodel Proyecto Intercambio Vial Este de Lima Metropolitana presentado en el VII Congreso Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones (1993). Conglomerado de Lima Metropolitana en Cimentaciones, por el Ing. Alberto José Martínez Vargas. CIP N°582. Prof. Emérito consultor y asesor en Geotecnia. También
se
toma
como
referencia
el
ensayo
representativo
de
Corte
Directo
correspondiente a la matriz de una muestra GP del Pontón del km. 406+160 del presente estudio (7 m a 8 m de profundidad) en el Laboratorio N°2 Mecánica de Suelos de la Universidad Nacional de Ingeniería cuyos resultados ofrecieron valores de 34.7°. Para el caso del Puente Chao, tomando en cuenta el material existente en la profundidad de influencia de la cimentación se recomienda usar Φ=34º. EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao
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7.
DETERMINACION DE ASENTAMIENTO ELASTICO EN ESTRIBOS
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8.
CALCULOS SOCAVACIÓN
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9.
CONCLUSIONES
1.
Las condiciones geológicas del área de estudio son estables. Los suelos
encontrados corresponden a material de gravas con contenido de cantos rodados y bolonería de 8” a 15” de espesor respectivamente, en una matriz de arena de grano grueso a medio, presentándose el nivel freático entre 0.90 de profundidad. 2.
En el área del terreno donde se construirá el Puente Chao, en función a la densidad,
grado de Compacidad, granulometría, ensayos de penetración (SPT y Cono de PECK), etc. los suelos son considerados del tipo medianamente densos a muy densos. 3.
La cimentación del puente en mención se ha proyectado sobre depósitos de suelos
gravosos (GP), los cuales son de mediana compacidad a muy densa. 4.
Los suelos gravosos hasta la profundidad de 4.00 m., presentan poco contenido de
sales solubles, cloruros y sulfatos, que indican baja agresividad al concreto 5.
En las áreas de trabajo los procesos erosivos actuales como las cárcavas son
esencialmente de tipo mecánico, cuyo principal agente modelador son las precipitaciones pluviales intensas que se dan como frecuencia en la zona. 6.
Geomorfológicamente el área de estudio está representado por zonas de cauce y
ribera del río Chao, que en épocas de grandes precipitaciones pluviales causan erosión.
7.
Desde el punto de vista Neotectónico, la zona de estudio no presenta diaclasas, ni
fallas de distensión, por lo que no hay evidencias de deformación Neotectónica tal como se
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pudo apreciar en las perforaciones diamantinas y calicatas que se excavaron para el presente estudio. 8.
El sistema de drenaje dominante es del tipo dendrítico lineal cuyas aguas provienen
de las zonas altas y bifurcan hacia el río Chao. Del análisis de peligro sísmico, se determino que la aceleración de diseño es igual 0.47 g y aceleración efectiva de diseño 0.35 g. En el caso de utilizarse en el diseño de taludes y obras de retención el método pseudo estático, se recomienda el valor de ∝ = 0.23 g. En la zona de puentes y pontones se considera un rango de ∝ = 0.16 -0.23 g, según lo determine especialista en estructuras. 9.
Desde el punto de vista de la Geodinámica Externa, los principales fenómenos que
dominan el área de estudio son: Predominio de erosión y socavamiento en la zona de cauce y ribera del Río Chao. 10.
De la Norma Técnica de edificaciones E.030 para Diseño Sismorresistente se
obtuvieron los parámetros del suelo en la zona de estudio:
Factores Parámetros de zona
Valores zona 3
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Factor de zona suelo Tipo Amplificación del suelo periodo predominante de vibración Sísmico Uso
11.
Z (g) = 0.4 S-3 S = 1.4 Tp = 0.9 seg C = 0.60 U = 1.00
El factor de reducción por ductilidad y amortiguamiento depende de las
características del diseño de la construcción del Puente Chao; según los materiales usados y el sistema de estructuración para resistir la fuerza sísmica. 12.
Los porcentajes de recuperación de muestras se encuentran por general en el rango
de 70 a 90% lo que indica una recuperación regular a muy buena.
13.
El presente estudio recomienda usar Φ=34º.
14.
La determinación de parámetros estructurales se adjunta en el estudio de Estructuras
y obras de arte correspondiente al tramo 1 de Puentes y pontones (Volumen I, capítulo 7, parte 3).
15.
Se recomienda vibroflotación como medida de mitigación para reacomodamiento de
los granos sueltos, como se detalla en el ítem 2.8.2
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