20151113_IMS_Estación_Central 2 Rev B - C2

Ing eniería eniería B ás ica y de Deta Detalle lle de las las Obras C iviles y S is tema emas Ferr oviarios oviarios . Mejor amien amiento to Integ In teg ral de de la la Infraes In fraes truc tura Fer rovi ro vi aria. ari a. Tram Tr amo: o: A lamed lameda a – Melipi lla

MECÁNICA DE SUELOS Y GEOLOGÍA. ESTACIÓN CENTRAL 2 P.K.3+720

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JULIO 2016

Ingeniería Básica y de Detalle de las obras civiles y Sistemas Ferroviarios Mejoramiento integral de la infraestructura Ferroviaria. Tramo: Alameda – Melipilla

MECÁNICA DE SUELOS Y GEOLOGÍA

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11/07/2016

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INDICE 1.

INTRODUCCIÓN. TRABAJOS REALIZADOS Y RECOPILADOS ....................................... 5

2.

RECOMENDACIONES PARA LA FUNDACIÓN DE ESTRUCTURAS ................................. 7

3.

2.1.

INTRODUCCIÓN Y CONSIDERACIONES INICIALES .................................................. 7

2.2.

TIPO DE FUNDACIÓN Y MODELO GEOTÉCNICO DE CÁLCULO............................... 7

2.3

PROFUNDIDAD DE FUNDACIÓN ................................................................................ 8

FUNDACIONES PROFUNDAS .......................................................................................... 11 3.1.

CAPACIDAD SOPORTE DE LOS PILAS O PILOTES AISLADOS .............................. 11

3.2.

TENSIÓN ADMISIBLE ................................................................................................ 13

3.3.

COMPONENTE SÍSMICA DEL EMPUJE .................................................................... 16

3.3

RESISTENCIA CONTRA EL LEVANTAMIENTO DE LOS PILOTES AISLADOS ................................................................................................................. 17

3.4

MÓDULO DE DEFORMACIÓN................................................................................... 17

3.5

RESISTENCIA PASIVA Y COEFICIENTES DE BALASTO ......................................... 18 3.5.1

Resistencia pasiva fundaciones piloteadas ....................... ......................... .......... 18

3.5.2

Desplazamientos horizontales en pilotes ................. ......................... ................... 19

3.5.3

Resistencia pasiva fundaciones tipo cajón ........................ ......................... .......... 19

3.5.4

Desplazamientos horizontales en pilas ........................ .......................... .............. 21

3.5.5

Módelo de configuración fundación con pila .......................... .......................... ..... 21

3.5.6

Módulo de deformación k s en el fuste para pilas de fundación ................... .......... 23

3.5.7

Módulo de deformación k i bajo el centro de rotación en el fuste ........................... 24

3.5.8

Módulo de deformación k H en la base .......................... .......................... .............. 24

3.5.9

Resultados obtenidos ........................ .......................... .......................... .............. 26

3.5.10 Corrección de Módulos de rigidez por interacción entre pilas ............................... 27 3.5.11 Módulo de deformación k H para Fundaciones piloteadas ................................ ..... 27

3.6

OTRAS CONSIDERACIONES.................................................................................... 28 3.6.1

Efecto grupo y corrección de la rigidez del suelo de pilotes ......................... ......... 28

3.6.2 Asentamientos Verticales ........................... .......................... .......................... ..... 28

3.7

4

EMPUJES EN MUROS DE PILOTES ......................................... ................................ 28 3.7.1

Sobrecargas .......................... ......................... .......................... ......................... .. 29

3.7.2

Empujes de diseño ........................ .......................... ......................... ................... 29

FUNDACIONES APOYADAS DIRECTAMENTE............................................................... 31 4.3

CÁLCULOS DE CAPACIDAD PORTANTE ...................................... ........................... 31

4.4

ASENTAMIENTOS, RESISTENCIA PASIVA Y COEFICIENTE DE BALASTO ............ 33

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INFORME DE MECÁNICA DE SUELOS

4.4.1

Módulo de deformación .......................... .......................... .......................... ......... 33

4.4.2 Asentamientos ............................................ ......................... ........................... .... 35

5

4.5

RIGIDEZ DE LA FUNDACIÓN Y COEFICIENTE DE BALASTO. ................................. 36

4.6

DESPLAZAMIENTOS POR SOLICITACIONES SÍSMICAS......................................... 37

4.7

EXCAVACIONES ...................................... ................................................................. 37

MUROS ............................................................................................................................. 39 5.3

TIPO DE FUNDACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO ................................................ 39

5.4

LIMITACIÓN DE TENSIÓN ADMISIBLE POR ASENTAMIENTOS .............................. 39 5.4.1

5.5

TENSIÓN ADMISIBLE ................................................................................................ 40 5.5.1

5.6

7

Rigidez de la fundación y coeficiente de balasto. ........................................ ......... 40

OTRAS CONSIDERACIONES.................................................................................... 41 5.6.1

6

Cálculo .......................... ......................... .......................... .......................... ......... 39

Empujes en muros............................................................................................... 41

RESUMEN BASES DE DISEÑO DE MUROS .................................................................... 45 6.1

PROFUNDIDAD DE FUNDACIÓN .............................................................................. 45

6.2

TENSIONES ADMISIBLES ......................................................................................... 45

6.3

EMPUJES DE TIERRA ............................................................................................... 45

RECOMENDACIONES TECNICO CONSTRUCTIVAS....................................................... 47 7.1

EXCAVACIONES ...................................... ................................................................. 47 7.1.1

Excavación masiva ......................... .......................... ......................... .................. 47

7.1.2

Excavaciones para fundaciones ............................... ......................... .................. 47

7.2

RELLENOS ................................................................................................................ 48 7.2.1

Relleno estructural............................................................................................... 48

7.2.2

Base estabilizada para pavimentos asfálticos ........................ ......................... ..... 49

7.2.3

Sub base estabilizada para pavimentos de hormigón ......................... .................. 51

7.2.4

Rellenos especiales............................................................................................. 52

7.2.5

Tratamiento de pozos de exploración .............. ......................... .......................... . 52

ANEXOS ..................................................................................................................................... 57 ANEXO 1

TABLA RESUMEN PROPIEDADES GEOTÉCNICAS ........................................ 58

ANEXO 2

PERFIL ESTRATIGRÁFICO ESQUEMÁTICO .................................................... 61

ANEXO 3

REVISIÓN DATOS LABORATORIO .................................................................. 63

ANEXO 4

REFERENCIAS MANUAL DE CARRETERAS................................................... 64

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INDICE DE ILUSTRACIONES Figura 1Evolución de la Resistencia en pilotes y pilas para solicitaciones axiales en Grava de Stgo. ....................... 12 Figura 2 Disposición de pilas o pilotes en planta ..................................................................................................... 13 Figura 3 Factor de Capacidad de Soporte que considera el confinamiento .............................................................. 14 Figura 4 Determinación del factor f en forma gráfica ............................................................................................... 18 Figura 5Variación de Constante de balasto horizontal pilas con la profundidad........................................................ 25 Figura 6 Asentamiento de la Fundación Superficial según sus dimensiones y profundidad ...................................... 34 Figura 7Módulo de deformación zapatas apoyadas en unidades U2 y U3 ............................................................... 35 Figura 7 Asentamiento según dimensiones fundación muros .................................................................................. 41 INDICE DE TABLAS TABLA1 Profundidad Mínima de Fundación de Pilotes ............................................................................................ 9 TABLA2 Tensión admisible pilotes de fundación ..................................................................................................... 15 TABLA3 Parámetros Modelo Pilas de Fundación .................................................................................................... 22 TABLA4 Constantes de balasto según tipo de fundación y unidad geotécnica ......................................................... 25 TABLA5 Empujes sobre muro de pilotes ............................................................................................................... 29 TABLA6 Tensiones de contacto para diseño .......................................................................................................... 31 TABLA7 Cálculo de tensión admisible................................................................................................................... 32 TABLA8 Asentamientos para distintas dimensiones de la zapata ........................................................................... 36 TABLA9 Constante de Balasto Vertical –Fundaciones directas ............................................................................... 37 TABLA10Calculo de asentamiento en forma directa ............................................................................................... 37 TABLA11 Taludes generales de los cortes ............................................................................................................. 38 TABLA12 Asentamientos en función de las dimensiones de la zapata..................................................................... 39 TABLA13 Constante de Balasto Vertical –Fundaciones directas ............................................................................. 40 TABLA14 Empujes sobre muros perimetrales según diseño de los mismos............................................................. 42 TABLA15 Ángulo de roce entre materiales de construcción y suelo ........................................................................ 44 TABLA16 Coeficientes para cálculo de empujes en muros ...................................................................................... 46 TABLA 17 Banda Granulométrica Base Estabilizada .............................................................................................. 50 TABLA 18Banda Granulométrica Sub Base Estabilizada ........................................................................................ 51

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PLANOS 1.

Planta y Perfil longitudinal Geológico-Geotécnico con la situación de las investigaciones realizadas y las correspondientes a estudios previos en las inmediaciones de las estructuras. EH: 1/1.000 , EV: 1/200 (Ansi D)

APÉNDICES 1. Ficha resumen

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Ingeniería Básica y de Detalle de las obras civiles y S istemas Ferroviarios Mejoramiento integral de la infraestructura Ferroviaria. Tramo: Alameda – Melipilla


1. INTRODUCCIÓN. TRABAJOS REALIZADOS Y RECOPILADOS Esta estación está situada en el entorno del PK 3+720. Los accesos y mesanina se proyectan en subterráneo. Las excavaciones podrán alcanzar entre 5 a 8 metros según el punto considerado. Por la tipología de las estaciones, se contemplan fundaciones directas para apoyo de la mesanina y muros, y fundaciones profundas (pilas o pilotes) en aquellos sectores donde no se pueden hacer excavaciones por cercanía de edificios o vías de mayor tráfico y que requieren continuidad de uso. Las recomendaciones de este informe se basan en los resultados del estudio geológico-geotécnico y mecánica de suelos realizado para el Proyecto “Ingeniería Básica y de Detalle de las Obras Civiles y Sistemas Ferroviarios. Mejoramiento Integral de la Infraestructura Ferroviaria.Tramo: Alameda

– Melipilla ”.

A partir de

dicho estudio se entregó el Informe Consolidado “Mecánica de suelos y geología”1, que incluye un compilado con un resumen de los informes de todas las

estructuras. El estudio realizado cumple con lo establecido en el capítulo 2.500 del volumen 2 y con el capítulo 3.1000 del Volumen 3 del Manual de Carreteras, Puentes y Estructuras Afines,versión revisada Junio 2016.2. Los parámetros de cálculo han sido chequeados y contrastados con los adoptados habitualmente para la zona de Santiago, los cuales se han obtenido a partir del procesamiento de miles de datos recopilados durante un período de al menos 30 años y disponibles en el archivo técnico de esta oficina En el Capítulo

2 del informe IMS se incluyen los resultados obtenidos de la

campaña de prospección realizada en el sector específico de implante de la estación, los que se han complementado con antecedentes de otros estudios en el entorno cercano, lo que permitió caracterizar geotécnicamente el suelo de fundación de la estructura y obtenerel modelo estratigráfico, incluida la posición del nivel freático.

1

En adelante IMS

2

En adelante M de C

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Para la estructura en estudio se consideraron las siguientes prospecciones: C1-OCM-DA (excavada para Metro Línea 6)por esta oficina, C3.2, S3.5, C-3.5, C3.6 y CE-4.0 y los Perfiles Geofísicos PS-3.1 y PS-3.2. En el IMS se entrega en el Capítulo 3 la estratigrafía, hidrogeología, tectónica y sismicidad y riesgos geológicos de toda la traza incluido el sector de implante de la Estación Central 2. En el Capítulo 6, Acápite 6.8.1 de IMS se presenta un resumen de los resultados de los ensayos de Laboratorio y de terreno, cuyos registros se entregan en

Apéndices Nº 1, 2, 3, 4 y 7 del IMS.

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2. RECOMENDACIONES PARA LA FUNDACIÓN DE ESTRUCTURAS 2.1.

INTRODUCCIÓN Y CONSIDERACIONES INICIALES

A continuación se mencionan una serie de referencias a otros documentos así como consideraciones a partir de las cuales se ha realizado el presente documento. A partir del contenido incluido en el Capítulo 4 del IMS, se establece el modelo estratigráfico con las unidades geotécnicas presentes y sus propiedades las cuales se entregan en Tabla resumen de parámetros geotécnicos3 a emplear en los cálculos realizados en el presente informe. Así mismo, para el resto de consideraciones a tener en cuenta en fundaciones, como la clasificación sísmica del suelo, es posible consultar el Capítulo 3.3 y 6.1 del IMS, correspondiente a tectónica y sismicidad En el Capítulo 6.4 del IMS se presentan aspectos metodológicos y teóricos de análisis de cálculo de fundaciones superficiales y profundas. En el Capítulo 6, Acápite 6.8.2 se entrega un resumen de los criterios de diseño de las fundaciones tratadas en el presente informe 4.

2.2.

TIPO DE FUNDACIÓN Y MODELO GEOTÉCNICO DE CÁLCULO

De conformidad con el Manual de Carreteras (numeral 3.1001.401), el estudio geotécnico se realizó según la "Standard SpecificationsforHighways Bridges, Seventeen thEdition, 2002 ” de AASHTO. Se ha considerado fundar con pilotes los accesos a la estación para mantener normal el tránsito vehicular y peatonal en las calles cercanas. Se consideran a su

3

Ver Anexo 1 del presente documento

4

Ver Tabla resumen parámetros aplicable a esta Estación en Anexo 1 y en Capítulo 7 del presente

documento 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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vez zapatas aisladas bajo mesanina, zapatas corridas para muros periféricos en el conjunto de la estación. En esta estructura las unidades geotécnicas presentes correspondes a rellenos heterogéneos (R) y a la unidad U1 (suelos finos) en los dos primeros metros y gravas arenosas U2 hasta una profundidad de 17 m (2ª Depositación del Maipo), en adelante la unidad U3 de grava arenosa correspondiente a la 1ª Depositación del Río Maipo. Los ensayos SPT en las Unidad U2 y U3 de la traza dieron mayoritariamente rechazo, y en particular en los sondajes ubicados en la proximidad de la Estación en estudio. Este resultado no constituye sorpresa puesto que la experiencia dice que ese será el resultado en suelos granulares de Santiago y que este ensayo no reporta información significativa en suelos granulares compactos como el que se estudia. Por lo anterior los resultados de ensayos SPT no se consideran en los cálculos y sólo se consideran de manera referencial dado que las expresiones que relacionan el N spt que entrega el ensayo no son aplicables a suelos granulares como el que se estudia. En base a los reconocimientos realizados, el modelo geotécnico considerado es: 

Profundidad 0-2 m: Relleno heterogéneo R y Unidad U1



Profundidad >2 m, Unidades U2 y U3

La napa freática no se localizó en el sondaje S-3.5 cuya profundidad de perforación alcanzó los 15 metros.

2.3 PROFUNDIDAD DE FUNDACIÓN Las fundaciones se apoyarán directamente en la Unidad U2, a una profundidad estimada máxima de unos 8m desde el nivel de terreno. La profundidad mínima está definida por niveles de proyecto, y sujeta a alcanzar suelo apto para fundar .

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Dadas las características de las estructuras proyectadas y las propiedades del subsuelo la totalidad de las fundaciones deberá apoyarse

sobre la unidad U2 de

grava arenosa. Las

fundaciones deberán tener un enterramiento mínimo de 1,20m bajo el nivel de piso terminado del nivel más bajo proyectado. Se recomienda el empleo de fundaciones de

apoyo directo compuestas por fundaciones directas (zapatas aisladas, corridas) y fundaciones profundas como se indicó en el Capítulo 1. Se recomienda diseñar zapatas de altura tradicional y rellenar la diferencia con el nivel de sello de fundación con hormigón pobre del tipo H10. Esta situación se dará en sectores menos profundos. Todas las fundaciones se deberán apoyar en los suelos gravosos U2, respetando los valores admisibles que entrega el presente documento. El sello de fundación deberá definirse penetrando un mínimo de 20cm en este estrato.

 El

nivel del sello de fundaciones, además de cumplir con los requisitos mínimos

de penetración, deberá cumplir con el enterramiento mínimo definido por el cálculo estructural y la arquitectura, el que no podrá ser inferior al indicado en la Tabla siguiente para fundaciones profundas. ELEMENTO

PROFUNDIDAD MÍNIMA EN m

Pila con excavación simple

1,3

Pila con excavación doble

2,0

Columna

excavación

1,5

excavación

Según capacidad de soporte

con

manual en pozo Columna

con

mediante maquina pilotera

Siempre en este caso profundidad mínima 2,0m

TABLA1 Profundidad Mínima de Fundación de Pilotes

 Las

profundidades se miden desde el nivel de piso terminado del último nivel

subterráneo.  Para

cada unidad estructural contenida en el proyecto, el sello de fundación

deberá ser homogéneo y estar constituido por un solo tipo de material, a fin de

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garantizar continuidad de rigideces y evitar asentamientos diferenciales que puedan traducirse en agrietamiento o fractura de estructuras.  El

sello de fundación deberá ser plano y horizontal.

 En

el Capítulo 6 se entregan Especificaciones Técnicas Constructivas las que

deben cumplirse en todos sus aspectos.

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3. FUNDACIONES PROFUNDAS 3.1.

CAPACIDAD SOPORTE DE LOS PILAS O PILOTES AISLADOS5

La capacidad soporte última de la fundación está dada por:

QTult = QSU + QPU

(1)

La solicitación Axial de trabajo está dada por

QT = QS + QP

(2)

en la que Q P = qp AP, siendo qP la resistencia movilizada en la punta y q s la resistencia movilizada en el fuste, ambas determinadas para un asentamiento, , dado. El término AP representa el área en la punta de la pila o pilote. Los pilotes estarán sometidos a cargas axiales de compresión producto de las cargas de superficie, peso propio y de las fajas del muro perimetral ancladas a ellos que se pudieren construir durante el avance de la excavación de la estación. En la Figura 1 siguiente se ilustra la evolución de la resistencia de punta de un pilote, QP, y su resistencia de fuste, Qs, con el asentamiento normalizado que dicha pila o pilote experimenta. Deberá verificarse 6: QTU Qs  Qp Qs  Qp 2

5

 1.1



Qadm

(3) (4)

El valor de N entregado por ensayos SPT utilizado en el cálculo de capacidades de soporte aplica para suelos

arenosos, en suelos granulares dichas correlaciones no se pueden usar.

6

De acuerdo con la norma "Standard SpecificationsforHighways Bridges, SeventeenthEdition, 2002", Norma

AASHTO, Acápite 4.6.5.4 referente a factores de seguridad, se ha considerado un factor de seguridad mínimo de FS = 2.0 para obtener la carga admisible QR .

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con QTU = Q PU +QSU siendo QPU la resistencia última de punta y Q SU la resistencia última de fuste, ambas expresadas en (ton) y obtenidas con las expresiones de la Figura 1; QT es la solicitación axial de trabajo en (ton) que actúa sobre la pila o pilote, incluido su peso propio.

Figura 1Evolución de la Resistencia en pilotes y pilas para solicitaciones axiales en Grava de Stgo.

Las curvas qP y Qs de la Figura 1 permiten obtener una relación entre el asentamiento de la pila o pilote, , y la solicitación axial de trabajo,Q T. 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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De este modo, independientemente que se verifique la ecuación (3), se puede obtener el asentamiento de la pila o pilote en función de la carga axial, Q T, aplicada. La generación de las curvas presentadas en la Figura 1 se verificó utilizando los asentamientos medidos en los pilotes centrales de la Estación Quinta Normal de la Línea 5 del Metro 7. El empuje estático

He sobre

la pantalla de pilotes está controlado por el empuje

debido al peso propio del suelo y por la sobrecarga y genera una carga lineal sobre las pilas o pilotes, q e, equivalente a:

qe = He S

(5)

Figura 2 Disposición de pilas o pilotes en planta

en que q e se expresa en ton/ml si He se expresa en ton/m 2 y la distancia entre ejes de dos pie pilas o pilotes consecutivos, S, se expresa en (m).

3.2.

TENSIÓN ADMISIBLE

Para fundaciones piloteadas se tiene: Pu= Ap (cpNc+ vbNq+0.4ddN) + ∫C(Ca+vkstga)dz PUNTA

FUSTE

(6)

7

“Análisis Medición de Asentamientos en los Pilotes Centrales al 30.11.2002, Estación Quinta

Normal, Línea 5 del Metro”, Petrus Ingenieros , 2002. 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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Pu = Carga de falla del suelo o capacidad de soporte que es la que controla el dimensionamiento de la ficha L del pilote , L=Df; En la Figura 1 Pu=QT

Ap = área de la punta del pilote cp = Cohesión del suelo bajo la punta del pilote N, N; Nq= Factores de capacidad de soporte que dependen del ángulo de fricción del suelo, b, considerando el confinamiento (obtenidos a partir del gráfico de la Figura 3 b= peso boyante bajo la punta

del pilote

C= perímetro del pilote Ca=Adhesión pilote suelo (FUSTE) a=ángulo de fricción pilote

suelo (FUSTE)

ks=h/v Parámetro que representa la inducción de tensión horizontal cuyo valor es mínimo para pilotes concretados in situ; aumenta con el diámetro d del pilote para pilotes hincados Relación entre N q y

b

(Berezantzev)

1.000

Nq 100

Ng Nc

10 25

30

35

40

45

Figura 3 Factor de Capacidad de Soporte que considera el confinamiento

A continuación se presenta un cuadro resumen para distintas longitudes y diámetros de pilotes (circulares y rectangulares). Se ha considerado siempre una longitud mínima de penetración de 4 diámetros en la unidad U2. Pu= Ap * (cp*Nc+ vb*Nq+0.4*d*Zc*N) + ∫C*(Ca+v*ks*tga)dz 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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2

Pu= {*(D /4)} *(*Zc*Nq) +*D* h*(L-h/2)*tg a

Para el suelo granular U2: cp=0, 0.4DN=0, ca=0 h/v=ks  se

corrige considerando que al perforar se perturba suelo entorno cercano

 corregido =-3°

Nq8=250

=2,25

Se consideraron en los cálculos gráficos: z c vs  y kstg vs  (Poulos y Davis, 1980) Kstg=1.6, para  =42° Ks=1.778 Zc=10D DIAMETRO ó L X B

=42 h [m]

0,6

Zc[m] Q p [ton]

10

Q s [ton]

Pu [ton] Pu/FS qu [ton/m 2]

0,8

707

1

1.590

1,2 2.827

1x1

4.418

1,2x1,2

6.362

5.625

4

50

90

140

201

57

82

8

72

128

200

288

81

117

10

72

128

200

288

81

117

12

65

115

180

259

73

105

4

757

1.680

2.967

4.619

6.418

5.707

8

779

1.718

3.027

4.706

6.443

5.742

10

779

1.718

3.027

4.706

6.443

5.742

12

772

1.706

3.007

4.677

6.435

5.730

389

859

1.514

2.353

3.221

2.871

3.099

3.039

3.011

2.996

10 10

Ap (m 2) 2

Cs (m )

2.848

2.871

0,13

0,28

0,50

0,79

1,13

1,00

0,89

1,58

2,47

3,55

1,00

1,44

Para calculo de qu se consideró sólo Ap y se despreció Cs*h que divide a Qs/FS

TABLA2 Tensión admisible pilotes de fundación

Pu admisible=Pu/2

(estático)

P u admisible = Pu/3 (estático + eventual) quadmisible

=Pu / A/ FSp

(7)

Si se comparan estos valores de q u con los obtenidos mediante ensayos de placa

8

Nq obtenido del gráfico de la Figura 3, en el que se entregan valores corregidos por confinamiento,

por tratarse de fundaciones profundas. 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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de carga desarrollados en Santiago, se concluye que el suelo “fallará” antes por rotura y molienda de partículas que por falla al corte que es el mecanismo contemplado por la ecuación (6). Para las gravas arenosas compactas como las de la 2ª Depositación del Maipo, la tensión admisible en la punta del pilote es de 70 kg/cm2 (700 ton/m2) para tener en cuenta el efecto de rotura de partículas que comienza a producirse con una tensión cercana a los 800 ton/m 2. Para efectos de cálculo se consideró la resistencia por fuste a partir de la cota de máxima excavación llevada a cabo para el acceso a la estación, es decir 5-8 metros. Esta debe considerarse si se descarta la socavación y el método constructivo garantiza el contacto directo del pilote con el terreno natural, sin perjuicio de que está claro que el aporte es muy bajo comparado con la resistencia de punta.

3.3.

COMPONENTE SÍSMICA DEL EMPUJE

Se determina con un coeficiente sísmico C s = 0.15. Genera una carga sísmica uniforme en la pila o pilote determinada como: qs = 0.073 S H

(8)

en que qs se expresa en (ton/ml) si S se expresa en (m) y la altura, H, entre el nivel del terreno y el sello de excavación se expresa en (m). La tensión resultante estática más sísmica, R, que tomen los resortes de interacción, representados por la constante de balasto k He para las solicitaciones estáticas y por k Hs para la componente sísmica de la solicitación, se deben verificar por plastificación. Son aplicables todas las consideraciones indicadas en 3.1003.302 y 3.1003.303 del M de C no tratadas en el presente documento.

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3.3

RESISTENCIA CONTRA EL LEVANTAMIENTO DE LOS PILOTES AISLADOS

Las pilas y pilotes deben ser diseñados de manera que no trabajen a tracción bajo ninguna circunstancia. Se considera un factor de seguridad igual a FS = 2,5 estimado de acuerdo con la norma "Standard Specifications fo rHighways Bridges, Seventeen th Edition, 2002", Q R

3.4

 FS  Q S

MÓDULO DE DEFORMACIÓN

La Estación se ubica prácticamente en el engrane de las depositaciones de los Ríos Maipo y Mapocho. Se considera para efectos de diseño que la estructura se apoyará en gravas del Maipo. Ello en virtud de que las curvas granulométricas de las muestras obtenidas en el sector son homologables a las curvas de la gravas del Maipo (según su coeficiente de uniformidad y porcentaje de suelo fino que pasa por la malla #200). Luego el Módulo de deformación del suelo responde a las siguientes expresiones en función de la profundidad en que se evalúa: E Z  42 * Z 0.55 ( MPa) para z≤17 m E Z



55 * Z 0.53 ( MPa ) si z>17 m

El Módulo de deformación de los suelos granulares que embeben las pilas o pilotes debió ajustarse a un modelo lineal para determinar el coeficiente de linealidad real. El valor de f , que representa el valor del incremento lineal del Módulo de deformación del suelo colaborante que embebe la pila con la profundidad, se puede obtener en forma gráfica a partir del ajuste lineal de la curva E en función de la profundidad Z o bien usando las formulas empíricas como se hace en el siguiente acápite. A partir del gráfico de la Figura 4 se obtiene f= 3 Kg/cm3. 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

0,0

tg

= f = 3 Kg/cm2

500,0

E 2a dep Lineal (E 2a dep)

1000,0

1500,0

2000,0

Figura 4 Determinación del factor f en forma gráfica

3.5

RESISTENCIA PASIVA Y COEFICIENTES DE BALASTO

3.5.1 Resistencia pasiva fundaciones piloteadas La resistencia pasiva

HP en

la zona colaborante a la profundidad z está dada por:

HP=3(vz kp + 2c   )

Kp=

c:

1+in∅ = coeficiente de empuje pasivo 1−in∅

Cohesión del suelo colaborante que embebe al pilote en ton/m 2, y es nula si E se asimila a una variación lineal con la profundidad



:

vz:

Ángulo de fricción interna del suelo colaborante que embebe al pilote Tensión vertical en tonf/m 2 que incluye el peso de la columna d s que existe al inicio del suelo colaborante

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Si HZ>0.8 HP, HZ queda acotada por 0.8 HP, entonces se debe modificar el inicio del suelo colaborante que se inicia en Zp donde HZ

=0.8 HP , por sobre

esa profundidad el suelo estará plastificado. Las tensiones 0.8 HP pasan a ser solicitaciones externas.

Zp se limita de modo que los desplazamientos generales sean menores que los admisibles para lo cual se debe cumplir: Para solicitaciones estáticas:

 HP  HZ

 1.5

Para solicitaciones sísmicas:

 HP  HZ

 1.3

3.5.2 Desplazamientos horizontales en pilotes Los desplazamientos horizontales en los pilotes debidos a la solicitación P y a los Momentos M se obtienen de la Lámina 3.1003.303.(1)A3 del M de C (Anexo 4, Referencias M de C) de este documento.

3.5.3 Resistencia pasiva fundaciones tipo cajón La tensión horizontal zs a la profundidad z que tomen los resortes representada por la constante de balasto ks,se expresa en tonf/m 2 y se debe verificar que: Para solicitaciones estáticas:

 ZP  ZS

 1.5

Para solicitaciones sísmicas:

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 ZP  ZS La resistencia pasiva expresión:

zp

zp

 1.3

se expresa en ton/m 2 y está dada por la siguiente

∅ 0,7 (−) }} =(vz kp + c*{2*   +  ∗ (−∅) 

*

kp= 0,50 kL  tg   cos(45 ∅2) +kp 1+in∅

kp=1−in∅ = coeficiente de empuje pasivo

z:

Profundidad medida a partir del inicio del suelo colaborante

c:

Cohesión del suelo colaborante que embebe al pilote en ton/m 2, y es nula si E se asimila a una variación lineal con la profundidad



:

vz:

Ángulo de fricción interna del suelo colaborante que embebe al pilote Tensión vertical en tonf/m 2 que incluye el peso de la columna d s que existe al inicio del suelo colaborante

L:

Dimensión igual a A1 en pilas rectangulares y D en pilas circulares

kL:

1-sen para suelo suelto

kL:

1-sen2 para suelo denso

La solicitación Q H que tome el resorte basal K H deberá verificar las siguientes relaciones:

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3.5.4 Desplazamientos horizontales en pilas La Resistencia última al deslizamiento de una pila de fundación se calcula con la siguiente expresión:

En que:

Cb b

=

0 para grava arenosa U2

=

38°

3.5.5 Módelo de configuración fundación con pila El modelo plantea la configuración de pila inserta en grava U2. En la Tabla siguiente se resumen los parámetros del suelo requeridos por el modelo planteado para pila de fundación, incluyéndose además el espesor del suelo no colaborante, ds.

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Parámetro

Valor o expresión expresión para determinarlo determinarlo

ds

1.5 m 4200 (d s+Z)0.55

E

; Z entre 0 y D

EB

4200 (d s+D+Bc)0.55

c

2 ton/m2



45º

r

1.8 ton/m3



2.25 ton/m3

E y EB en (ton/m2) si ds, Z, D y B c en (m). TABLA3 Parámetros Modelo Pilas de Fundación

El Modelo define lo siguiente: ds

= Espesor de suelo entre entre el nivel de terreno (NT) y el nivel de inicio del suelo suelo colaborante o nivel de terreno de diseño (NTD).

D

= Altura A ltura de suelo colaborante en la cara vertical de la pila (m).

B

= Dimensión Dime nsión de la sección transversal transver sal de la pila en el plano de las solicitaciones solicita ciones V, N expresada en (m).

Z

= Profundidad Profund idad medida a partir del NTD en (m).

ZR

= Profundidad del centro centro de rotación (CR) medida a partir del NTD expresada expresada en (m).

Bc

= Ancho en compresión en la base de la pila(m).

ks, ki

= Constantes de balasto en (ton/m (ton/m 3) que representan la restricción lateral del suelo colaborante sobre y bajo el centro de rotación, respectivamente. respectivamente.

k

= Constante de balasto vertical para representar la restricción restricc ión al giro en la base 3 de la pila en (ton/m ).

KH

= Constante del resorte que representa la restricción al desplazamiento horizontal en la base de la pila en (ton/m).



= Giro de la pila en torno al centro de rotación expresado en (rad).

qmax

= Tensión de contacto contacto máxima máxima en la base base de la pila pila en (ton/m ).

E

= Módulo de deformación deformac ión lateralmente la pila.

EB

= Módulo de deformación del del suelo a una profundidad bajo bajo la base de la pila igual a B c o, si se quiere, a una profundidad Z = d s+D+Bc medida a partir del

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del

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suelo

colaborante

que embebe

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NT. Se expresa expresa en (ton/ (ton/m m ) si ds, D y Bc se expresan en (m). C

=

Cohesión del suelo colaborante en (ton/m 2).



=

Angulo de fricción fricc ión del suelo colaborante.

r

=

Peso unitario unitario del suelo no no colaborante colaborante entre NT y NTD expresado expresado en 3 (ton/m ).



=

Peso unitario del suelo colaborante expresado en ton/m 3.

En que:

3.5.6 Módulo de deformación ks en el fuste para pilas de fundación f undación Para pilas de fundación, se define: ks  f eq

2.2  E Z



D



2.2 * f eq * Z

f * (1  3.3 *

D ds D

en tonf/m3

) en tonf/m3

Donde D es la altura de suelo colaborante y f es es el factor de incremento real del Módulo de Deformación con la profundidad, el cual que se dedujo en forma gráfica en el Acápite 3.4. Para suelos granulares con cohesión el valor de f puede determinarse a partir de la densidad relativa usando la siguiente relación: 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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f= -0,53+0.027* DR (Kg/cm3 ) si DR en %

dado que para la grava de Santiago (2ª Depositación), cuya plasticidad es baja a nula, el tamaño máximo de las partículas es de 12” y cohesión c ≥ 1,5 ton/m2 al

considerar una Densidad relativa máxima del 100% se obtiene f= 3.23 kg/cm 2; si DR =80% se obtiene f= 2.69 Kg/cm 2, luego se obtiene f= 2,96 Kg/cm 3 ≈ 3Kg/cm3.

ks 

9.240 * (ds  Z ) 0.55

D

tonf / m 2

ks 

6.6 D

* (1  3.3 *

ds D

)tonf / m 2

3.5.7 Módulo de deformación ki bajo el centro de rotación en el fuste Para pilas de fundación, se define: k i  6.3 * f * (1  3.3 * k i

 18.9 * (1  3.3 *

ds D

ds D

) en tonf/m3

) en tonf/m3

Donde D es la altura de suelo colaborante y f es es el factor de incremento real del Módulo de Deformación con la profundidad, el cual que se dedujo en forma gráfica en el Acápite 3.4 y en 3.5.6 usando usando una relación empírica empírica a través de la Densidad Densidad Relativa..

3.5.8 Módulo de deformación kH en la base Por otro lado, según el M de C (según la lámina 3.1003.303(2) B1) se define el coeficiente k H (según la lámina 3.1003.303(2) B1) de la siguiente manera: k s  0.77 Eb * B * Btonf / m3 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

 3.234 * (ds  B  0,75 B)

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0.55

tonf / m3 Página 24 de 73



ks  3.234 * (ds  B  0,75 B) 0.55 tonf / m3

En el gráfico siguiente se entregan a modo de ejemplo las curvas de constantes de balasto estáticas para pilas y pilotes considerando la estratigrafía del subsuelo en el sector de emplazamiento de la estación.

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

0,0

H=2

5,0

H=10 H=6 H=4 H=12

10,0

H=8 D=1 D=0,8

15,0

D=1,5

20,0

Figura 5Variación de Constante de balasto horizontal pilas con la profundidad

Las curvas se generaron según la fórmula para constante de balasto horizontal para pilas insertas en la 2ª depositación del Maipo y a partir de las ecuaciones de la Tabla 4. DEPOSITACIÓN MAPOCHO Grava 2da Grava 1ra

khe= 3774* Z 0,55 /D khe= 5495 * Z 0,53/D

t/m3

kh e= 3774* Z 0,55/D khe= 5333 * Z 0,53/D

khe= 1641 + 172* Z 1,3 Z < ó = 12,0 khe= 5990 + 253 * (Z-13,5) Z > 12,0

Suelo fino

kH e

DEPOSITACIÓN MAIPO

PILOTES

Constante de Balasto Horizontal

PILAS Grava 2da Grava 1ra

kHe= (5800* Z

0,55

)/H

kHe= (5554* Z

0,55

)/H

kHe= (8300* Z

0,53

)/H

kHe= (7000* Z

0,53

)/H

kHe= 2270 * Z / H

Relleno

kHe= [2887+204*(Z 1,3) Z< ó = 12,0 kHe= [10100+300*(z-13,5)] / H Z>12

Suelo fino

TABLA4 Constantes de balasto según tipo de fundación y unidad geotécnica 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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Para el caso sísmico, se debe multiplicar por un factor de rigidez sísmica f eq y E según las Tablas 3.1003.302 (3)A ó 3.1003.303(1).A incluidas en el M de C. En este caso consideraremos factores respaldados por pruebas de carga adicionales. Es decir: Fr que multiplica a f eq = 2.0 y Fr que multiplica a E = 2.0, considerando resultados de Pruebas de carga cíclicas ejecutadas para Líneas 5 a Maipú y 6 Cerrillos –Vitacura. Las pruebas entregaron módulos de deformación que incorporan deformaciones cíclicas no recuperables.

3.5.9 Resultados obtenidos Las constantes de balasto presentes en el modelo k s, ki y k, y la constante del resorte basal, K H, para solicitaciones estáticas se expresan como sigue:

ks 

6.6 D

* (1  3.3 *

ds D

)tonf / m

2

; en (ton/m3) si D y ds en (m) Z sobre centro de rotación pila, en tramo colaborante

k i

 18.9 * (1  3.3 *

ds D

;en (ton/m3) si ds y D en (m) Z bajo el

)

centro de de rotación pila, en tramo colaborante

k 

 11.760

K H

ds  D  0.65 B 0.55

 3.230 B

; en (ton/m3) si B, D y d s en (m)

B

(ds  D  0.65B) 0.55

; en (ton/m) si B, D y d s en (m)

Con el fin de simplificar los cálculos, las expresiones para los parámetros k  y KH se dedujeron considerando a priori un ancho en compresión típico Bc = 0.65B. Ello se justifica puesto que estos parámetros no cambian significativamente al variar el ancho Bc en torno al valor típico adoptado.

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3.5.10 Corrección de Módulos de rigidez por interacción entre pilas Si la razón entre la separación entre pilas y la altura del suelo colaborante D sea superior a 1,50 se debe reducir D en un factor Cr, obtenido del gráfico que entrega en M de C, en Anexo 4.4, que entrega el M de C.. El valor de Cr corregirá f eq y los Módulos de deformación anteriormente entregados.

Se corregirán por lo tanto las constantes de balasto entregadas considerando lo indicado.

3.5.11 Módulo de deformación kH para Fundaciones piloteadas Para pilotes se define el coeficiente k H como la constante de balasto horizontal en el modelo adoptado para pilote inserto en suelo que entrega el M de C lámina 3.1003.303(1) B1)9 de la siguiente manera:

k H



0.9  E Z D



0.9 * f eq * Z D

en tonf/m2, si D y Z en m

y ds

f eq



f * (1  0.5 *

f eq



0,30 * (1  0.5 *

D

) en tonf/m2, si D y Z en m

ds D

) en tonf/m2, si D y Z en m

Donde D es el diámetro o lado del pilote que se desplaza contra del suelo y d s el espesor de suelo no colaborante que adoptará un valor mínimo igual a la profundidad de excavación.

9

Ver Anexo 4 M de C

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En que f es el factor de incremento real del Módulo de Deformación con la profundidad, el cual que se dedujo en forma gráfica en 3.4, y en 3.5.6.

3.6 OTRAS CONSIDERACIONES 3.6.1 Efecto grupo y corrección de la rigidez del suelo de pilotes Si la distancia entre los ejes de los pilotes es mayor a 3b (Capítulo 10.8.1.6AASHTO 2012), no se produce efecto de grupo considerando así la suma de las capacidades de soporte de los pilotes individuales. En Anexo 4.5 se entrega la curva para obtener C r que corregirá f eq cuando S/D < 1.5 ó S< 3b.

Cr:

Corrección requerida para los pilotes o pilas del proyecto

3.6.2 Asentamientos Verticales Al tratarse de suelos granulares los asentamientos serán instantáneos y se producirán durante la construcción de la Estación. De manera general, para pilotes que trabajan conjuntamente por fuste y por punta en terrenos granulares, los asentamientos suelen estar comprendidos entre el 1 y el 5% del diámetro del pilote pero la mayor parte de estos son inmediatos y se producen durante la propia construcción de la pila o pilote por lo que no afectan posteriormente a la estructura.

3.7

EMPUJES EN MUROS DE PILOTES

Los coeficientes de empuje se entregan en el cuadro general de propiedades entregado en el Capítulo 4, Acápite 4.4 del IMS.

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3.7.1 Sobrecargas Para los perímetros de los muros se considera como sobrecarga (cargas vivas) la circulación de vehículos de gran tamaño. De acuerdo con la

Tabla N°4 de

NCh1537.Of2009 se especifica una sobrecarga q=1.2 ton/m2. En los casos particulares donde existan edificios junto a la construcción, se considera una sobrecarga de 1.5 ton/m2.10

3.7.2 Empujes de diseño El conjunto de pilas o pilotes para efectos de diseño se consideran como pantallas discontinuas. Un muro discontinuo permite deformaciones horizontales luego se tendrán que aplicar condiciones activas para pantallas no arriostradas en donde cualquiera de los desplazamientos definidos sean distintos de cero. Constructivamente estos muros deben ser hormigonados contra terreno y por lo tanto se puede considerar la cohesión del terreno para el análisis de empujes. Dado que los apoyos se encuentran fuera del plano que presenta el muro se realiza el análisis con empujes activos. Empuje activo Empuje sísmico

MURO

Ka: = (1-sen )/ (1+sen) =0.22

PANTALLA PILAS O PILOTES

ZONA EMPUJE ACTIVO

Kas : 0.07 σs : 0.07x2.2x(H-Z)

c : 1.23 q : q* ton/m2 

a=ka( z+qs) – 2c √  q*: cargas asociadas a eventuales

Empuje sísmico adicional sobre la pantalla σs : 0.29H

edificaciones vecinas. Se debe utilizar el par c,  movilizado

TABLA5 Empujes sobre muro de pilotes

10 Durante la construcción de los muros perimetrales se debe tener especial cuidado con las deformaciones que pudieran ocurrir bajo las fundaciones de los edificios existentes.

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El elemento de contención experimentará un desplazamiento que dependiendo de su magnitud inducirá en el suelo deformaciones suficientes para que desarrolle plenamente su resistencia al corte, llegándose a la situación en que c mob=c y mob= . Esta

genera un empuje a.

Ka= (1-sen )/ (1+sen)

a=kav Empuje activo 

a=ka( z+qs) – 2c √ 

Si kaqs) <2c √  Es decir cuando la sobrecarga es baja con respecto a la cohesión del suelo (esto se da para la grava de Santiago, la cual NO presenta cementación sino cohesión) se define una zona en la parte superior del muro de altura

2   √  

h=

el diagrama de empujes en este caso actúa en la altura H-h.

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4 FUNDACIONES APOYADAS DIRECTAMENTE Para el apoyo de mesanina y muros periféricos se consideran zapatas aisladas y zapatas corridas de tipo superficial apoyadas directamente sobre el estrato gravoso (U2).

4.3 CÁLCULOS DE CAPACIDAD PORTANTE Para fundaciones superficiales tiene una carga de hundimiento dada por la siguiente expresión : qult



c  N c  sc

 0,5    N   S  

qs * Nq * Sq

Se considera que el suelo responde a un mecanismo de falla dado por el modelo de Terzaghi que representa la falla drenada, para una fundación superficial. Considerando un Factor de Seguridad Estático FSE=3, un Factor de Seguridad Sísmico FSS=2, un ángulo de rozamiento de 42º, una cohesión de 20 kPa. Además fundaciones superficiales, apoyadas sobre la unidad de gravas arenosas U2, se obtienen los siguientes valores de capacidad de soporte, para las principales dimensiones previsibles de zapatas. Las tensiones de contacto de apoyo de diseño de fundaciones apoyadas en la grava en función de la profundidad bajo nivel de terreno Z (D f ) son las siguientes: Profundidad Z

adm

estático

estático + sismo

adm

(Kg/cm2)

(Kg/cm2)

 3m

3

4.5

3 < Z 6

7

10.5

Z>6

7

10.5

Sello de fundación (m)

TABLA6 Tensiones de contacto para diseño

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=42

c=2

B (m)

L (m)

N



Nc

S

Nq

Sc

qult (Kg/cm2)

Sq

e

 (Kg/cm2)

e+s

 (Kg/cm2)

0,6

35

2,25

22,5

40,33

25,21

1

1

1

95,1

31,7

47,6

0,8

35

2,25

22,5

40,33

25,21

1

1

1

184,2

61,4

92,1

1,0

35

2,25

22,5

40,33

25,21

1

1

1

184,7

61,6

92,4

1,2

35

2,25

22,5

40,33

25,21

1

1

1

185,2

61,7

92,6

0,6

9

2,25

22,5

40,33

25,21

1

1

1

52,4

17,5

26,2

0,8

9

2,25

22,5

40,33

25,21

1

1

1

52,9

17,6

26,4

1,0

9

2,25

22,5

40,33

25,21

1

1

1

53,4

17,8

26,7

1,2

9

2,25

22,5

40,33

25,21

1

1

1

212,7

70,9

106,4

1,0

1

2,25

22,5

40,33

25,21

0,6

1,625

1,900

18,9

6,3

9,5

1,2

1,2

2,25

22,5

40,33

25,21

0,6

1,625

1,900

20,5

6,8

10,2

1,5

1,5

2,25

22,5

40,33

25,21

0,6

1,625

1,900

49,2

16,4

24,6

2,0

2

2,25

22,5

40,33

25,21

0,6

1,625

1,900

26,5

8,8

13,3

3,0

3

2,25

22,5

40,33

25,21

0,6

1,625

1,900

34,1

11,4

17,1

2,5

3,5

2,25

22,5

40,33

25,21

0,714

1,446

1,643

34,1

11,4

17,1

3,0

4

2,25

22,5

40,33

25,21

0,700

1,469

1,675

38,1

12,7

19,0

3,5

7

2,25

22,5

40,33

25,21

0,800

1,313

1,450

53,4

17,8

26,7

1,0

3

2,25

22,5

40,33

25,21

0,867

1,208

1,300

26,1

8,7

13,1

TABLA7 Cálculo de tensión admisible

Para una fundación cuadrada de 1,20m de ancho a 3 m de profundidad se tienen las siguientes tensiones. (e)adm

=68.00 ton/m2 (Condición estática)

(e+s)adm = 102.00 ton/m2 (Condición estática + Sismo) Para una fundación cuadrada de 1,50m de ancho a 8 m de profundidad se tienen las siguientes tensiones. (e)adm

= 164.0ton/m2(Condición estática)

(e+s)adm = 246.0ton/m2(Condición estática + Sismo) Para la limitar el giro de la fundación, el porcentaje de área en compresión con respecto al área total de la fundación deberá ser mayor o igual al 80%. El suelo en contacto con el sello de fundación es granular compacto, por tanto es posible utilizar b = 38º, según Capítulo 3.1003.301(3)b) correspondiente a la resistencia al deslizamiento. Si las cargas son excéntricas respecto del baricentro de la zapata, en el diseño geotécnico para determinar el asentamiento o la capacidad de carga se deberá utilizar un área efectiva reducida B' × L' comprendida dentro de los límites físicos de la zapata. 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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La presión de contacto de diseño sobre el área efectiva se deberá suponer uniforme. El área efectiva reducida deberá ser concéntrica con la carga. Las dimensiones reducidas para una zapata rectangular cargada de forma excéntrica se pueden tomar como: B´ = B – 2eB L´ = L – 2eL eB = excentricidad paralela a la dimensión B eL = excentricidad paralela a la dimensión L En el diseño estructural de una fundación cargada excéntricamente se deberá utilizar una presión de contacto de distribución triangular o trapezoidal basada en las cargas mayoradas.

4.4 ASENTAMIENTOS, RESISTENCIA PASIVA Y COEFICIENTE DE BALASTO 4.4.1 Módulo de deformación A partir del contenido incluido en el Capítulo 4 del estudio IMS donde se incluye la Tabla resumen de parámetros geotécnicos, y de acápite 3.4.3 del presente documento se obtiene que el Módulo de Deformación del subsuelo tiene un valor variable con la profundidad. E = 42*Z0.55 ton/m2 para Z<17m. Si se considera que la cota inferior de la cimentación estará situada a 5 metros de profundidad (fundación mesanina) podemos considerar un módulo de deformación de 101.785 kPa.

18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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La variación del Módulo de deformación con la profundidad se ha obtenido a partir de numerosas pruebas de carga desarrolladas fundamentalmente con motivo de estudios para Metro. Luego la fórmula del módulo de deformación para gravas U2 es aplicable sin perjuicio de que con el gráfico siguiente se demuestra que es razonable considerar el valor mínimo para calcular asentamientos máximos producidos. La Figura siguiente presenta la variación del asentamiento con el Módulo de Deformación, para distintas dimensiones de zapatas. Se aprecia que a mayor profundidad de fundación se tendrán menores asentamientos para todas las dimensiones de zapatas.

Asentamiento según dimensiones de zapata 35,00 30,00 ] 25,00 m m [ o t 20,00 n e i m15,00 a t n e s A10,00

5,00 0,00 50,00

70,00

90,00

110,00

130,00

150,00

170,00

0,6 0,8 1,0 1,2 0,6 0,8 1,0 1,2 0,8 2,0 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 3,0 3,6 3,6

190,00

Modulo de de deformación E [Mpa]

Figura 6 Asentamiento de la Fundación Superficial se gún sus dimensiones y profundidad

18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

0,0

H=10

5,0

H=6 H=4 H=12

10,0

H=8 2

H=1

15,0

20,0

Figura 7Módulo de deformación zapatas apoyadas en unidades U2 y U3

4.4.2 Asentamientos Al tratarse de suelo granular, los asentamientos serán instantáneos y se producirán durante la propia construcción de la estructura. Para estimar el asentamiento se recurrió a la formula entregada por laStandardSpecificationsforHighways Bridges, Seventeen th Edition, 2002", Norma AASHTO en el artículo 4.4.7.2.2 y fue verificado con aquellos obtenidos en forma directa utilizando la definición de constante de balasto. S e

18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022





q0 (1  2



A /( E *  )

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La tabla siguiente entrega valores de asentamiento según la citada fórmula para varias dimensiones de zapatas rectangulares con una carga de 40 ton/m 2.11

kv

B

L

Kg/cm3

m

m

q Mpa

Mpa

56,62

1,9

0,6

35,0

0,40

56,62

21,5

1,6

0,8

35,0

0,40

56,62

24,9

1,4

1,0

35,0

0,40

56,62

27,8

1,3

1,2

35,0

0,40

56,62

30,4

3,7

0,6

9,0

0,40

56,62

10,9

3,2

0,8

9,0

0,40

56,62

12,6

2,8

1,0

9,0

0,40

56,62

14,1

2,6

1,2

9,0

0,40

56,62

15,4

10,6

0,8

0,8

0,40

56,62

3,8

4,3

2,0

2,0

0,40

56,62

9,4

8,5

1,0

1,0

0,40

56,62

4,7

7,1

1,2

1,2

0,40

56,62

5,6

5,7

1,5

1,5

0,40

56,62

7,0

4,7

1,8

1,8

0,40

56,62

8,5

4,3

2,0

2,0

0,40

56,62

9,4

3,9

2,2

2,2

0,40

56,62

10,3

3,4

2,5

2,5

0,40

56,62

11,7

2,8

3,0

3,0

0,40

56,62

14,1

2,4

3,6

3,6

0,40

56,62

16,9

1,7

3,5

7,0

0,40

56,62

23,3

1,7

4,8

5,0

0,40

56,62

17,2

TABLA8 Asentamientos para distintas dimensiones de la zapata

Se puede comprobar que el asentamiento es admisible para la estructura y queda dentro del lado de la seguridad. Para una carga de 4 kg/cm 2 se obtiene un asentamiento de 2,5 cm (máximo admisible) para las distintas dimensiones de zapata. Para zapatas corridas de largo 35m, sería necesario rebajar la carga a 3 kg/cm2 con el fin de no superar el asentamiento máximo estructuralmente admisible.

4.5 RIGIDEZ DE LA FUNDACIÓN Y COEFICIENTE DE BALASTO. Para el cálculo de la rigidez de la fundación es necesario conocer la constante de balasto vertical k ve. Para el valor de la constante de balasto se pueden emplear los valores que entregan las relaciones conocidas para la grava de Santiago las cuales

11

Antecedente proporcionado por IDOM

18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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han sido obtenidas a través de numerosas pruebas de carga desarrolladas principalmente para proyectos Metro. Para fundaciones de apoyo directo se obtiene: Grava 2da

kve= 5662 * Z

0,55

Grava 1ra

kve= 8242 * Z

0,53

TABLA9 Constante de Balasto Vertical –Fundaciones directas

Kve[m] T/m si Z en m q

Z

K V

Mpa

m

Mpa/m

m

cm

0,40 0,40 0,30

1 2 3

55,52 81,29 101,60

0,00720 0,00492 0,00295

0,72 0,49 0,30

0,30 0,40 0,40 0,40

4 5 6 7

119,01 134,55 148,75 161,91

0,00252 0,00297 0,00269 0,00247

0,25 0,30 0,27 0,25

0,40

8

174,25

0,00230

0,23

0,40

9

185,91

0,00215

0,22

TABLA10Calculo de asentamiento en forma directa

4.6 DESPLAZAMIENTOS POR SOLICITACIONES SÍSMICAS Según Capítulo

3.1003.301(2)b) del Manual de carreteras, para estimar los

desplazamientos se utilizarán las constantes de balasto para solicitaciones estáticas, las cuales, se multiplicarán por un factor de rigidez sísmica, obtenido de la tabla 3.1003.301(2)A, incluida en el M de C. . Para las unidades U2-U3 se podrá utilizar el coeficiente 1,6 (gravas arenosas); para las demás unidades se utilizará el valor de coeficiente de 1.

4.7 EXCAVACIONES En el informe IMS se presenta un cuadro general de estabilidad de cortes: 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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Temporales

Permanentes

Unidad geotécnica a excavar H<5m U1. Estrato Limo arenoso levemente arcilloso de plasticidad media a baja

5
H<5m

5
1H /2,14H (65º)

1H/2.5 V (68°)

U2-U3. Gravas

1H/2.75V (70º)

1H/2.75V (70º)

1H/2.5 V (68°)

1H/2.5 V (68°)

U5 Pumicitas

1H/2.75V (70º)

1H/2.75V (70º)

1H/2.5 V (68°)

1H/2.5 V (68°)

TABLA11 Taludes generales de los cortes

Taludes con inclinaciones mayores a las indicadas deberán ser protegidos con elementos de contención temporales o permanentes.

18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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5 MUROS 5.3 TIPO DE FUNDACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO En general es posible plantear una fundación directa para los muros excepto en algunos casos puntuales donde, por temas de afecciones a casas y calles, se recomienda fundar con pilotes.

5.4 LIMITACIÓN DE TENSIÓN ADMISIBLE POR ASENTAMIENTOS 5.4.1 Cálculo En la relación anterior de muros se ha analizado la fundación a partir de la litología existente (unidad geotécnica). A continuación se analiza la posible limitación en función de los asentamientos previsibles, de las tensiones admisibles obtenidas anteriormente. Las zapatas de fundación de los muros se diseñan según Capítulo 4. Las fundaciones se apoyarán en el estrato gravoso U2, dado que las excavaciones no superaran los 16m de correspondiente a la potencia del estrato U2.

B

L

q

B*L

m

m

Mpa

mm2

0.5

mm

Mpa

42,00

0,6

35,0

0,40

21.000.000

4.583

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

29,02

0,8

35,0

0,40

28.000.000

5.292

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

33,51

1,0

35,0

0,40

35.000.000

5.916

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

37,46

1,2

35,0

0,40

42.000.000

6.481

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

41,04

0,6

9,0

0,40

5.400.000

2.324

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

14,71

0,8

9,0

0,40

7.200.000

2.683

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

16,99

1,0

9,0

0,40

9.000.000

3.000

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

19,00

1,2

9,0

0,40

10.800.000

3.286

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

20,81

0,8

0,8

0,40

640.000

800

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

5,07

2,0

2,0

0,40

4.000.000

2.000

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

12,66

1,0

1,0

0,40

1.000.000

1.000

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

6,33

1,2

1,2

0,40

1.440.000

1.200

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

7,60

1,5

1,5

0,40

2.250.000

1.500

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

9,50

1,8

1,8

0,40

3.240.000

1.800

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

11,40

2,0

2,0

0,40

4.000.000

2.000

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

12,66

2,2

2,2

0,40

4.840.000

2.200

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

13,93

2,5

2,5

0,40

6.250.000

2.500

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

15,83

3,0

3,0

0,40

9.000.000

3.000

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

19,00

3,6

3,6

0,40

12.960.000

3.600

0 ,25

0,0625

1,41

42,00

22,80

3,5

7,0

0,40

24.500.000

4.950

0,25

0,0625

1,41

42,00

31,34

4,8

5,0

0,30

23.750.000

4.873

0,25

0,0625

1,41

42,00

23,14

TABLA12 Asentamientos en función de las dimensiones de la zapata 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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5.5 TENSIÓN ADMISIBLE Teniendo en cuenta los cálculos de capacidad portante del terreno (que nunca van a limitar la tensión admisible) y si nos fijamos un asentamiento máximo del orden de 2,5 cm a lo largo de la zapata (para zapatas corridas muy largas se puede aceptar un poco más ya que la deformación angular seguirá siendo muy reducida) entonces tenemos que limitar la carga que transmite la estructura al terreno a σadm= 20-50 t/m2 para las dimensiones de las zapatas consideradas previamente.

5.5.1 Rigidez de la fundación y coeficiente de balasto. Para el cálculo de la rigidez de la fundación es necesaria la constante de balasto vertical kve. Para el valor de la constante de balasto se pueden emplear los valores habitualmente las relaciones conocidas para la grava de Santiago las cuales han sido obtenidas a través de numerosas pruebas de carga desarrolladas principalmente para proyectos Metro. Para fundaciones de apoyo directo se obtiene: Grava 2da

kve= 5662 * Z

0,55

Grava 1ra

kve= 8242 * Z

0,53

TABLA13 Constante de Balasto Vertical –Fundaciones directas

Kve [ton/m3] si Z en m

Calculando la constante de balasto vertical como el

cociente de la presión

aplicada por el asentamiento producido, se obtiene:

18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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Asentamiento de fundaciones muros

0,6

35,00 0,8 30,00 1,0

] 25,00 m m [

1,2

o t 20,00 n e i m15,00 a t n e s A10,00

2,5 3,0 3,6

5,00 3,6 0,00 50,00

70,00

90,00

110,00

130,00

150,00

170,00

190,00

Modulo de de deformación E [Mpa]

Figura 8 Asentamiento según dimensiones fundación muros

5.6 OTRAS CONSIDERACIONES 5.6.1 Empujes en muros De manera general, se considera que para el coeficiente de empuje al reposo del terreno natural se tendría que considerar acorde al cuadro de propiedades geotécnicas del terreno propuesto en el Informe de Mecánica de los Suelos y Geología (Capítulo 4.4) donde los coeficientes Ko se obtuvieron en base a ensayos in situ y retroanálisis en el estudio y construcción del metro de Santiago de Chile. Los valores de los coeficientes se entregan en la Tabla siguiente a manera referencial, los cuales se obtienen utilizando fórmulas de Rankine. Si detrás en el trasdós del muro se contempla la colocación de un relleno granular controlado estimar el ángulo de roce en 38°. El relleno deberá estar en una banda tal que su tamaño máximo no supere las 3” y que el porcentaje de finos sea menor al 5%. El coeficiente de empuje K 0 está dado por K o  1  sen( ) .

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Los muros para efectos de diseño se consideran como muros en voladizo a nivel de 1er subterráneo (mesanina). En niveles inferiores para el cálculo de empujes se debe considerar una situación intermedia entre empuje activo y empuje en reposo. En la grava de Santiago un desplazamiento del orden de /H= 0,4x10-3 del elemento de contención es el requerido para alcanzar la condición activa (H altura total de la pantalla). Se tendrá que aplicar condiciones activas para pantallas no arriostradas en donde cualesquiera de los desplazamientos definidos sean distintos de cero.. Se usarán coeficientes en reposo cuando el suelo sea muy rígido y 1 + 2 =0, traslación de fundación+ giro de fundación =0 y el elemento de contención sea muy rígido (3≈0), con 3 : deformacióndel elemento de contención (Ej. Muros con contrafuerte, pilas arriostradas por losas). Rellenos Finos Coeficiente de reposo in situ

k0

0,65 (Z≤12)

0,65 (Z≤12)

0,45(Z>12)

0,45(Z>12)

0,9 (Z≤6)

0,9 (Z≤6)

0.9-0.0533X(Z-6) (6
0.9-0.0533X(Z-6) (6
0,26(Z≥18)

0,26(Z≥18)

Grava 2da Grava 1ra

Empuje activo MURO EN VOLADIZO EMPUJE ACTIVO (MURO EN MÉNSULA)

Ka: 0.22

Empuje sísmico

c : 0.0

Kas : 0.07

q : 1.2 ton/m2

σs : 0.07x2.2x(H-Z)

σa: 0.22x2.25xZ+0.22 xq

SITUACIÓN INTERMEDIA ENTRE EMPUJE ACTIVO Y REPOSO

Empuje intermedio

Empuje sísmico:

Ki : 0.29

Promedio caso activo y pasivo.

c : 0.0

σs1 : 0.07x2.2x(H-Z)

q : 1.2 ton/m2

σs 2 : 1.7573

σ_i: 0.29x2.25xZ+0.29xq

σ (σ _s1 + σ _s2)/2

Empuje sísmico Empuje reposo ZONAS

ARRIOSTRADAS

EMPUJE EN REPOSO

Cr : 0.45 ; g : 2.2 ton/m3 ;H : 8.00m*

Ko: 0.36

Ao/g: 0.4; R : 4

c : 0.0

σs : Cr g H Ao/g 1/R

q : 1.2 ton/m2 σo: 0.36x2.25xZ+0.36xq

σs : 1.7573

*Valor referencial.

TABLA14 Empujes sobre muros perimetrales según diseño de los mismos.

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5.6.1.1

Muro en ménsula

Se calculará según leyes de empuje estático y sísmico, de acuerdo con el Manual de Carreteras volumen 3 Capítulos 3.1003.402 y 3.1003.403 (caso cantiléver según láminas 3.1003.402(2)B y según 3.1003.403(1)B).

5.6.1.2

Parámetros de relleno compactado controlado

Si se realiza un relleno compactado controlado con material granular, se pueden emplear los parámetros geotécnicos incluidos en el cap ítulo de rellenos del estudio IMS Capítulo 5.2, =38º, = 2.1 t/m3 y c= 0,0 t/m2. 

Desplazamiento horizontal normalizado para grava arenosa densa, según Tabla 3.1003.402(1).A, ( /Hm) A = 0.7x10-3.



Ángulo de fricción equivalente para una condición de desplazamiento nulo 0= 26o según Tabla 3.1003.402(1).B.

Parámetros base del suelo retenido según 3.1003.402(2) b) para empuje sísmico: 

Coeficiente de corrección C r = 1.



Coeficiente de aceleración máxima efectiva A 0´ = 0.30 según Tabla 3.1004.302.A correspondiente a zona sísmica 2 (muros situados entre PK 0+000 – PK 34+730) y A 0´ = 0.40según Tabla 3.1004.302.A correspondiente a zona sísmica 3(muros situados entre PK 34+730 – PK 61+000). Ver IMSCapítulo 3.3.1.

A continuación se incluye una tabla, a modo orientativo, con valores habituales, para definir el ángulo de fricción entre muro y suelo (en nuestro caso es arena gruesa seca):

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TABLA15 Ángulo de roce entre materiales de construcción y suelo

5.6.1.3

Estabilidad en Muros

Para el cálculo de muros se utilizará el punto 3.1003.4 MUROS DE CONTENCIÓN del Manual de Carreteras donde se especifican los diferentes factores de seguridad frente a deslizamiento y volcamiento según las condiciones. 1. Condición estática: - Deslizamiento FSED ≥ 1.5 - Volcamiento FSEV ≥ 1.5

2. Condición sísmica *: - Deslizamiento FSED ≥ 1.1 - - Volcamiento FSEV ≥ 1.265

*Para el cálculo de estos factores de seguridad se considerará el 100% de la inercia del suelo sobre la zarpa trasera del muro y 100% de la inercia del muro.

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6 RESUMEN BASES DE DISEÑO DE MUROS

6.1 PROFUNDIDAD DE FUNDACIÓN Estación apoyada en la grava arenosa compacta de la Unidad U2. La profundidad mínima de fundación de la Estación será de 1.5 m bajo el nivel de terreno actual, condicionada en todo caso a atravesar los rellenos artificiales existentes. En sectores donde se proyecte losa de fundación se deberá apoyar sobre un relleno compactado de grava arenosa producto de la remoción y reemplazo de los rellenos artificiales existentes en la Unidad de Rellenos R y /o U1.

6.2 TENSIONES ADMISIBLES Para una profundidad de fundación, medida a partir del nivel de terreno actual, inferior a 3.0 m se utilizarán tensiones de contacto de 3 / 4.5 kg/cm 2 para condición estática / sísmica, respectivamente. Para una profundidad de fundación mayor o igual a 3.5 m se utilizarán 7 / 10.5 kg/cm2 para condición estática / sísmica, respectivamente. Para eventuales losas de apoyo se utilizará una tensión de contacto admisible igual a 4 kg/cm2.

6.3 EMPUJES DE TIERRA En la Tabla siguiente se resumen los parámetros del suelo a utilizar en la evaluación de los empujes de tierra estáticos dependiendo de cuál sea el desplazamiento lateral máximo, /H, de la estructura.

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Situación

/H

C



Coeficiente de empuje, K

2

(ton/m ) Reposo Entre reposo y

0.0

0.0

--

Ko

0.0004

1.6; Z  5m

37º

1 sen37 K  0.25 1 sen37

3.0; Z  5m

37º

K = 0.25

2.0; Z  5m

45º

1 sen 45 K  0.17 A 1 sen45 

3.5; Z  5m

45º

K A = 0.17

activa

Activa

0.0008

H = Altura del paramento de la estructura en contacto con el suelo. Para valores de /H entre los señalados en la tabla, interpolar linealmente los valores de c y K TABLA16 Coeficientes para cálculo de empujes en muros

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7 RECOMENDACIONES TECNICO CONSTRUCTIVAS Las presentes especificaciones y recomendaciones se refieren a aspectos de tipo constructivo con referencia específica a la ejecución de las excavaciones y de rellenos compactados.

7.1 EXCAVACIONES 7.1.1 Excavación masiva Se ejecutará en toda el área de pavimentos y radieres una excavación masiva o escarpe de 0.20m de profundidad como mínimo con el objeto de eliminar los suelos vegetales superficiales de malas características geotécnicas. El material procedente del escarpe se llevará a botadero, o se destinará a jardines.

7.1.2 Excavaciones para fundaciones El proyecto contempla un nivel de subterráneo por lo cual, las excavaciones para alcanzar el nivel de piso de subterráneo se tenderán como máximo según 1:2.75 (H:V). Es recomendable que el primer metro de excavación tenga una pendiente 1:2 (H:V). Las paredes de excavación para la confección de las f undaciones podrán ser verticales en toda la altura de fundación y de no ser posible por eventuales desprendimientos de material desde las paredes, deberán tenderse a una inclinación tal que los evite. Para la excavación masiva donde se emplacen fundaciones de estructuras se permitirá el empleo de maquinaria convencional hasta 30cm por sobre el nivel de apoyo señalado en los planos; por debajo de este nivel se excavará en forma manual ayudándose de herramientas y/o maquinaria menor adecuada, evitando siempre alterar el suelo natural. Cualquier sobre-excavación por debajo del sello de fundación deberá ser rellenada con hormigón pobre de acuerdo a lo señalado en 7.2.4.

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7.2 RELLENOS Se refiere a rellenos que se ejecuten bajo fundaciones, radieres y sobreexcavaciones según proceda. Se efectuarán con compactación controlada utilizando el material y procedimientos que se indican. La calidad del relleno a construir será tal que su confección será con compactación controlada de acuerdo a lo especificado en 7.4.1.

7.2.1 Relleno estructural Corresponde a los rellenos compactados de peraltamiento bajo radieres (si corresponde), o de sobreexcavación tras muros subterráneos cuyo grado de compactación deberá ser controlado durante la construcción del relleno al igual que los materiales que se utilicen para su confección.

7.2.1.1

Material a utilizar

El material a utilizar en los rellenos compactados será un material gravo arenoso de partículas duras provenientes de empréstitos situados en el sector, el que se revolverá y homogeneizará cuidando que satisfaga las siguientes condiciones: El contenido de finos será inferior al 15% (% en peso que pasa bajo la malla  200 ASTM); el límite líquido de la fracción que pasa bajo la malla Nº 40 ASTM no superará el 25% y su índice de plasticidad bajo a nulo (IP inferior a un 8%). El tamaño máximo de partículas se definirá de acuerdo al tamaño y peso del equipo de compactación que se utilice, condicionado a satisfacer la compacidad por capa definida en 7.4.1.2. Se recomienda en todo caso no utilizar tamaños superiores a 3”.

El material proveniente de las excavaciones

12

puede ser utilizado como

relleno estructural previo tamizado y retiro del sobre tamaño.

12

Material Granular U2 ó U3

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La última capa de relleno bajo radieres consistirá en una base de apoyo constituida por un material seleccionado el cual se confeccionará con material granular, de partículas firmes y duras de grava combinada con arena, de tamaño máximo 1 ½”, que debidamente compactada den una mezcla densa y

estable. El contenido de finos será inferior al 10%; el límite líquido de la fracción que pasa bajo la malla Nº 40 ASTM no superará el 25% y su índice de plasticidad bajo o nulo. El espesor compactado de esta última capa será de a lo menos 0.15m o más según resulte del proyecto estructural.

7.2.1.2

C olocación y compactaci ón

Se procederá a colocar el material de rellenos en capas sucesivas las que se compactarán independientemente, hasta alcanzar el nivel de apoyo de proyecto. La humedad de colocación de cada capa deberá ser homogénea en todo su espesor y lo más cercana posible a la humedad óptima de compactación Proctor Modificado, P.M. (AASHTO T-180) del material que se use en definitiva. Cada capa se compactará mediante pasadas sucesivas y paralelas de rodillo vibratorio o placa vibratoria (según espacio a rellenar), el rodillado se efectuará en fajas longitudinales, traslapando cada vez como mínimo 1/3 del ancho del rodillo. Cada capa deberá quedar sometida a un número suficiente de pasadas completas hasta alcanzar una densidad seca equivalente al 95% de la densidad seca máxima obtenida en ensayos Proctor Modificado. El grado de compactación deberá ser verificado y certificado mediante determinaciones de densidad in situ en todo el espesor de cada capa compactada, función que deberá ser realizada por un laboratorio de faena competente.

7.2.2 Base estabilizada para pavimentos asfálticos En caso que el proyecto contemple la materialización de pavimentos asfálticos, este se construirá directamente sobre una base estabilizada, la 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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cual se confeccionará con material granular, de partículas firmes y duras de grava arenosa, de tamaño máximo 1½",que debidamente compactada den una mezcla densa y estable. El espesor compactado de la base será de a lo menos 0.20 m o más según resulte del proyecto estructural. En la confección de la base se utilizarán las siguientes especificaciones: La banda granulométrica deberá satisfacer la banda indicada en el cuadro siguiente: BANDA GRANULOMETRICA MATERIAL PARA BASE ESTABILIZADA MALLA o CRIBA % EN PESO QUE PASA ASTM 1½"

100

1"

70 - 100

3/8"

35 - 70

Nº 4

25 - 55

40

2 - 20

200

0 - 10

TABLA 17 Banda Granulométrica Base Estabilizada

La fracción de material que pasa bajo la malla Nº40 ASTM, deberá tener un límite líquido inferior a 35 % y su índice de plasticidad no mayor que 10 %. El desgaste Los Ángeles (AASHTO T-96) de la fracción que queda retenida sobre la malla N° 4 quedará limitado a 40% máximo. La Razón de Soporte California (CBR) será de 80% mínimo para 0.2" de penetración a una densidad equivalente a 95 % Proctor Modificado. El material de base se colocará en una o dos capas. La humedad de colocación deberá ser homogénea y lo más cercana posible a la humedad óptima obtenida en el ensayo Proctor Modificado de referencia a realizar con el material que se emplee en definitiva. La base se compactará con pasadas sucesivas y paralelas de rodillo vibratorio, traslapando cada vez un tercio del ancho del rodillo. A cada capa se le deberá dar un número suficiente de pasadas de rodillo, de modo de alcanzar un grado de densificación equivalente al 95 % de la máxima densidad seca obtenida de los 18778 - EFE 1118-020-40_ID-INF-GEN-ETR-022

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ensayos Proctor Modificado a que se hizo mención anteriormente. En caso de que el material posea un porcentaje de finos bajo la malla# 200 ASTM menor a 5%, la compactación deberá alcanzar una densidad por lo menos igual al 80 % de la densidad relativa (DR).

7.2.3 Sub base estabilizada para pavimentos de hormigón Si se consideran pavimentos de hormigón, se deberá considerar que los agregados para subbase deberán cumplir con las especificaciones dadas para la base de pavimento asfáltico, en lo que se refiere a colocación y limpieza del material. La granulometría de la subbase se deberá ajustar a la banda que se especifica en la tabla siguiente: BANDA GRANULOMETRICA MATERIAL PARA SUBBASE ESTABILIZADA Malla o Criba % en Peso que Pasa ASTM 2”

100

1”

55-100

3/8”

40-70

Nº4

35-65

Nº10

20-50

Nº40

10-30

Nº200

0-15

TABLA 18Banda Granulométrica Sub Base Estabilizada

Adicionalmente se debe cumplir que la fracción de material que pasa bajo la malla Nº40 ASTM, deberá tener un límite líquido inferior a 25 y su índice de plasticidad no mayor que un 10%. El desgaste de Los Ángeles (AASHTO T96) de la fracción que queda retenido sobre la malla Nº4 quedará limitado a 40% como máximo. La Razón de Soporte California (CBR) será de 50% como mínimo para 0.2” de

penetración a una densidad equivalente a 95% Proctor Modificado.

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7.2.4 Rellenos especiales En caso de existir diferencias entre el nivel de fundación geotécnico y el nivel de apoyo estructural o alguna eventual sobreexcavación, el espacio generado bajo fundaciones podrá ser rellenado usando hormigón pobre de calidad mínima H10. La cantidad de agua será la mínima necesaria como para obtener la consistencia de un hormigón medianamente fluido el cual deberá ser compactado usando vibradores de inmersión. Para el hormigón pobre podrá usarse grava arenosa limitando el tamaño máximo de grava a 2” y un

contenido de bolón desplazador hasta en un 20%. Para el caso que entre las excavaciones laterales y las fundaciones sea imposible compactar el relleno granular, por falta de espacio para operar un equipo compactador, el relleno podrá confeccionarse utilizando un relleno de hormigón pobre de las mismas características que el utilizado bajo fundaciones. La mezcla así preparada se colocará entre la pared de la excavación y la fundación y se compactará con vibradores de inmersión.

7.2.5 Tratamiento de pozos de exploración Se refiere al relleno de los pozos de exploración en caso que alguno de éstos se haya excavado en el área destinada a fundaciones y/o radieres. Estos pozos deberán ser reexcavados con el objeto de reperfilarlos y eliminar el material suelto o perturbado. El material a utilizar así como también el procedimiento de colocación para materializar éste relleno, se ceñirá a lo estipulado en el punto 7.2.1 para rellenos estructurales.

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PLANOS

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PLANO 1. Planta y Perfil longitudinal GeológicoGeotécnico con la situación de las investigaciones realizadas y las correspondientes a estudios previos en las inmediaciones de la estructura. EH: 1/1.000 , EV: 1/200 (Ansi D))

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APÉNDICES

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APÉNDICE 1. Ficha resumen

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ANEXOS

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ANEXO 1 ESTRUCTURA

TABLA RESUMEN PROPIEDADES GEOTÉCNICAS PARAMETROS GEOT CNICOS Peso Unitario



[KN/m3]

TRAMO 0+000 A 5+000

TRAMO 5+000 A 61+037

Relleno

17,0

Suelo fino

18,5

18,5

17,0

Grava 2da

22,5

22,5

Grava 1ra

22,5

22,5

Relleno Presión Límite

Mdulo Presiométrico

pL

Em

[KN/m2]

[KN/m2]

Suelo fino

18.500

18.500

Grava 2da

4.000

4.000

Grava 1ra

4.000

4.000

Suelo fino

50.000

50.000

Grava 2da

150.000

150.000

Grava 1ra

150.000

150.000

Relleno Modulo de Deformación

ESTACIONES ALAMEDA CENTRAL 2

Modulo de deformación para procesos de Descarga o Recarga

E(Ec)

Kpa

Suelo fino

Kpa

CIUDAD SATÉLITE

0,55

42000 x Z

0,55

Grava 1ra

65000 x Z

0,53

55000 x Z

0,53

MALLOCO

2 x Ec

2 x Ec

Grava 2da

2 x Ec

2 x Ec

Grava 1ra

2 x Ec

2 x Ec

0,65 (Z<12)

0,65 (Z<12)

0,45(Z>12)

0,45(Z>12)

0,9 (Z<6)

0,9 (Z<6)

0.9-0.0533X(Z-6) (6
0.9-0.0533X(Z-6) (6
0,26(Z>18)

0,26(Z>18)

Finos Coeficiente de reposo in situ

k0

Grava 2da Grava 1ra

MELIPILLA

TALLERES Y COCHERAS

2 x Ec

Rellenos

EL MONTE

Y

2 x Ec

Suelo fino

PADRE HURTADO TALAGANTE

20000+275Z (Z<30)

46000 x Z

Relleno

Es

20000+275Z (Z<30)

Grava 2da

Cohesión Máxima que se alcanza para una deformación  =0,5%(carga)y Ang ulo de f ric ció n movilizado cuando la cohesión alcanza su valor máximo Par cohesión fricción definido con el criterio de desviador máximo

c ma x

m

c

KN/m3

KN/m3

°

relleno

10

Suelo fino

30

30

Grava 2da

25

25

Grava 1ra

35

35

relleno

33

33

Suelo fino

30

30

Grava 2da

45

45

Grava 1ra

48

48

relleno

10

10

Suelo fino

33

33

Grava 2da

20

20

Grava 1ra

22

22

relleno



Modulo de Poisson

Ang ulo de Dilatancia



y

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°

Suelo fino Grava 2da

10

33

33

30

30

50

50

Grava 1ra

53

53

relleno

0,3

0,3

Suelo fino

0,3

0,3

Grava 2da

0,3

0,3

Grava 1ra

0,3

0,3

Grava 2da

12

12

Grava 1ra

12

12

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ESTRUCTURA

ESTACIONES

PARAMETROS GEOT CNICOS Angu lo de Dilatancia

y

Desangulación Sismica

s

[rad]

Velocidad de propogación de onda

CIUDAD SATÉLITE

Desangulación Sismica Túneles

Vmax / v s

[m/seg]

TALAGANTE

γs = vmax/vs

[rad]

Constante de balasto estatico

kHe

[ton/m 3]

EL MONTE MELIPILLA Y

TALLERES Y

Constante de balasto sismico

kHs

He

Empuje estatico

3

[ton/m ]

2

[ton/m ]

COCHERAS

Empuje sismico mediante desplazamiento horizontal

12

Grava 1ra

12

12

fino

8,42x10 -4 (a0 = 0,40*g)

8,42x10 -4 (a0 = 0,40*g)

Grava

4,463x10-4 (a0 = 0,40*g)

4,463x10 -4 (a0 = 0,40*g)

Suelo fino

0,48/ 260

0,48/ 260

Grava

0,28/ 400

0,28/ 400

Suelo fino

= 0,48/260 = 1,846x10-3

= 0,48/260 = 1,846x10-3

Grava

= 0,28/400 = 0,700x10-3

= 0,28/400 = 0,700x10-3

relleno

kHe= 2270*z / H

kHe= 2270*z / H

kHe= [10100+300*(z-13,5)] / H

kHe= [10100+300*(z-13,5)] / H

Grava 2da

kHe= (5554*z 0,53) / H

kHe= (5800*z 0,55) / H

Grava 1ra

kHe= (7000*z 0,53) / H

kHe= (8300*z 0,55) / H

Relleno

kHs = (2500* z 0,5) / H

kHs = (2500* z 0,5) / H

Grava 2da

kHs= (13500* z 0,5) / H

kHs= (13500* z 0,5) / H

Suelo fino

kHs = (6400* z 0,5) / H

kHs = (6400* z 0,5) / H

Grava 2da

(σvmax)*K-2c*(K)0,5;


Relleno

PADRE HURTADO MALLOCO

TRAMO 5+000 A 61+037

12

Relleno

ALAMEDA CENTRAL 2

TRAMO 0+000 A 5+000

Grava 2da

Suelo fino

Grava 1ra

(σvmax)*K-2c*(K)0,5

(σvmax)*K-2c*(K)0,5

Suelo fino



4,463x10 -4 *(H-z)

4,463x10 -4 *(H-z)

4,463x10 -4 *(H-z)

4,463x10 -4 *(H-z)

8,42x10 -4 *(H-z)

8,42x10 -4 *(H-z)

Grava 2da

Hs = S qsi * hi

[m]

Grava 1ra Suelo fino

ESTACIONES

ALAMEDA CENTRAL 2 CIUDAD SATÉLITE

Clasificación Sísmica Suelo Fundación

Tipo B , Zona 2

PADRE HURTADO MALLOCO TALAGANTE TALLERES Y COCHERAS


EL MONTE MELIPILLA


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Tipo B , Zona 3

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ESTRUCTURA

TIPO DEFUNDACION PILOTES

Constante de Balasto Vertical

kve

t/m3

Grava 2da

kve= 6211* Z

0,55

Grava 1ra

kve= 9042 * Z

0,53

kve= 2700 + 284* Z 1,3 Z < ó = 12 kve= 9857 + 416 * (Z-13,5) Z > 12,0

Suelo fino

ESTACIONES

ALAMEDA CENTRAL 2 CIUDAD SATÉLITE PADRE HURTADO MALLOCO TALAGANTE

Constante de Balasto Horizontal


k He

t/m3

Grava 2da

khe= 3774* Z

0,55

Grava 1ra

khe= 5495 * Z

0,53

1,3

khe= 1641 + 172* Z Z < ó = 12,0 khe= 5990 + 253 * (Z-13,5) Z > 12,0

Suelo fino

kve

t/m3

Grava 2da

kve= 5452 * Z

0,55

Grava 1ra

kve= 7937 * Z

0,53

1,3

kve= 2370 + 249 * Z Z < ó = 12,0 kve= 8652 + 365* (Z-13,5) Z > 12,0

Suelo fino

EL MONTE MELIPILLA Constante de Balasto Horizontal

kHe

t/m3

Grava 2da

kHe= (5800* Z

0,55

)/H

Grava 1ra

kHe= (8300* Z

0,53

)/H

kHe= 2270 * Z / H

Relleno

kHe= [2887+204*(Z 1,3) Z< ó = 12,0

Suelo fino TALLERES Y

kHe= [10100+300*(z-13,5)] / H Z>12 ZAPATAS

COCHERAS

Suelo fino


kve

t/m3

kve= 2462 + 258 * Z 1,3 Z < ó = 12,0 kve= 8985 + 379* (Z-13,5) Z > 12,0

Grava 2da

kve= 5662 * Z

0,55

Grava 1ra

kve= 8242 * Z

0,53

Aren a Pumicita

Unidad ESTRUCTURA

geotécnica a excavar

ALAMEDA CENTRAL2 PAJARITOS TRES PONIENTE CIUDAD SATELITE PADRE HURTADO MALLOCO TALAGANTE EL MONTE MELIPILLA ESTACIONES

TALLERES Y COCHERAS

U1 Estrato Limoso U2-U3

Gravas U1 y U2

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Temporales H<5m

5
Permanentes H<5m

5
1H/2.5 V (68°)

1H /2,14H (65º)

1H/2.75V (70º)

1H/2.5 V (68°)

1H/2.75V (70º)

1H/2.5 V (68°)

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ANEXO 2 PERFIL ESTRATIGRÁFICO ESQUEMÁTICO

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INFORME DE MECÁNICA DE SUELOS C1-0CM-DA

3.237

C-3.2

S-3.5

C-3.6

3.258

3.575

3.693

CE 4,0

3.830

505,86 22

3,3

15.0

METRO LINEA 6

LIMOS

GRAVAS

MSA

0.70-2.10

1.80-2.90

R

R

505,11

15,2

3

R

U1

S-4.0 4.000

R

U1

U1

U1

U1 U2 U2

U2 U2

U2

U2

U2

U2

U3

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ANEXO 3 REVISIÓN DATOS LABORATORIO

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ANEXO 4 REFERENCIAS MANUAL DE CARRETERAS

Anexo 4.1.-Definición de paramétros que intervienen en modelo pilotes M de C

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Anexo 4.2.-Definición de paramétros que intervienen en modelo pilotes M de C

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Anexo 4.3.-Definición de paramétros que intervienen en modelo pilas M de C

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Anexo 4.3B.-Definición de paramétros que intervienen en modelo pilas M de C

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Anexo 4.4.-

Corrección de la rigidez del suelo por interacción entre pilas

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20151113_IMS_Estación_Central 2 Rev B - C2

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