Informe Pesebreras Escuela de Caballeria

LABORATORIO DE SUELOS

ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES Cra 50 N 18-06 Bogot.

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Informe Geotcnico Pesebrera, Escuela de Equitacin Bogot

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Tabla de Contenido

1. INTRODUCCIN ...................................................................................... 3 2. ALCANCE DEL TRABAJO DE CAMPO Y LABORATORIO .................... 3 3. CONDICIONES DEL SUB-SUELO ........................................................... 4 3.1. DESCRIPCIN DE LA EXPLORACIN............................................................... 6 3.2. CONDICIONES DEL NIVEL FRETICO .............................................................. 7 4. PRUEBAS DE LABORATORIO ............................................................... 8 5. RECOMENDACIONES ............................................................................. 8 5.1. RECOMENDACIONES PARA LA PREPARACIN DEL SITIO ................................. 9

5.1.1. Preparacin del Sitio y Remocin de la Capa Vegetal Superficial .. 9 5.1.2. Material de Relleno .............................................................................. 9 5.1.3. Depsitos de Relleno ........................................................................ 10 5.1.4. Excavacin de la cimentacin .......................................................... 11 5.1.5. Manejo de nivel fretico .................................................................... 11 5.1.6. Concreto de limpieza y relleno ......................................................... 12 5.1.7. Drenajes ............................................................................................. 12 5.1.8. Taludes de corte y laderas................................................................ 12

5.2. ANLISIS GEOTCNICO DE LAS CIMENTACIONES .......................................... 13 5.2.1. Parmetros y variables geomecnicas del suelo ........................... 13 5.2.2. Tipo de cimentacin, Profundidad de desplante y rea mnima recomendada ................................................................................................ 14 5.2.3. Capacidad portante y carga admisible del suelo de fundacin .... 14 5.2.4. Factores de seguridad y Anlisis Geotcnico por Confiabilidad .. 16 5.2.5. Asentamientos ................................................................................... 16 5.2.6. Mdulo de Balasto ............................................................................. 17 5.2.7. Coeficiente de tierras y muros de contencin ................................ 18 5.2.8. Verificacin a la licuacin ................................................................. 19 5.2.9. Parmetros ssmicos ........................................................................ 20 5.2.10. Resumen de recomendaciones .................................................... 20

6. LIMITACIONES DEL INFORME ............................................................. 21



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ANEXOS

Anexo A LOCALIZACIN DE LAS EXPLORACIONES

Anexo B REGISTROS DE LA EXPLORACIN DEL SUB-SUELO Y LOS

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO

Anexo C MEMORIAS DE CLCULO

Anexo D REGSTRO FOTOGRFICO

Anexo E DOCUMENTOS DE RESPONSABILIDAD PROFESIONAL



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1. INTRODUCCIN

Este reporte contiene los hallazgos y recomendaciones de la investigacin

geotcnica realizada para el proyecto de construccin de una estructura para las

pesebreras, que estar ubicada en la Escuela de Equitacin, situado en la ciudad

de Bogot D.C. Colombia.

El propsito principal de la investigacin es analizar las condiciones del

subsuelo para proveer los parmetros tpicos requeridos para el diseo y

construccin de la edificacin, as como las recomendaciones de cimentacin para

la obra requerida.

Para llevar a cabo el presente informe se tomaron como documentos de

referencia el plano de localizacin de la estructura propuesta, informacin

geolgica obtenida de las planchas de la zonificacin geotcnica y mapas

geolgicos, as como los resultados de las exploraciones de campo y ensayos de

laboratorio.

2. ALCANCE DEL TRABAJO DE CAMPO Y LABORATORIO

Para este proyecto se ejecutaron tres (3) sondeos exploratorios con equipo

mecnico, distribuidos equitativamente sobre la huella de la estructura a realizar

teniendo en cuenta el plano piloto del proyecto como se puede observar en el

Anexo A de Localizacin. La profundidad alcanzada en las perforaciones fue de

seis metros (6.0m) para los sondeos. La campaa exploratoria satisface los

requerimientos para una edificacin de categora baja, cumpliendo con lo

establecido en la NSR-10 numeral H.3.2.



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En las exploraciones de campo se realiz la prueba de penetracin

estndar ("Standard Penetration Test", SPT) de acuerdo al estndar de la prctica

INV-E 111-07, "ENSAYO DE PENETRACIN NORMAL (SPT) Y MUESTREO DE

SUELOS CON TUBO PARTIDO".

Las muestras de suelo fueron inspeccionadas visual y manualmente por el

tcnico del laboratorio de suelos de la Escuela de Ingenieros Militares. Las

propiedades ndices del suelo y su granulometra fueron determinadas a partir de

muestras alteradas recuperadas de las perforaciones, con el fin de clasificar el

material bajo el sistema unificado de los suelos (USCS) y determinar

caractersticas fsicas del mismo. Las variables geomecnicas se calculan en base

a los ensayos SPT y en los ensayos de compresin simple y corte directo

realizados sobre muestras inalteradas. Por su parte, las variables de

deformabilidad se hallan a partir de los ensayos de consolidacin unidimensional.

Los ensayos de laboratorio mencionados y desarrollados en el Laboratorio

de Suelos y Materiales de la Escuela de Ingenieros Militares se encuentran

acreditados bajo la norma ISO/IEC-17025-2005 ante la ONAC, la cual es una

garanta para la calidad y veracidad de los resultados de las pruebas.

3. CONDICIONES DEL SUB-SUELO

El mapa de zonificacin geotcnica de Bogot 2010, clasifica el sitio como

Piedemonte A: Suelo Coluvial y Aluvial centro, compuesto principalmente por

Gravas arcillo arenosas compactas. Presenta espesores menores a 50 m, de alta

capacidad portante pero pueden presentar problemas de inestabilidad en

excavaciones abiertas; como puede apreciar en la Figura 1. La geologa del sector

corresponde a Coluviones y Complejos de Conos Aluviales, con geomorfologa de



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piedemonte. Con respecto al Mapa de Respuesta de Microzonificacin Ssmica de

Bogot 2010..

Para el suelo Piedemonte A, se tienen periodos fundamentales del suelo de

0,3 s a 0,6 s, con efectos de sitios relacionados con amplificacin, velocidades de

onda entre 200 y 750 m/s. El sitio se puede definir como suelo coluvial y aluvial

con intercalaciones de arcillas blandas: Bloques, cantos y gravas con matriz arcillo

arenosa o areno arcillosa, capas de arcillas blandas. La descripcin de este

depsito es consistente con los componentes del perfil del subsuelo identificados

durante la exploracin, donde se encontraron sedimentos de tipo coluvial y aluvial

consistentes en mezclas de materiales finos, granulares y orgnicos distribuidos

en forma errtica.

Figura 1 Mapa de Clasificacin Geotcnica del Proyecto



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Figura 2 Mapa de Clasificacin de respuesta ssmica del proyecto

3.1. Descripcin de la Exploracin

El material nativo presenta caractersticas heterogneas y errticas,

encontrando diferentes tipos de suelo entre cada uno de los sondeos. De manera

general, se puede apreciar estratos de arcilla de alta plasticidad y limos de baja

plasticidad, arenas de grano fino, intercalaciones de arcillas con algunos lentes

limosos. El perfil estratigrfico de la zona se puede describir de la siguiente

manera:

Superficialmente aparece una capa de materia orgnica de espesor

promedio de 0,20 metros, seguido aparece una capa de escombros

la cual se ubica en una parte del terreno que tienes un espesor

alrededor de 0,80 metros.



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Luego aparece una capa de arena color habano de consistencia

variable de media a media dura y de compacidad medio densa se

presentan con algunos lentes de gravas y arcillas de consistencia

medio dura, de baja plasticidad, que vara en profundidad hasta

encontrar un estrato de roca arenisca fracturada en matriz de

arenisca, hasta la profundidad de exploracin..

Para mayor informacin los resultados se laboratorio se presentan en el

anexo A, donde se puede apreciar la estratificacin de los materiales en cada

sondeo. Adems se puede evidenciar las profundidades de los estratos rocosos y

arenosos del sitio.

En cada uno de los sondeos se realiz la prueba de penetracin estndar

(SPT), con una altura de cada libre de 76 cm (30 pulgadas). En esta prueba se

apunt el nmero de golpes necesarios para penetrar la cuchara 15 cm (6

pulgadas) en longitudes totales de 45 cm. De las tres lecturas tomadas se

desecha la primera y se suman las dos siguientes. Los valores as obtenidos se

convirtieron posteriormente a valores de penetracin estndar, los cuales se

corrigen mediante la expresin de Bowles para obtener el valor N corregido.

3.2. Condiciones del Nivel Fretico

Durante la campaa exploratoria se encontr nivel fretico variando entre

un metro con cincuenta centmetros y un metro con noventa centmetros (1,0 2,7

m) de profundidad a partir del nivel de terreno actual, se detectaron rastros de

combustible en la zona de exploracin, es necesario revisar las instalaciones y

acometidas de fluidos alrededor del sitio por una posible fuga de combustible.

Para registros ms precisos se pueden instalar pozos de monitoreo o piezmetros



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a ser monitoreados durante un periodo considerable de tiempo, debido a que la

posicin del nivel fretico vara en funcin de una serie de propiedades

ambientales y del propio suelo que incluyen la topografa, permeabilidad y las

condiciones climatolgicas, entre otros. Estos procedimientos estn fuera del

alcance de este estudio.

4. PRUEBAS DE LABORATORIO

Un total de nueve (9) muestras alteradas e inalteradas representativas fueron

sometidas a pruebas de laboratorio. En este caso se realizaron pruebas para

clasificar el material para propsitos ingenieriles (Humedad Natural, Lmites de

consistencia, gravedad especfica y Gradacin de los suelos muestreados). Se

realizaron diferentes pruebas para determinar las variables de resistencia del

suelo.

Los resultados de clasificacin confirmaron la existencia heterognea de

materiales, distribuidos de forma errtica. El contenido de humedad para los

materiales areno limosos y grava arenosos encontrados vara entre nueve por

ciento (8%), y cuarenta (40%). El ndice de plasticidad para los materiales finos

vara entre nueve (9%) a trece (13%) por ciento, que indican una baja plasticidad

del suelo.

5. RECOMENDACIONES

El enfoque de estas recomendaciones girar en torno a utilizar los

parmetros de resistencia del terreno natural existente para calcular la capacidad

de carga para la cimentacin.



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Para la realizacin del presente estudio de suelos se acudi a la consulta de

los siguientes documentos:

NSR10 Ttulo H: Estdios Geotcnicos.

Mapa de zonas geotcnicas para respuesta ssmica Bogot Depae 2010.

Mapa de microzonificacin ssmica de Bogot Depae 2010.

Principio de Ingeniera de Cimentaciones de Braja Das.

Mapa de microzonificacin ssmica de Bogot 2010.

Estos documentos permitieron definir las profundidades de exploracin, el

marco geolgico de la zona de estudio y los lineamientos para el diseo

geotcnico de la cimentacin requerida.

5.1. Recomendaciones para la Preparacin del Sitio

5.1.1. Preparacin del Sitio y Remocin de la Capa Vegetal Superficial

Toda el rea del proyecto debe ser adecuadamente limpiada antes de

desarrollar cualquier estructura. No debe quedar en el proyecto ninguna

vegetacin superficial, asfalto, escombros, o cualquier otro material forneo. No se

debe cimentar sobre suelo con presencia de materia orgnica, esta debe ser

retirada por completo

5.1.2. Material de Relleno

En caso de requerirse zonas de relleno se recomienda el uso de material de

prstamo procedente de cantera, evitando usar el material in situ. El material de

relleno debe cumplir con especificaciones tipo afirmado, con gradaciones tipo IDU

B200 B400, a fin de asegurar adecuados niveles de compactacin. Cualquier



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material de relleno deber ser certificado y aprobado por la interventora del

proyecto previo a su utilizacin.

5.1.3. Depsitos de Relleno

El relleno de las fundaciones deber construirse en capas que no excedan

treinta (30) centmetros de espesor (condicin suelta). Cada capa deber ser

distribuida, compactada y aprobada por el Ingeniero encargado del proyecto.

Equipo manual puede ser empleado para esta tarea siempre y cuando se cumpla

lo siguiente:

El criterio de aceptacin para las pruebas de densidad de campo ha sido

establecido como una comparacin entre la densidad mxima seca del material,

determinada por la Curva Proctor Modificado (INV E-142-07) y el esfuerzo de

compactacin alcanzado en el campo. Como mnimo, la densidad de campo

deber alcanzar un porcentaje de compactacin del 95% con respecto a la

densidad mxima del ensayo proctor modificado. Este porcentaje de compactacin

domina sobre cualquier otro estipulado en los planos y especificaciones de este

proyecto.

El contenido de humedad del relleno depositado tambin debe ser

controlado. Se recomienda que el contenido de humedad del relleno depositado se

mantenga cercano a su ptimo (determinado tambin en el INV-E-142-07) con una

tolerancia de menos 2% a ms 3% de este parmetro. El Contratista deber ser

responsable de proveer equipo suficiente y capacitado para cumplir con estas

especificaciones de compactacin de una manera eficiente y efectiva, para lo cual

la compactacin del relleno seleccionado debe realizarse con equipos de

vibracin. Cada capa de relleno deber ser inspeccionada antes de compactarla.



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Toda la vegetacin, races o basura debern ser removidas. Rocas mayores de

seis (6) pulgadas de dimetro debern ser removidas o fragmentadas.

Es importante mantener el espesor del depsito de relleno bajo estructuras

lo ms uniforme posible. Si hubiese relleno en desnivel bajo una misma estructura

podran ocurrir respuestas diferenciales del suelo debido a las cargas aplicadas. Si

el material proveniente de los cortes requeridos para disponer las zapatas

presenta las caractersticas que se reflejan en la descripcin del Material de

Relleno, podr ser utilizado como relleno ingenieril a menos que se especifique lo

contrario. Si se especifica que el material no puede ser utilizado por alguna razn

tcnica, el contratista deber seleccionar una fuente de material y deber obtener

la aprobacin del material antes de ser depositado como relleno ingenieril.

5.1.4. Excavacin de la cimentacin

La cimentacin dispondr de excavaciones con los anchos suficientes para

su implantacin. Para profundidades mayores a 1.0 metros se recomienda que la

realizar la excavacin con entibados de madera teniendo en cuenta que esto

suelos pueden presentar problemas de inestabilidad en excavaciones abiertas.

Los tiempos de excavacin, fundida y relleno deben ser mnimos, a fin de evitar

desprendimientos de material en las paredes de la excavacin.

5.1.5. Manejo de nivel fretico

El nivel fretico puede ser manejado mediante la ejecucin de pozos de

abatimiento adyacentes a la cimentacin, los cuales tendrn equipos de bombeo.

No deben ser alto el nmero de equipos de bombeo y el uso de este no debe ser

excesivo, ya que parte del nivel final para el stano se asentar sobre arenas



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limosas, el cual y dado el abatimiento del nivel fretico puede presentar

levantamientos de fondo.

5.1.6. Concreto de limpieza y relleno

Una vez preparado el fondo de la excavacin para la construccin de la losa

o vigas de cimentacin se colocar una capa de concreto pobre (fc=2000psi) de

por lo menos cinco (5) centmetros de espesor. El material con el cual se realizar

el relleno de las excavaciones realizadas para disponer la cimentacin aqu

propuesta deber cumplir con las caractersticas y procedimientos de

compactacin establecidos en el numeral 5.1 de este informe correspondiente a:

Material de Relleno y Depsito de Relleno.

5.1.7. Drenajes

Se recomienda la ejecucin de subdrenes perimetrales tipo espina de

pescado y de geodrenes o filtros franceses en el permetro de la edificacin, a una

profundidad recomendable de 1,5 metros de profundidad. A nivel superficial se

debe contar con cunetas, evitando cualquier filtracin de agua al suelo de

fundacin y al relleno sobre el cual se apoya la cimentacin existente. Los

sistemas de drenaje a construir deben conectarse al sistema de alcantarillado

existente.

5.1.8. Taludes de corte y laderas

Se recomienda el uso de grama natural propia de la zona para la

revegetalizacin de los taludes de corte o de rellenos, buscando disminuir al

mximo los efectos erosivos al estar expuestos a la intemperie.



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5.2. Anlisis Geotcnico de las Cimentaciones

5.2.1. Parmetros y variables geomecnicas del suelo

La capacidad de soporte admisible para los cimientos superficiales para el

sitio destinado a la pesebrera de la Escuela de Equitacin se calcul segn el

Anexo C definindose los siguientes parmetros: es el peso unitario del suelo

sobre el cual se dispondr la zapata, C es la cohesin del suelo, Cu es la cohesin

no drenada, D es la profundidad de cimentacin, Nq es el factor de capacidad de

soporte para el ngulo de friccin del suelo, D es el dimetro del cimiento, y Nc es

el factor de capacidad de soporte para la cohesin. El anlisis geotcnico del

clculo de capacidad portante se realiza bajo condiciones no drenadas,

considerando que los depsitos cohesivos saturados tendrn una aplicacin

rpida de cargas proveniente de la construccin de la edificacin, por lo cual el

suelo no tiene tiempo para liberar las presiones intersticiales, llevndolo a tener un

comportamiento no drenado o a corto plazo (NSR-10 H.2).

Las variables de resistencia para la determinacin de la capacidad portante

en la zona de cimentacin y cuyos clculos se presentan en el Anexo C son los

siguientes:

Tabla 1 Parmetros y variables geomecnicas para el suelo de fundacin

Tabla 2 Parmetros y variables geomecnicas para el suelo de fundacin

PROF (m)

NSPT Promedio Corregido

Clasificacin Del suelo

UCSC

Cohesin corregida

C

(kPa)

ngulo de Friccin

corregida

(Grados)

Peso Unitario

(kN/m3)

Peso

Unitario Saturado

sat (kN/m3)

Mdulo de Elasticidad

E

(kPa)

0 - 0,9 Orgnico y escombros

0,9 - 6,0 4 SM - CL 4 24 19 19.5 3000



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5.2.2. Tipo de cimentacin, Profundidad de desplante y rea mnima

recomendada

En virtud de las caractersticas de los suelos encontrados en el sitio de

estudio, su composicin errtica y heterognea, la presencia de niveles freticos,

las altas cargas de la edificacin y las dems caractersticas explicadas en el

presente informe, se tienen las siguientes consideraciones.

En razn a los estratos encontrados de buena capacidad prtate, se

propone una cimentacin tipo zapatas para una estructura de altura hasta 3 pisos

y con cargas mximas de servicio por columna menores de 800kN.

5.2.3. Capacidad portante y carga admisible del suelo de fundacin

Los clculos de los parmetros de diseo, la capacidad de soporte y

asentamientos esperados utilizando ste tipo de cimentacin se presentan en el

Anexo C al final de este documento. Para los clculos de capacidad de soporte se

utilizaron los mtodos de Terzaghi, Meyerhof, Hansen y Vesic. Para el suelo

evaluado, la Metodologa de Terzaghi gener resultados ms conservadores y por

lo tanto este ser el mtodo empleado para el presente estudio de suelos.

Bajo las condiciones anteriormente descritas para una zapata corrida a una

profundidad de 1,2 metros y lado igual 1,4 metros se tiene una capacidad portante

de 114 kPa, En el anexo C se presentan los resultados



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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

Car

ga A

dm

isib

le (

kN)

Profundidad (m)

B=L=1.4m

B=L=1.6m

B=L=1.8m

B=L=2.0m

B=L=2.2m

B=L=2.4m

Figura 3 Carga admisible alternativa zapatas cuadradas.

Como la cimentacin recomendada para el edificio es una cimentacin

superficial desplantada en el estrato arenoso con gravas y arcillas, se calcularon

las capacidades portantes para diferentes opciones de dimensin de zapata y para

la losa, el baco de capacidades de soporte se puede encontrar en el anexo C

Falla de fondo

El anlisis de la falla de fondo en las dos direcciones principales de la

construccin se llev a cabo mediante el uso de la siguiente ecuacin. Dando por

resultado un factor de seguridad igual 1.2.



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5.2.4. Factores de seguridad y Anlisis Geotcnico por Confiabilidad

El anlisis geotcnico se realiza bajo condiciones no drenadas o a corto

plazo (se calcula con esfuerzos aparentes). Este tipo de anlisis se permite

realizar para calcular la capacidad portante, ajustndose a las condiciones del

sitio, donde la presencia de material arcilloso, permiten establecer que por

aumento del nivel fretico y por capilaridad, este puede verse saturado y en

condiciones no drenadas al momento de realizar las medidas constructivas. La

disipacin de presiones de poros no es posible realizarla en su totalidad por la

rpida accin de las cargas de la edificacin.

El factor de seguridad utilizado en el presente informe es de 3,0. Ya que el

anlisis se realiz considerando carga viva + carga muerta + sismo seudo esttico

(datos dados por el ingeniero estructural responsable), este factor de seguridad

cumple con los factores de seguridad mnimos Fsbum solicitados por la NSR-10

en el numeral H.4.7. Por su parte, dado el anterior anlisis, se cumplen con los

requisitos de factores de seguridad indirectos para carga viva (normal y

mxima)+carga muerta dados en los numerales H.2.4-1 y H.4.7. El factor de

seguridad empleado satisface cualquiera de las combinaciones de carga en

diseo y construccin respectivamente.

5.2.5. Asentamientos

Para el clculo de los asentamientos totales de las zapatas se utiliz el

mtodo elstico, los valores obtenidos que est por debajo de los asentamientos

mximos permitidos, para edificaciones aisladas (NSR-10 H.4.9.2). Los resultados

se pueden ver en el anexo C.



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Para la evaluacin de asentamientos para una carga mxima de 8000

kN en cada apoyo, obteniendo un asentamiento de 21 cm, para una carga de

1700 kN es de 18 cm , valores inferioriores al asentamiento mximo permitido

(NSR-10 H.4.9.3), No obstante, para disminuir la diferencia de asientos en gran

medida, es prioritaria la construccin de vigas de enlace.

Figura 4 Asentamientos zapatas 4 niveles

5.2.6. Mdulo de Balasto

Para el diseo de vigas de cimentacin, se pueden usar los siguientes

mdulos de Balasto, obtenido a partir del mtodo de Bowles (1.982), teniendo en

cuenta el cociente entre la carga actuante y el asentamiento calculados. Se espera

un mdulo de balastro para una viga de 0,30 m, de 5300 kN/m. Los anteriores

mdulos se hacen teniendo en cuenta el cociente entre la carga actuante y mdulo

de elasticidad del suelo.



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Figura 5 Mdulo de reaccin vigas rectangulares.

5.2.7. Coeficiente de tierras y muros de contencin

En el anexo C se relacionan los coeficientes de empujes de tierras para los

estratos encontrados. Para el diseo de muros, se presenta el diagrama de

presin de tierras para muros de contencin. Para ello, se tienen en cuenta dos

consideraciones:

En los primeros 4 metros se tienen estratos de arenas y gravas.

Posteriormente se encuentra un estrato de roca arenisca fracturada

En caso de que se requiera la construccin de muros de contencin, el material de

relleno al espaldar del muro debe construirse con material granular no procedente

de la excavacin de cimientos, debido a la presencia de material cohesivo que

genera empujes activos ms altos.



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Figura 6 Diagrama de presin de tierras para el diseo de muros de contencin.

Dnde:

H = Altura.

Ka = 0.40.

q = Sobrecarga por edificaciones vecinas (T/m2).

= 1.95 T/m3 (condicin saturada).

5.2.8. Verificacin a la licuacin

Se realiz la verificacin a licuacin; de acuerdo con la clasificacin dada

por Seed (1979), para los estratos de materiales granulares encontrados en la

exploracin se encontr en el sondeo 2 y 3 durante los primeros 2,5 metros de

exploracin un estrato de arena limosa sujeta a licuacin, el cual puede

mitigarse en gran parte con inyeccin de grouting entre el fondo de la cimentacin

y 2,5 metros de profundidad, tambin otra alternativa es realizar un reemplazo de



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material en este sitio y mediante mtodos de compactacin; la construccin de

drenajes es indispensable.

Para este anlisis se utiliz el Mtodo del C.N.R. - GNDT da Seed e Idriss,

tomando como base el ensayo de penetracin estndar y los resultados de

laboratorio, los resultados se pueden apreciar en el anexo C.

5.2.9. Parmetros ssmicos

De acuerdo con los resultados de la exploracin geotcnica, del Ttulo A de

la NSR10, se permite definir que el sitio de estudio se encuentra sobre una zona

con los siguientes parmetros:

Tabla 3 Parmetros ssmicos

Amenaza ssmica Intermedia

ZONA PIEDEMONTE A

MZ

B 2

010

Coeficientes Diseo Seguridad Limitada

Umbral de Dao

Fa 1,65 1,70 1,90

Fv 2,00 2,35 2,75

Tc 0,78 0,66 0,72

Tl 3,0 3,0 3,0

Ao 0,22 0,20 0,10

To -- -- 0,14

5.2.10. Resumen de recomendaciones

Considerando el tipo de material del proyecto, el tipo de edificacin a construir y

dems consideraciones dadas en el estudio de suelos, se recomienda construir

una cimentacin superficial, se considera que la cimentacin de la estructura no

quede apoyada sobre un relleno. Para la estructura se recomienda la



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construccin de zapatas aisladas a una profundidad mnima de 1,4 m con

dimensiones sugeridas de 1,2 x 1,2 metros, y unidas mediante vigas de amarre de

tal manera que la cimentacin sea desplantada sobre estrato de arena limosa

(SM) sobre un material de relleno compactado de 0,40m.

Bajo las anteriores condiciones. Se recomienda que la fundacin se soporte en el

material existente como mnimo a esta profundidad y sobre el estrato portante

mencionado, colocando una capa de concreto pobre. El fondo de la excavacin

de la fundacin deber estar seco, firme, limpio y sin ningn tipo de material

suelto y/o desperdicios de construccin. Las recomendaciones de capacidad de

carga parten de la suposicin de que la estructura entera descansar sobre un

material uniforme segn especificado en las recomendaciones para el desarrollo

del sitio. Se recomienda realizar monitores de asentamientos constantemente,

tanto en la estructura como en las zonas aledaas

6. LIMITACIONES DEL INFORME

Este informe ha sido preparado para el uso exclusivo de la Jefatura de

Ingenieros y su equipo de diseo/construccin asociado a este proyecto en

particular. El mismo fue preparado de acuerdo con las prcticas aceptadas

localmente en la ingeniera geotcnica; sin otra garanta expresada o implicada.

Adicionalmente, este reporte est basado en conocimientos sobre

consideraciones de diseo a esta fecha. Los diseadores del proyecto debern

estar conscientes de esta situacin para verificar si algn parmetro importante

requiera alguna aclaracin adicional.



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La evaluacin y las recomendaciones incluidas en este documento estn

basadas en los datos tomados de las pruebas de campo y laboratorio, y de las

observaciones realizadas en el sitio durante las visitas realizadas por el personal

tcnico del Laboratorio de Suelos de la Escuela de Ingenieros Militares. Sin

embargo, algunas variaciones de las condiciones del campo descritas en este

informe no son evidentes hasta que se comience el proceso de construccin. Si

este fuese el caso, el ingeniero residente del proyecto deber evaluar la situacin,

confirmar las recomendaciones incluidas en este informe y notificar las mismas al

profesional responsable del estudio de suelos.

Si se hiciesen cambios en el diseo, localizacin o naturaleza de las

estructuras propuestas, las conclusiones y recomendaciones contenidas en este

informe no sern vlidas a menos que los cambios sean revisados y las

recomendaciones sean ajustadas o confirmadas por escrito por el Laboratorio de

Suelos de la Escuela de Ingenieros Militares ESING.

Bogot D.C., 01 de juLio de 2013

MARTIN ERNESTO RIASCOS CAIPE

INGENIERO CIVIL ESPECIALISTA EN GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS MAGISTER EN INGENIERA CIVIL GEOTECNIA M.P. 76202170295VLL



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ANEXOS

ANEXO A

LOCALIZACIN DE LAS EXPLORACIONES



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ANEXOS

ANEXO B

REGISTROS DE LA EXPLORACIN DEL SUB-SUELO Y LOS RESULTADOS

DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO

Granulometra y Lmites de Atterberg

Perfil Estratigrfico



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ANEXOS

ANEXO C

MEMORIAS DE CLCULO

Parmetros de diseo

Capacidad de Carga

Asentamientos



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ANEXOS

MEMORIAS DE CLCULO

OBTENCIN DE PARMETROS DE DISEO

Peso unitario: Para el estrato de arena limosa (SM - CL), se encuentra un

peso unitario de 19 kN/m3.

Peso unitario saturado: definido a partir de relaciones de fase para el estado

saturado. Su valor es de 19.5 kN/m3 para los estratos arenosos.

Cohesin: se obtiene la cohesin no drenada a partir de correlaciones. por

lo cual se toma el valor promedio igual a 15 kPa. En condiciones drenadas,

se encuentra una cohesin de 0 kPa.

ngulo de friccin: para el estrato arenoso en condiciones drenadas se

relaciona del ensayo SPT con el nmero de golpes corregido, siguiendo la

ecuacin de Skemtpon. Se obtiene para dicho estrato un ngulo de

rozamiento interno de 28.

Mdulo de elasticidad: Se obtiene un mdulo de 3000 kPa.

CAPACIDAD PORTANTE Y CARGA ADMISIBLE

Terzaghi, prosiguiendo el estudio de Caquot, ha aportado algunos cambios para

tener en cuenta las caractersticas efectivas de toda la obra de cimentacin -

terreno.

Bajo la accin de la carga transmitida por la cimentacin, el terreno que se

encuentra en contacto con la cimentacin misma tiende a irse lateralmente,

pero resulta impedido por las resistencias tangenciales que se desarrollan entre

la cimentacin y el terreno.



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ANEXOS

Esto comporta un cambio del estado tensional en el terreno puesto

directamente por debajo de la cimentacin; para tenerlo en cuenta, Terzaghi

asigna a los lados AB y EB de la cua de Prandtl una inclinacin respecto a

la horizontal, seleccionando el valor de en funcin de las caractersticas

mecnicas del terreno al contacto terreno-obra de cimentacin.

De esta manera se supera la hiptesis 2 =0 para el terreno por debajo de la

cimentacin. Admitiendo que las superficies de rotura resten inalteradas, la

expresin de la carga ltima entonces es:

q =A h + B c + C b

Donde C es un coeficiente que resulta funcin del ngulo de rozamiento interno

del terreno puesto por debajo del nivel de cimentacin y del ngulo antes

definido; b es la semianchura de la franja. Adems, basndose en datos

experimentales, Terzaghi pasa del problema plano al problema espacial

introduciendo algunos factores de forma.

Una sucesiva contribucin sobre el efectivo comportamiento del terreno ha sido

aportada por Terzaghi. En el mtodo de Prandtl se da la hiptesis de un

comportamiento del terreno rgido-plstico, en cambio Terzaghi admite este

comportamiento en los terrenos muy compactos. En stos, de hecho, la curva

cargas-asentamientos presenta un primer tracto rectilneo, seguido por un breve

tracto curvilneo (comportamiento elstico-plstico); la rotura es instantnea y el

valor de la carga lmite resulta claramente individuado (rotura general).

En un terreno muy suelto en cambio la relacin cargas-asentamientos presenta

un tracto curvilneo acentuado desde las cargas ms bajas por efecto de una

rotura progresiva del terreno (rotura local). Como consecuencia la



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ANEXOS

individualizacin de la carga lmite no es tan claro y evidente como en el caso de

los terrenos compactos.

Para los terrenos muy sueltos, Terzaghi aconseja tener en consideracin la carga

ltima; el valor que se calcula con la frmula anterior pero introduciendo valores

reducidos de las caractersticas mecnicas del terreno y precisamente:

tgrid = 2/3 tg e crid= 2/3c

Haciendo explcitos los coeficientes de la frmula anterior, la frmula de Terzaghi

se puede escribir as:

qult = c Nc sc + D Nq + 0.5 B N s

Donde:

12

cos2

tan

cot)1(

tan)2/75.0(

)2/45(2

cos2

2

pKN

qNcN

ea

aNq

CARGA LTIMA SEGN TERZAGHI (1955) (Condicin no drenada)

Factor Nq 9,60 Factor Nc 13,32 Factor Ng 9,44 Presin ltima 374,42 kN/m Presin admisible 124,81 kN/m



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ANEXOS

100

120

140

160

180

200

220

1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4

Cap

acid

ad p

ort

ante

ne

ta a

dm

(kP

a)

Profundidad (m)

B=L=1.4m

B=L=1.6m

B=L=1.8m

B=L=2.0m

B=L=2.2m

B=L=2.4m

Figura 7 Capacidad portante neta admisible alternativa zapatas.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

Car

ga A

dm

isib

le (

kN)

Profundidad (m)

B=L=1.4m

B=L=1.6m

B=L=1.8m

B=L=2.0m

B=L=2.2m

B=L=2.4m

Figura 8 Carga admisible alternativa zapatas.



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ANEXOS

Tabla 4 Capacidad portante neta admisible alternativa zapatas

Capacidad portante neta admisible para diferentes profundidades y dimensiones de cimiento (kPa)

D (m) Dimensin del cimiento (m) B=L

1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

1.2 114.48 120.15 125.81 131.48 137.14 142.81

1.4 124.81 130.47 136.14 141.80 147.47 153.13

1.6 135.13 140.80 146.46 152.13 157.79 163.46

1.8 145.45 151.12 156.79 162.45 168.12 173.78

2.0 155.78 161.44 167.11 172.77 178.44 184.10

2.2 166.10 171.77 177.43 183.10 188.76 194.43

2.4 176.43 182.09 187.76 193.42 199.09 204.75

Tabla 5 Carga admisible alternativa zapatas

Carga admisible para diferentes profundidades y dimensiones de cimiento (kN)

D (m) Dimensin del cimiento (m) B=L

1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

1.2 224.39 307.58 407.63 525.91 663.77 822.58

1.4 244.62 334.01 441.08 567.21 713.74 882.04

1.6 264.86 360.44 474.53 608.50 763.71 941.51

1.8 285.09 386.87 507.98 649.80 813.68 1000.98

2.0 305.33 413.30 541.43 691.10 863.65 1060.44

2.2 325.56 439.73 574.88 732.39 913.62 1119.91

2.4 345.80 466.16 608.33 773.69 963.58 1179.38

ASENTAMIENTOS ELSTICOS

Los asentamientos de una cimentacin rectangular de dimensiones B x L

puesta en la superficie de un semiespacio elstico se pueden calcular con base

en una ecuacin basada en la teora de la elasticidad (Timoshenko e Goodier

(1951)):

(1) 21

21

1

21'0 F

IIIsE

BqH

Donde:

q0 = Intensidad de la presin de contacto

B' = Mnima dimensin del rea reactiva,



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ANEXOS

E e = Parmetros elsticos del terreno.

Ii = Coeficientes de influencia dependientes de: L'/B', espesor del estrato H,

coeficiente de Poisson , profundidad del nivel de cimentacin D.

Los coeficientes I1 y I2 se pueden calcular utilizando las ecuaciones de

Steinbrenner (1934) (V. Bowles), en funcin de la relacin L'/B' y H/B, utilizando

B'=B/2 y L'=L/2 para los coeficientes relativos al centro y B'=B y L'=L para los

coeficientes relativos al borde.

El coeficiente de influencia IF deriva de las ecuaciones de Fox (1948), que

indican el asiento se reduce con la profundidad en funcin del coeficiente de

Poisson y de la relacin L/B.

Para simplificar la ecuacin (1) se introduce el coeficiente IS:

21

21

1II

SI

El asentamiento del estrato de espesor H queda:

FI

SI

SE

BqH21'

0

Para aproximar mejor los asientos se subdivide la base de apoyo de manera

que el punto se encuentre en correspondencia con un ngulo externo comn a

varios rectngulos. En prctica se multiplica por un factor igual a 4 para el

clculo de los asentamientos en el centro y por un factor igual a 1 para los

asentamientos en el borde.



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ANEXOS

En el clculo de los asientos se considera una profundidad del bulbo tensiones

igual a 5B, si el substrato rocoso se encuentra a una profundidad mayor. A tal

propsito se considera substrato rocoso el estrato que tiene un valor de E igual

a 10 veces el del estrato que est por encima.

El mdulo elstico para terrenos estratificados se calcula como promedio

ponderado de los mdulos elsticos de los estratos interesados en el asiento

inmediato. Para la solucin con zapatas se calcul el asentamiento para la

mxima carga, con una carga equivalente a 5100 kN carga mxima y la mnima

4500 kN

Tabla 6 Asentamientos elsticos zapata 4 niveles.

q (kN) 381 333 381 333 222 194 222 194 145 127 145 127 103 90 103 90

F1 0.45 0.45 0.37 0.37 0.42 0.42 0.32 0.32 0.39 0.39 0.28 0.28 0.36 0.36 0.24 0.24

F2 0.02 0.02 0.04 0.04 0.03 0.03 0.05 0.05 0.03 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.06 0.06

Is 0.46 0.46 0.39 0.39 0.43 0.43 0.34 0.34 0.40 0.40 0.30 0.30 0.38 0.38 0.26 0.26

If 0.81 0.81 0.81 0.81 0.83 0.83 0.83 0.83 0.85 0.85 0.85 0.85 0.86 0.86 0.86 0.86

Se (mm) 205.9 180.1 43.1 37.7 152.4 133.3 30.1 26.3 118.9 104.0 22.1 19.3 95.9 83.9 16.8 14.7

q (kN) 381 333 381 333 222 194 222 194 145 127 145 127 103 90 103 90

F1 0.45 0.45 0.37 0.37 0.42 0.42 0.32 0.32 0.39 0.39 0.28 0.28 0.36 0.36 0.24 0.24

F2 0.02 0.02 0.04 0.04 0.03 0.03 0.05 0.05 0.03 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.06 0.06

Is 0.46 0.46 0.39 0.39 0.43 0.43 0.34 0.34 0.40 0.40 0.30 0.30 0.38 0.38 0.26 0.26

If 0.78 0.78 0.78 0.78 0.80 0.80 0.80 0.80 0.81 0.81 0.81 0.81 0.83 0.83 0.83 0.83

Se (mm) 196.1 171.6 41.1 36.0 145.7 127.5 28.8 25.2 114.1 99.8 21.2 18.6 92.3 80.7 16.2 14.2

q (kN) 381 333 381 333 222 194 222 194 145 127 145 127 103 90 103 90

F1 0.45 0.45 0.37 0.37 0.42 0.42 0.32 0.32 0.39 0.39 0.28 0.28 0.36 0.36 0.24 0.24

F2 0.02 0.02 0.04 0.04 0.03 0.03 0.05 0.05 0.03 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.06 0.06

Is 0.46 0.46 0.39 0.39 0.43 0.43 0.34 0.34 0.40 0.40 0.30 0.30 0.38 0.38 0.26 0.26

If 0.70 0.70 0.70 0.70 0.72 0.72 0.72 0.72 0.74 0.74 0.74 0.74 0.76 0.76 0.76 0.76

Se (mm) 176.7 154.6 37.0 32.4 132.0 115.5 26.0 22.8 103.9 90.9 19.3 16.9 84.5 73.9 14.8 13.0

q (kN) 381 333 381 333 222 194 222 194 145 127 145 127 103 90 103 90

F1 0.45 0.45 0.37 0.37 0.42 0.42 0.32 0.32 0.39 0.39 0.28 0.28 0.36 0.36 0.24 0.24

F2 0.02 0.02 0.04 0.04 0.03 0.03 0.05 0.05 0.03 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.06 0.06

Is 0.46 0.46 0.39 0.39 0.43 0.43 0.34 0.34 0.40 0.40 0.30 0.30 0.38 0.38 0.26 0.26

If 0.65 0.65 0.65 0.65 0.67 0.67 0.67 0.67 0.69 0.69 0.69 0.69 0.70 0.70 0.70 0.70

Se (mm) 163.5 143.0 34.3 30.0 122.1 106.8 24.1 21.1 96.2 84.2 17.9 15.6 78.4 68.6 13.8 12.0

Centro Borde

Z =1.00

Z =1.50

B=1.50m B=2.00m B=2.50m B=3.00m

Centro Borde Centro Borde Centro Borde

B=1.50m B=2.00m B=2.50m B=3.00m


Centro Borde

Z =2.00

B=1.50m B=2.00m B=2.50m B=3.00m

Centro Borde Centro Borde Centro Borde Centro Borde


Z =2.50

B=1.50m B=2.00m B=2.50m B=3.00m

Centro Borde



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ANEXOS

ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIN

Los asentamientos por consolidacin pueden ser estimados con base en la

expresin:

'

''

0

log1 vo

promvvo

re

HoCSc

En esta expresin, vlida para suelos preconsolidados, Cr es el coeficiente de

recompresin, Ho es el espesor de la capa que consolida, eo es la relacin de

vacos del suelo, vo es el esfuerzo vertical efectivo en el centro de la capa y

vprom es el incremento de esfuerzos ocasionado por el cimiento en el mismo

punto. El valor de Cr se estim con la expresin Cc = 0.005(LL 14)/8, citada por

Bowles (1976), y la relacin de vacos se obtuvo mediante:

S

Ge s

0

Para efectos de clculo se adopt un valor de Gs de 2.60; el grado de saturacin S

es del 100%, y el contenido de humedad promedio registrado, de 36%, con lo cual

el valor de la relacin de vacos es de 0.936.

El valor del incremento de esfuerzos vprom se calcula hallando los incrementos

de presin bajo el cimiento en el tope (apl), en el centro (vmed) y en el fondo de

la capa que consolida (vfondo), la cual en este caso tiene un espesor mximo de

4.0 m bajo el cimiento. Para cada profundidad la presin se obtiene como:

v = Icapl



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ANEXOS

El parmetro apl es la presin aplicada por el cimiento e Ic es el factor de

influencia de Steinbrenner de la presin vertical; de esta forma, y una vez

estimados los incrementos de presin a las profundidades mencionadas, el valor

del esfuerzo promedio vprom se obtiene como:

vprom = (apl + 4vmed + vfondo)

Este valor se emplea como incremento de esfuerzos en el clculo de los

asentamientos esperados; el asentamiento total St, que es la suma del inmediato y

del producido por la consolidacin, debe cumplir con la especificacin NSR-10

Tabla 7 Asentamiento por consolidacin losa

Asentamiento por consolidacin

Cr 0.0237

Hr 4

eo 0.94

Profundidad Cimentacin (m) 1.0

Peso unitario del suelo (t/m3) 1.7

Profundidad NF (m) 1.8

s'v (t/m2) 5.65

s'v + Ds'v (t/m2) 12.65

Asentamiento (m) 0.017

Asentamiento (cm) 1.74

RELACIN DE POISSON

El mdulo de Poisson se halla de acuerdo al suelo encontrado: arcilla saturada:

0.4 0.5, parcialmente saturada: 0.1 0.3, arcilla arenosa: 0.2 0.3, limo: 0.3

0.35, arcilla densa: 0.2 0.4, arena densa gruesa: 0.15, arena densa fina: 0.25,



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ANEXOS

roca: 0.1 0.4. para el presente informe, se usan valores de 0,40 para arenas con

arenas y limos de baja plasticidad saturados.

COEFICIENTES DE TIERRAS EN REPOSO

Obtenidos de la propuesta de Coulomb:

Coeficiente de tierras en reposo Ko = 1-sen

Coeficiente activo de tierras Ka = 1-sen/1+sen

Coeficiente pasivo de tierras Kp = 1+sen/1-sen

Tabla 8 Coeficientes de tierras en reposo

Profundidad (m)

Clasificacin USCS

NSPT Peso

unitario (kN/m3)

() Ko Ka Kp

0.9 - 6.0 SM - CL 4 19 23.0 0.61 0.44 2.28

REVISIN A LA LICUACIN

Se revis el potencial de licuacin por cada sitio de sondeo, para una magnitud

de sismo de 7.5 y para una aceleracin mxima de 0.15 que acta en la ciudad

de Bogot, segn el estudio de amenaza ssmica de Colombia 209 AIS. En un

punto del sondeo 2 y 3 se presenta un posible fenmeno de licuacin dnde el

Factor de seguridad est por debajo de 1,0.



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ANEXOS

Tabla 9 Revisin a la licuacin

0.00

S2 GP 1.55 12 1.00 29.75 10 17.60 0.990 0.122 1.000 14 SI 0.150 0.150 1.23 NO

CL 2.30 17 1.00 36.31 14 0.984 0.137 1.000 14 NO NO

GP-GM 3.25 23 1.00 47.28 17 4.20 0.978 0.145 1.000 17 SI 0.181 0.181 1.25 NO

S1 SM 1.40 2 1.30 28.58 2 28.80 0.991 0.110 1.000 7 SI 0.088 0.088 0.80 SI

SP-SM 2.10 14 1.30 35.36 11 10.40 0.986 0.125 1.000 12 SI 0.131 0.131 1.05 NO

CL 3.00 7 1.30 41.92 5 0.979 0.138 1.000 5 NO NO

CL 3.80 2 1.30 49.29 1 0.974 0.148 1.000 1 NO NO

CL 4.55 4 1.30 55.03 3 0.969 0.153 1.000 3 NO NO

CL 5.30 4 1.30 61.58 3 0.963 0.158 1.000 3 NO NO

S3 SC 1.30 3 2.70 30.40 2 34.50 0.992 0.097 1.000 7 SI 0.088 0.088 0.91 SI

SP-SM 2.20 2 2.70 47.50 1 39.10 0.985 0.096 1.000 6 SI 0.080 0.080 0.83 SI

SM 2.85 8 2.70 55.18 6 23.60 0.981 0.102 1.000 11 SI 0.122 0.122 1.19 NO

CL 3.45 4 2.70 60.09 3 0.976 0.111 1.000 3 NO NO

CL 4.10 4 2.70 65.83 3 0.972 0.119 1.000 3 NO NO

CL 5.10 6 2.70 74.02 4 0.965 0.128 1.000 4 NO NO

CL 5.75 4 2.70 78.94 3 0.960 0.132 1.000 3 NO NO

Licue-

faccin

CCR

(Cyclic

Resistanc

e Ratio)

Mw =7.5

Cont.

Finos

(%)

Potencial

de

Licuefacc

in

CCR

Mw =7.5rd CSR MFS(N1)60 (N1)60cs FS

v'

(kPa)Ncam

po

NF

(m)USCS

Prof (m)

Prom.



Tel.: 4469060 ext 115 Telefax: 2623308


D.C.

EDICIN

1

FECHA 2014-07-01


ANEXOS

ANEXO D

REGISTRO FOTOGRFICO



Tel.: 4469060 ext 115 Telefax: 2623308


D.C.

EDICIN

1

FECHA 2014-07-01


ANEXOS

ANEXO E

DOCUMENTOS DE RESPONSABILIDAD PROFESIONAL

Documents

Informe Pesebreras Escuela de Caballeria