Informe Geologico Geotecnico Del Puente Chao

ESTUDIO DEFINITIVO DE INGENIERÍA E IMPACTO AMBIENTAL PARA LA CONSTRUCCION DE LA SEGUNDA CALZADA DE LA RED VIAL Nº 4

TRAMO: DV. SALAVERRY - PATIVILCA KM. 557+200 AL KM. 206+700

INFORME FINAL VOLUMEN I

MEMORIA DESCRIPTIVA Y ESTUDIOS BÁSICOS

PARTE 1 PUENTES Y PONTONES DEL TRAMO 1

Capitulo 5.- Estudio Geológico – Geotécnico PUENTE CHAO

ENERO 2010

CONTENIDO 1. GENERALIDADES...............................................................................................................4 1.1. INTRODUCCION...........................................................................................................4 1.2. UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD ..................................................................................4 1.3. CLIMA Y VEGETACION................................................................................................5 1.4. OBJETIVO DE LOS TRABAJOS..................................................................................6 1.5. ORGANIZACIÓN E INFRAESTRUCTURA..................................................................6 1.6. ESTUDIOS ANTERIORES. .........................................................................................7 2. GEOLOGIA ..........................................................................................................................7 2.1. GEOLOGIA REGIONAL................................................................................................7 2.2. ESTRUCTURAS PRINCIPALES...................................................................................7 2.3. ESTRATIGRAFÍA..........................................................................................................8 2.4. GEOLOGIA LOCAL.......................................................................................................8 2.4.1.

SUELOS ALUVIALES......................................................................................... 8

2.4.2.

SUELOS EÓLICOS............................................................................................. 8

2.4.3.

SUELOS COLUVIALES...................................................................................... 9

2.5. DEPOSITOS CUATERNARIOS RECIENTES..............................................................9 2.5.1.

DEPOSITOS ALUVIALES................................................................................... 9

2.6. SISMICIDAD..................................................................................................................9 2.6.1.

PARÁMETROS PARA DISEÑO SISMO – RESISTENTE................................ 10

2.6.2.

CONSIDERACIONES DE LA NORMA E.030 DE DISEÑO SISMO

RESISTENTE ................................................................................................................ 12 2.6.3.

ANALISIS DE RIESGO SISMICO ................................................................... 15

2.7. GEODINAMICA EXTERNA.........................................................................................18 2.8. anAlisis de Licuacion de Arenas.................................................................................18 2.8.1.

METODOLOGÍA DE CÁLCULO....................................................................... 20

2.8.2.

MEDIDAS DE MITIGACIÓN.............................................................................. 22

EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

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3. PERFORACIONES Y ENSAYOS GEOTÉCNICOS EN LOS SONDEOS ........................24 3.1. INFORMACION GENERAL DE LOS SONDAJES.....................................................26 3.2. DESCRIPCION DE LOS SONDEOS..........................................................................27 3.3. PORCENTAJE DE RECUPERACION DE TESTIGOS .............................................33 3.4. EXCAVACION DE CALICATAS..................................................................................42 3.4.1.

DESCRIPCION DE CALICATAS...................................................................... 43

3.4.2.

MUESTREO DE SUELOS ALTERADOS E INALTERADOS (según SUCS). 44

3.4.3.

ENSAYOS DE LABORATORIO........................................................................ 45

4. ENSAYOS GEOTECNICOS EN SONDEOS.....................................................................53 4.1. ENSAYOS DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR S.P.T...................................................53 4.2. ENSAYOS CONO TIPO PECK...................................................................................56 5. CAJAS PORTATESTIGOS.................................................................................................66 6. Determinación de Phi y Peso Unitario del Suelo...............................................................68 7. DETERMINACION DE ASENTAMIENTO ELASTICO EN ESTRIBOS.............................71 ..................................................................................................................................................72 8. CALCULOS SOCAVACIÓN...............................................................................................73 9. CONCLUSIONES...............................................................................................................75


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1.

GENERALIDADES 1.1.

INTRODUCCION

La empresa OBRASCON HUARTE LAIN S.A. SUCURSAL (OHL) dentro de su programa de Estudios Geológico – Geotécnicos Definitivos para el proyecto “Estudio Definitivo de Ingeniería E IMPACTO AMBIENTAL PARA LA CONSTRUCCION DE LA SEGUNDA CALZADA DE LA RED VIAL Nº 4 CARRETERA PANAMERICANA NORTE PUENTE CHAO, para lo cual se ha considerado la ejecución de tres (03) sondajes diamantinos que debían incluir muestreo continuo y ensayos de SPT y Cono de Peck, según corresponda y el material lo permita, para lo cual se efectuó la invitación correspondiente a la empresa Expertos en Sondajes Diamantinos S.A. (ESONDI S. A.) Luego de recibida la Orden de Trabajo, se dio inicio inmediato a los trabajos el día 21 de Junio del 2009 y culminaron el día 30 de junio del 2009. El presente informe corresponde a los resultados de los trabajos de investigación geotécnica mediante sondajes diamantinos y la recolección de muestras inalteradas y ensayos insitu realizados en el Puente Chao, el cual se encuentra ubicado geográficamente en el Distrito de Virú, Provincia de Trujillo, Departamento La Libertad. En la zona de trabajo realizada en estribos derecho, pilar central y estribo izquierdo del Puente Chao se evidencian gravas mal gradadas con limos y arcillas por lo general de formas angulosas,

subangulosas y subredondeadas que engloban a guijarros, cantos

rodados y bolonería de origen volcánico y sedimentario.

1.2.

UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD

La zona del proyecto se encuentra ubicada en el extremo Noroeste del Departamento de La Libertad, al sur de la ciudad de Trujillo, Provincia de Virú, Distrito de Chao, donde se encuentra localizado el Puente Chao que se inicia el Km. 501+254.63 y termina en el Km. 501+290.33. EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

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Entre las coordenadas geográficas:

SONDEO

UBICACION

COORDENADAS UTM

COTA

N

E

(m.s.n.m.)

S – 01

Estribo Derecho

9055672.2120

755365.4590

73.237

S – 02

Pilar Central

9055663.4590

755376.7590

72.533

S – 03

Estribo Izquierdo

9055653.5010

755388.5090

72.682

El área de estudio es accesible por vía terrestre, siguiendo la carretera Panamericana Norte totalmente asfaltada desde Lima hasta las progresivas Km. 501+254.63 (inicial) hasta Km. 501+290.33 (final), lugar donde se encuentra edificado el Puente Chao, y en el cual realizaremos los trabajos de perforación diamantina tanto en el estribo derecho, pilar central y estribo Izquierdo y tres (03) calicatas de 4.00m de profundidad una en cada estribo y en el pilar central del puente en mención.

1.3.

CLIMA Y VEGETACION

El clima de la zona de estudio corresponde a un clima cálido y desértico con temperaturas altas en los meses de Enero a Marzo y relativamente bajas durante el resto del año. La temperatura promedio anual varía de 18°C a 25°C. Las precipitaciones son escasas generalmente y se produce como ligeras lloviznas en los meses de invierno. Los cultivos son escasos y pocos variados debido, en unos casos, al fuerte declive de los terrenos que no permite la formación de suelos profundos y en otros a las condiciones climáticas. La vegetación predominante en la zona de estudio está representada por, helechos, gramínea y otros arbustos.


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1.4.

OBJETIVO DE LOS TRABAJOS

Los trabajos realizados por ESONDI S.A. tuvieron como finalidad la de determinar el perfil estratigráfico, consistencia y densidad de los suelos y rocas extraídas de los estribos derecho, pilar central y estribo izquierdo del puente Chao. 1.5.

ORGANIZACIÓN E INFRAESTRUCTURA

Para el desarrollo de los trabajo de campo, el personal estuvo constituido por: •

01 Supervisor de Perforación

•

01 Perforista.

•

02 Ayudantes de perforación

•

01 chofer de camioneta

El equipo empleado puede alcanzar hasta 400m. de profundidad con diámetro HQ, siendo la máxima profundidad perforada en el área de 25 m. Los equipos utilizados fueron los siguientes:

EQUIPOS

CANTIDAD

MODELO

PERFORADORA DIAMANTINA

1

LONG YEAR 44 – 01

BOMBA DE AGUA

1

BEAN ROYAER

Se utilizaron también accesorios de perforación en cantidad suficiente para la ejecución normal de los trabajos, esto es: tubería de casing, tubería de perforación, brocas, casing shoe, core barel, equipo de penetración tipo SPT y Cono de Peck.


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1.6.

ESTUDIOS ANTERIORES.

Desde el punto de vista geológico, se cuenta con el Boletín N°17 GEOLOGIA DE LOS CUADRANGULOS DE PUEMAPE, CHOCOPE, OTUZCO, TRUJILLO, SALLAVERRY Y SANTA. (Hojas 16-D, 16-E, 16-F, 18F), elaborado por el Instituto Nacional de Geología, Minas y Metalurgia (INGEMMET) la que ha permitido una mejor apreciación del aspecto geológico regional.

2.

GEOLOGIA 2.1.

GEOLOGIA REGIONAL

Geológicamente el área de estudio se encuentra en una zona cubierta en parte por depósitos de origen coluvial, eólico de edad cuaternario reciente, por debajo de estos, depósitos cuaternarios más antiguos de naturaleza eólica, aluvial; que suprayacen a rocas terciarias tipo conglomerados y arenas de grano grueso. El material aluvial consiste de gravas, arenas y arcillas generalmente mal clasificadas, las gravas se componen de forma subangulosas, subredondeadas de diversos tipos de roca (polimíctica).

2.2.

ESTRUCTURAS PRINCIPALES

En el área estudiada los rasgos estructurales, guardan estrecha relación con la naturaleza de las rocas expuestas.

Las rocas sedimentarias, se hallan fuertemente

plegadas y falladas, en cambio las rocas de facies volcánico- sedimentario, muestran un tectonismo muy moderado. Desde la latitud del valle Chao hasta el valle Chicama, en una distancia aproximada, de 20 Km. Aflora una serie de cuerpos granodioríticos, con orientación general SE –NW, distribuidos entre 200 y 2600 m. de altitud. En Líneas generales, se nota que estos afloramientos se disponen en dos fajas definidas, separadas, por una banda de rocas sedimentarias y volcánicas. En los sondajes ejecutados no se han evidenciado dichos afloramientos.


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2.3.

ESTRATIGRAFÍA

Depósitos marinos (Edad Pleistoceno).- Arenas y gravas constituido por un conglomerado polimictica con 85% de gravas y 15% de matriz arenosa aproximadamente.

Depósitos eólicos (Cuaternario Reciente).- Arenas que se manifiestan a través de dunas, barcanas y mantos orientación paralela a la dirección del viento SW al NE. Depósitos eólico-marinos (Cuaternario Reciente).- Depósito mixto que consiste en una alternancia de arenas de origen marino y eólico, cementados por sales en su parte superior.

Depósitos coluvio – eluviales (Cuaternario Reciente).- Fluvio – aluviales, cascajos angulosos y heterométricos en una matriz areno-limosa a su paso hasta llegar a la parte baja de los cerros.

Depósitos fluviales-aluviales (Cuaternario Reciente).- Camuflados en la zona de estudio por debajo del lecho y las márgenes del río Chao sobre los que afloran actualmente arenas eólicas.

2.4.

GEOLOGIA LOCAL

La zona donde se edificará el Puente Chao, está representada por suelos aluviales, suelos eólicos y suelos coluviales los cuales se describen a continuación:

222222

SUELOS ALUVIALES

Se encuentran en el área de trabajo formando terrazas aluviales y los abanico de deyección. Son suelos de textura ligera a media, profundos o superficiales. Suelos aptos para una gran variedad de cultivos.

222222

SUELOS EÓLICOS

Se hallan constituidos, de arena transportada por el viento y depositada en capas de 50 a 90 cm. De espesor, encima de una mezcla de arena, grava, y fragmentos de roca del EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

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tamaño de guijarros y bolonería de formas subangulares y subredondeadas de origen aluvial.

222222

SUELOS COLUVIALES

Están constituidos por materiales de grano grueso (gravas mal gradadas) mezcladas con limos y arcillas que han sufrido, poco transporte, se localizan hacia la base de los cerros o en las pampas adyacentes.

2.5.

DEPOSITOS CUATERNARIOS RECIENTES 222222

DEPOSITOS ALUVIALES

Estos depósitos tienen una amplia distribución en toda el área de trabajo. Están representados por los antiguos conos de deyección del río Chao, así como de las numerosas quebradas que bajan del flanco andino. El material aluvial consiste de gravas, arenas y arcillas, generalmente mal clasificadas, las gravas se componen de elementos subangulosas y subredondeadas de diversos tipo de fragmentos de roca de formas subangulosas y subredondeadas que se encuentran en gran porción en el lecho del río Chao.

2.6.

SISMICIDAD

De a acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, según la nueva Norma Sismo Resistente (NTE E – 030) y del mapa de distribución de Máximas intensidades Sísmicas observadas en el Perú, presentado por el Dr. Ing. Jorge Alva Hurtado (1984), en la cual se basa en siosistas de sismo peruanos y datos de intensidades puntuales del sismo históricos y sismos recientes; se concluye que el área de estudio se encuentra dentro de la zona de alta sismicidad (Zona 3), existiendo las posibilidades de que ocurra sismos de intensidades tan considerables tomo VII a IX en la escala Mercali Modificada. Debido a la confluencia de las placas tectónicas de Cocos y Nazca, ambas que ejercen un empuje hacia el Continente, a la presencia de las Dorsales de Grijalvo y Sarmiento, se pueden producir sismos de gran magnitud como se observa en el siguiente cuadro:


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Sismos Históricos (MR .> 7.2 ) de la región FECHA DEL SISMO

MAGNITUD ESCALA

DAÑOS Y PERDIDAS

EPICENTRO DEL SISMO

HUMANAS

RITCHER

14-02-1619

8.1

6-01-1725

7.9

Trujillo,

departamento

de

La

de

La

3.000-5.000 muertos.

Libertad, Perú Trujillo,

departamento

> 4.000 muertos

Libertad, Perú Al Oeste del Perú, lejos de la costa

26-02-1996

7.6

norte-centro

departamento

40 + muertos (17

de

desaparecidos); > 200

Lambayeque, departamento de La

heridos y 22,000

Libertad y departamento de Ancash

damnificados por tsunami.

Una aproximación de la probabilidad de ocurrencia y el período medio de retorno para sismos de magnitudes de 7.0 y 7.5 Mb. Se puede observar en el siguiente cuadro:

Magnitud Mb 7.0 7.5

Período medio de retorno

Probabilidad de Ocurrencia 20 (años) 30 (años) 40 (años) 38.7 23.9

222222 RESISTENTE

52.1 33.3

62.5 41.8

PARÁMETROS

(años) 40.8 73.9

PARA

DISEÑO

SISMO

–

De acuerdo al Mapa de Zonificación sísmica para el territorio Peruano (Normas Técnicas de edificaciones E.030 para Diseño Sismorresistente), el área de estudio se ubica en la zona 3, cuyas características principales son: 1.

Sismos de Magnitud VII MM


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2.

Hipocentros de profundidad intermedia y de intensidad entre VIII y IX.

3.

El mayor Peligro Sísmico de la Región está representado por 4 tipos de efectos,

siguiendo el posible orden (Kusin,1978):



Temblores Superficiales debajo del océano Pacífico.



Terremotos profundos con hipocentro debajo del Continente.



Terremotos superficiales locales relacionados con la fractura del plano oriental de la cordillera de los Andes occidentales.



Terremotos superficiales locales, relacionados con la Deflexión de Tectónica de Placas y actividad Neotectónica.

De la Norma Técnica de edificaciones E.030 para Diseño Sismorresistente se obtuvieron los parámetros del suelo en la zona de estudio:

FACTORES Parámetros de zona Factor de zona Suelo Tipo Amplificación del suelo Periodo predominante de vibración Sísmico Uso

VALORES zona 3 Z (g) = 0.40 S–3 S = 1.4 Tp = 0.9 seg C = 0.60 U = 1.00

El factor de reducción por ductilidad y amortiguamiento depende de las características del diseño de la construcción del Puente Chao, según los materiales usados y el sistema de estructuración para resistir la fuerza sísmica. Desde el punto de vista Neotectónica, la zona de estudio no presenta diaclasas, ni fallas de distensión, por lo que no hay evidencias de deformación Neotectónica tal como se pudo apreciar en sondajes y las calicatas que se excavaron para el presente estudio. El área de estudio donde se desarrolla nuestro proyecto corresponde a la faja costanera, y abarca al Departamento de La Libertad, del cual se tiene como referencia que el número de sismos con intensidad elevada es casi nulo y/o mínimo.


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222222 CONSIDERACIONES DE LA NORMA E.030 DE DISEÑO SISMO RESISTENTE La zonificación propuesta se basa en la distribución especial de la sismicidad observada las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de estos con la distancia epicentro, así como la información Neotectónica. El territorio peruano está dividido en tres zonas, y cada zona tiene asignado un factor Z, tal como se indica en la tabla de Factores de Zona. Este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años.

FACTORES DE ZONA ZONA

Z

1

0.15

2

0.30

3

0.40

El área de estudio donde se edificará el Puente Chao, como se indico anteriormente, se encuentra localizado en la zona Nº3, por lo cual el factor de zona considerado es de 0.40.

Para los efectos de esta Norma los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte.

Los tipos de perfiles de suelo se pueden clasificar en:

A) PERFIL TIPO S1 A este tipo corresponden las rocas y los suelos muy rígidos con velocidades de propagación de onda de corte similar al de una roca en los que el periodo fundamental para vibraciones de baja amplitud no excede de 0.25s, incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:


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

Roca sana o parcialmente alterada con una resistencia a la compresión no confinada

mayor o igual que 500 kPa (5kg/cm2).



Grava arenosa de compacidad densa.



Estrato de no más de 20m de material cohesivo muy rígido, con una resistencia al

corte en condiciones no drenadas superior a 100 kPa (1kg/cm 2), sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca.



Estrato de no más de 20m de arena muy densa con N > 30 sobre roca u otro material

con velocidad de onda de corte similar al de una roca.

B) PERFIL TIPO S2 Se clasifican como de este tipo de los sitios con características intermedias entre las indicadas para los perfiles S1 y S3.

C) PERFIL TIPO S3 Corresponden a este tipo de los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los que el periodo fundamental, para vibraciones de baja amplitud es mayor que 0.6s, incluyéndose los casos en los que le espesor del estrato de suelo excede los valores del cuadro siguiente:

Resistencia al Corte típica Suelos Cohesivos

en condición no drenada (KPa)

Espesor del estrato (m) (*)

Blandos

<25

20

Medianamente compactos

25 - 50

25

Compactos

50 – 100

40

Muy Compactos

100 - 200

60

Valores N típicos en ensayos Suelos Granulares

De penetración estándar (SPT)


Espesor del Estrato (m) (*)

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Resistencia al Corte típica Suelos Cohesivos

en condición no drenada (KPa)

Espesor del estrato (m) (*)

Suelos

4 – 10

40

Medianamente densos

10 – 30

45

Densos

Mayor que 30

100

(*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca.

D) PERFIL TIPO S4 A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones geológicas y/o topográficas son particularmente desfavorables.

Deberá considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales, utilizándose los correspondientes valores Tp y del factor de amplificación del suelo S, dado en el cuadro de Parámetros del Suelo.

En los sitios donde las propiedades del suelo sean, poco conocidas se podrán usar los valores correspondientes al perfil tipo S3. Sólo será necesario considerar un perfil tipo S4 cuando los estudios geotécnicos así lo determinen.

PARÁMETROS DEL SUELO TIPO

DESCRIPCIÓN


Tp (S)

S Pág. 14 de 77

S1

Roca o suelos muy rígidos

0.4

1.0

S2

Suelos intermedios

0.6

1.2

0.9

1.4

*

*

Suelos flexibles o con estratos de

S3

gran espesor.

S4

Condiciones excepcionales

(*) Los valores de Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista, pero en ningún caso serán menores que los especificados para el perfil tipo S3.

222222

ANALISIS DE RIESGO SISMICO

Se ha determinado el peligro sísmico del área del estudio utilizando la metodología e información pertinente disponibles en la literatura. Se ha empleado el Programa de Cómputo RISK desarrollado por R. Mc Guire (1976) con datos de la ley de atenuación de Casaverde y Vargas (1980) para los sismos de subducción y de Mc Guire (1974) para los sismos continentales. Se ha usado las fuentes sismogénicas y parámetros de recurrencia definidos por Castillo (1993). El peligro sísmico se ha determinado por medio de la probabilidad de ocurrencia de un sismo cuya aceleración máxima sea igual o mayor que ciertos valores esperados. También se podrían determinar probabilísticamente las velocidades, los desplazamientos o las intensidades esperadas, utilizando los parámetros de Casaverde y Vargas (1980), que presentan atenuaciones en función de dichos parámetros. Las máximas aceleraciones esperadas para períodos de retorno de 30, 50, 100, 200, 475, 1000 y 5000 años.

SALIDA DEL PROGRAMA “RISK” CALCULO DEL RIESGO SISMICO PARA PUENTE CHAO NSTEP = 20

JCALC = 0

JPRNT = 0

LISTA DE INTENS. EXAMINADAS 2.30 4.61 5.52 5.99 6.21 6.40 (CONTINUACION)

6.55 6.68 6.80 6.91


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RIESGOS DESEADOS .0333 .0200 .0100 .0050 .0025 .0021 .0010 .0000 DATOS DE ATENUACION C1 4.23 NUMERO DE FUENTES

C2

C3 SIGMA RZERO RONE

.80 -1.00

.70

25.00

.00

AAA

BBB

100000.00 .00

13

NUMERO DE SUBFUENTES EN FUENTES 1 1 1 1 2 1 1 2 2 2 (CONTINUACION DE SUBFUENTES)

1 1 1

FUENTE

L/S

COEF

M0

M1

BETA

TASA/AN

PROF.

1

0

0.50

3.0

8.00

1.1600

7.2200

30.0000

2

0

0.50

3.0

8.00

1.1600

7.2200

60.0000

3

0

0.50

3.0

8.20

1.1900

3.8000

40.0000

4

0

0.50

3.0

8.20

1.1900

3.8000

60.0000

5

0

1.00

3.0

8.20

1.2000

4.7000

60.0000

6

0

1.00

3.0

7.20

0.8500

1.4400

100.0000

7

0

1.00

3.0

7.20

1.5500

3.0500

115.0000

8

0

0.33

3.0

7.50

1.2100

5.6100

90.0000

9

0

0.33

3.0

7.50

1.2100

5.6100

125.0000

10

0

0.33

3.0

7.50

1.2100

5.6100

160.0000

11

0

0.50

3.0

7.00

1.1200

2.7900

120.0000

12

0

0.50

3.0

7.00

1.1200

2.7000

160.0000

13

0

1.00

3.0

7.50

0.7500

0.6100

610.0000

0

0.00

0.00

0.00

0.0000

0.0000

0.0000

(SISM. FONDO)

RESULTADOS PARA LUGAR INTENSIDAD:

2.30

-78.68

4.61 5.52

-8.53

5.99

6.21

6.40

6.55

6.68

6.80

6.91

ANTILOG(INTENSIDAD): 9.97 100.48 249.64 399.41 497.70 601.85 699.24 796.32 897.85 1002.25 TOD. FUENTES E(NO/A¥O): 0.277E+01

0.710E-01 0.104E-01 0.315E-02 0.170E-02

0.966E-03 0.604E-03 0.395E-03 EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

0.263E-03

0.179E-03 Pág. 16 de 77

TODAS FUENTES RIESGO: 0.938E+00 0.685E-01 0.103E-01 0.314E-02 0.965E-03

RIESGOS:

0.03330

INTENSIDAD:

0.604E-03

0.02000

0.01000

5.20

5.53

5.81

181.68

252.84

4.96

ANTILOG(INTENSIDAD): 142.18

ESTRUCTURA PUENTE CHAO

0.395E-03 0.263E-03

0.00500

0.00250 6.07

332.49

0.170E-02 0.179E-03

0.00211 6.13

433.47

0.00105 6.37

460.55

585.03

Período de Retorno / Aceleración (g) 30

50

100

200

475

1000

5000

0.15

0.19

0.26

0.36

0.44

0.47

0.59

Para efectos del diseño, consideramos una vida útil de 100 años con la probabilidad de ser excedida en un 10%, por lo que utilizando las relaciones propuestas se determina un período de retorno de 1000 años. Es usual considerar una aceleración efectiva en vez del instrumental pico, del orden del 25 al 30% más baja. Por lo tanto, la aceleración efectiva será de 0.35g. El coeficiente sísmico para el diseño estará expresado en términos del período de la estructura y del período predominante del suelo. La repuesta estructural de las obras de ingeniería derivada por métodos espectrales deberá considerar a partir de los valores de aceleración propuestos la amplificación estructural y las reducciones por ductilidad, amortiguamiento y los coeficientes de seguridad que emplearán en el diseño. Los valores presentados corresponden a suelo firme y no reflejan la ampliación del suelo.

Del análisis de peligro sísmico, se determina los siguientes valores de diseño: •

Aceleración de diseño:

0.47 g

•

Aceleración Efectiva de diseño:

0.35 g


Pág. 17 de 77

En el caso de utilizarse en el diseño de taludes y obras de retención el método pseudo estático, se recomienda el valor de ∝ = 0.23 g. En la zona de puentes y pontones se considera un rango de ∝ = 0.16 -0.23 g, según lo determine especialista en estructuras. 2.7.

GEODINAMICA EXTERNA

De los procesos Físico – Geológicos Contemporáneos de Geodinámica externa, la mayor actividad corresponde a los procesos de erosión e inundación de las zonas depresivas durante los períodos extraordinarios de lluvias, relacionadas con el fenómeno “El Niño”, así como la deposición de depósitos de arenas eólicas transportadas de Sur a Norte, con ciertas variaciones en el vector dirección.

Los factores que influyen en los fenómenos geológicos mencionados son: las precipitaciones pluviales, filtraciones y la erosión de las aguas pluviales y la acción geológica de las aguas del río Chao y las quebradas que bifurcan de las zonas altas hacia el río en mención.

Los fenómenos de geodinámica externa afectan en general al área de estudio y zonas adyacentes en épocas de intensas precipitaciones pluviales; siendo el principal de ellos la inundación, y afectaran eventualmente las instalaciones durante los periodos de ocurrencia de los mismos, caso del fenómeno “El Niño” que es de carácter cíclico y de periodo de recurrencia de 8 a 10 años de promedio; aunque no siempre de la misma intensidad por lo que en el diseño debe considerarse un drenaje adecuado. Un segundo fenómeno pero de carácter secundario es el de migración de arenas eólicas que casi no afectan al área de estudio. 2.8.

ANALISIS DE LICUACION DE ARENAS

En suelos granulares, particularmente arenosos las vibraciones sísmicas pueden manifestarse mediante un fenómeno denominado licuefacción, el cual consiste en la pérdida momentánea de la resistencia al corte de los suelos granulares, como consecuencia de la presión de poros que se genera en el agua contenida en ellos originada por una vibración violenta. Esta pérdida de resistencia del suelo se manifiesta en grandes asentamientos que ocurren durante el sismo ó inmediatamente después de éste. Sin embargo, para que un


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suelo granular, en presencia de un sismo, sea susceptible a licuar debe presentar simultáneamente las características siguientes (Seed and Idriss):



Debe estar constituido por arena fina a arena fina limosa.



Debe encontrarse sumergida (napa freática).



Su densidad relativa debe ser baja.

Existen diversos antecedentes que dan muestra de la ocurrencia de licuefacción (licuación) en la zona noroeste del Perú. Un claro ejemplo es el caso del terremoto que afectó a la ciudad de Chimbote el 31 de mayo de 1970, el cual trajo consigo el proceso de licuación en los suelos de la zona. Se observaron grietas sobre el terreno que afectaron las estructuras. La zona central de Chimbote era evidentemente un área de licuación de suelos y de densificación diferencial. En Chimbote, Casma y a lo largo de la Carretera Panamericana se notó en la superficie, subsidencia del terreno debido a la licuación. La siguiente ilustración muestra las diversas áreas de licuación en los suelos del Perú


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MAPA DE LICUACIÓN DE SUELOS EN EL PERÚ 222222

METODOLOGÍA DE CÁLCULO

El procedimiento empleado consiste en comparar la resistencia sísmica promedio a la licuefacción del depósito con la carga cíclica promedio impuesta por el sismo. Se utilizan los resultados del ensayo de penetración estándar SPT para evaluar la resistencia cíclica promedio del terreno a la licuefacción.

El número de golpes N obtenido del ensayo de penetración estándar SPT, debe corregirse por esfuerzo efectivo de sobrecarga, contenido de finos y eficiencia de ejecución del ensayo (en este caso se asume que el ensayo se realizó con un 60% de eficiencia). De este modo se obtiene el valor N corregido (N1) La manera de obtener el esfuerzo de corte máximo es la propuesta por Seed and Idris (1971) la cual considera al suelo como un bloque rígido, en donde la carga sísmica actúa en la base de la columna de suelo y la onda de corte se propaga hasta la superficie


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del terreno, por lo tanto los esfuerzos máximos de corte en la columna de suelo se definen como:

(Ecuación 1)

Donde: (τ max)r = Esfuerzo de corte máximo para un cuerpo rígido σ0

= Presión total

amax

= Aceleración máxima en la superficie del terreno

g

= Aceleración de gravedad

Dado que el suelo tiene la capacidad de deformarse, debe introducirse un factor de reducción para obtener el esfuerzo de corte máximo para un cuerpo deformable, de este modo se obtiene: (Ecuación 2)

Reemplazando la ecuación 2 en la ecuación 1, se tiene que:

(Ecuación 3) Donde: (τ max)d = Esfuerzo de corte máximo para un cuerpo deformable rd

= Coeficiente de reducción de esfuerzos para cuerpo deformable

Blake (1996) propuso la siguiente expresión para obtener el coeficiente rd:

(Ecuación 4)

Donde:


Pág. 21 de 77

z

= Profundidad de interés en metros.

Para propósitos prácticos, se recomienda utilizar la siguiente expresión que representa el esfuerzo de corte promedio:

(Ecuación 5)

Se define la razón cíclica de tensiones, en donde se relaciona el esfuerzo de corte promedio con la tensión efectiva vertical:

(Ecuación 6)

Otra variable necesaria para definir la susceptibilidad ante el fenómeno de licuefacción es la razón de resistencia cíclica (CRR). Rauch (1998) propuso la siguiente expresión para obtener CRR para una magnitud sísmica de 7.5. Es posible determinar CRR para otros valores de magnitud aplicando los factores de modificación pertinentes

(Ecuación 7)

Luego se determina el factor de seguridad ante un posible fenómeno de licuefacción como la relación entre CRR y CSR

(Ecuación 8)

222222

MEDIDAS DE MITIGACIÓN

Vibroflotación o vibrocompactación


Pág. 22 de 77

Método de mejoramiento de suelos granulares (arenas o gravas) con un contenido de finos (porción que pasa el tamiz # 200) inferior a un 15 a 20 %. En resumen, el método consiste en introducir un tubo por vibración horizontal en el terreno granular. La vibración induce un reacomodamiento de los granos del suelo, aumentando la densidad. Este tratamiento se realiza por puntos formando una malla generalmente triangular, de forma que el radio de acción de cada punto alcance para tratar toda la masa de suelo. El procedimiento se lleva a cabo mediante un vibrador alojado en la punta inferior de un tubo de diámetro 30 a 40 cm, el cual pende de una grúa. Este vibrador funciona mediante un excéntrico que rota a altas rpm accionado eléctrica o hidráulicamente. Se alcanzan amplitudes de vibración desde 5 a 40 mm y frecuencias de 1800 a 3000 rpm. Suplementariamente a la vibración, su efecto se refuerza mediante aletas en la punta y la inyección de agua con alto caudal (hasta 30 litros por segundo) y presión máxima de 10 bares. La secuencia de ejecución es la siguiente: •

Hinca del vibrador hasta la profundidad máxima del tratamiento.

•

Compactación por retiro en etapas del vibrador.

•

Relleno con material de aporte (puede ser el mismo del sitio tratado o externo).

•

Repetición de las tareas 1 a 3 en todos los puntos de la malla seleccionada

•

Compactación superficial sobre todo el terreno tratado.

Datos importantes del método a tener en consideración: •

Mejoras típicas en depósitos granulares sueltos:

•

El módulo de deformación es aumentado en más de tres veces.

•

La permeabilidad se reduce en un factor 10 o más.

•

El ángulo de fricción se incrementa al menos en 5°.

Ventajas EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

Pág. 23 de 77

•

Funciona bien en caso de napas altas

•

El plazo de ejecución es mucho más breve que cualquier otro método de mejora del

suelo. •

No es necesario realizar cambios de suelos con los inconvenientes ambientales que

ello implica. •

Se puede usar sin problemas al lado de estructuras existentes.

•

No produce ondas dinámicas que pueden provocar daños en estructuras cercanas.

ESQUEMA DE PROCEDIMIENTO DE VIBROCOMPACTACIÓN Se puede afirmar que los suelos de fundación son Gravas mal gradadas, con matriz arenosa de grano grueso a medio, de compacidad media a densa con inclusiones de fragmentos de roca del tamaño de guijarros, cantos rodados y bloques de diferente tamaño, profundidad del nivel freático a 0.90m. (ver cuadro de calicatas) y actualmente no se presentan sismos de grado VII y que nos permite considerar como terrenos de regular estabilidad, por lo que es poco probable que ocurran fenómenos de licuación de arenas ante un sismo de gran magnitud.

3.

PERFORACIONES Y ENSAYOS GEOTÉCNICOS EN LOS SONDEOS El programa de perforaciones ejecutadas desde 21/06/09 hasta 30/06/09 es de

75.00m. distribuidos en tres (03) sondajes diamantinos en cada estribo correspondiente derecho e izquierdo y pilar central de 25.00m, cada uno.


Pág. 24 de 77

Las líneas de perforación utilizadas fueron las siguientes: DIÁMETRO DE

DIÁMETRO DE

SONDEO

TESTIGOS

(mm)

(mm)

HW

117.00

102.00

HQ

95.60

77.00

NQ

75.60

59.00

LINEA

Las brocas utilizadas en las perforaciones de diamantes impregnadas marca Boyles Bros. Como fluido de perforación se utilizó solamente agua proporcionada por el río Chao. El método empleado en los sondeos, fue el rotativo con recuperación continua de testigos, es decir, aquel que atraviesa los materiales cortándolos por medio de la acción giratoria de una broca de diamantes a alta velocidad y a presiones adecuadas al tipo de suelo o roca a perforarse. Durante la perforación de los materiales sueltos ya sea suelo o roca alterada se uso revestimiento o casing (línea HW), para evitar derrumbes de la pared del sondeo. El tiempo aproximado de duración de las perforaciones en cada uno de los sondeos es variado de acuerdo a cada longitud de los sondeos, ejecutados en jornadas de 12 horas por turno, siendo el avance promedio diario de 5.00m. a 6.00m. respectivamente dependiendo de la cantidad de ensayos y las dificultades en el traslado de un punto de sondeo a otro y las condiciones del clima.

El total de perforación realizada se resume en el cuadro siguiente:

SONDEO

UBICACION

LONGITUD DE

NIVEL

PERFORACIÓN

FREÁTICO

(m)

(m)

S – 01

Estribo Derecho

25.00

0.00

S – 02

Pilar Central

25.00

0.00

S – 03

Estribo Izquierdo

25.00

0.00

Las incidencias ocurridas durante la perforación, tales como el nivel freático, retorno de agua de perforación, color de agua, capacidad de infiltración de los suelos y rocas etc. La EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

Pág. 25 de 77

descripción del tipo, naturaleza y de las características geomecánicas de los suelos y rocas encontradas,

así

como

los

porcentajes

de

recuperación

son

indicados

en

los

correspondientes registros de perforación.

3.1.

INFORMACION GENERAL DE LOS SONDAJES

S – 01 Puente

:

CHAO

Ubicación

:

Estribo Derecho.

Profundidad perforada

:

25.00 m.

Inclinación del sondeo

:

90°

Inicio de perforación

:

21-06-09

Fin de perforación

:

23-06-09

Longitud de tramo de suelo

:

25.00 m

Longitud de tramo de roca

:

0.00 m

Revestimiento

:

16.40m

Perforación HQ

:

25.00m

Puente

:

CHAO

Ubicación

:

Pilar Central


:

25.00 m.


:

90°


:

24-06-09

Fin de perforación

:

27-06-09


:

25.00 m


:

0.00 m

S – 02


Pág. 26 de 77

Revestimiento

:

10.35m

Perforación HQ

:

14.15m

Perforación NQ

:

25.00m

Puente

:

CHAO

Ubicación

:

Estribo Izquierdo.


:

25.00 m.


:

90°


:

27-06-09

Fin de perforación

:

30-06-09


:

25.00 m


:

0.00 m

Revestimiento

:

9.75m

Perforación HQ

:

13.65m

Perforación NQ

:

25.00m

S – 03

3.2.

DESCRIPCION DE LOS SONDEOS

SONDEO S – 01 DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA Arena limosa, de baja plasticidad, consistencia blanda, color

0.00

0.30

marrón, con algunas gravas finas, subredondeadas, muy húmedas a saturadas. Arena mal gradada, de grano fino, color grisáceo, húmedas a

0.30

1.30

saturadas, de compacidad suave. Presenta gravas finas, subredondeadas a subangulosas, en bajo porcentaje.

1.30

1.50

Arcilla arenosa, de color verde oscuro, de baja a mediana plasticidad, consistencia media, muy húmeda a saturada.


Pág. 27 de 77

DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA Presenta

algunas

gravas

finas,

subredondeadas

a

subangulosas. Arena mal gradada, de grano fino a medio, compacidad 1.50

3.00

media a densa. Presenta algunas gravas medias de formas subangulosas a angulosas, moderadamente húmedo a muy húmedo. Gravas mal gradadas de grano medio, polimicticas, de formas subangulosas a angulosas, densas a muy densas. Se

3.00

5.60

observan algunos fragmentos de roca de origen volcánico, tipo granito, color gris blanquecino, andesita color verduzco, del tamaño de guijarros y cantos rodados. Gravas bien gradadas, subredondeadas, subangulosas, de compacidad densa a muy densa. Tamaño máximo de la

5.60

10.10

grava 2½". Presenta fragmentos de roca de origen volcánico del tamaño de guijarros y cantos rodados, de tonalidades grises a gris verdosas. Fragmentos de roca de origen volcánico, tipo granito, de

10.10

11.15

color gris claro a gris blanquecino. Presenta rellenos de limos en las fracturas. Gravas mal gradadas, de grano medio a grueso, de formas subangulosas

11.15

12.30

a

subredondeadas.

Gravas

de

origen

volcánico, tonalidades verdes, rosáceas, grises violáceos, muy densos. Se observan algunos fragmentos de roca del tamaño de guijarros.

12.30

13.00

Gravas ligeramente limosas, de grano medio, subredondeado a subangulosa, muy densas, de color rojizo. Gravas bien gradadas de color gris claro, gris verdoso,

13.00

17.25

rojizas,

negruzcas,

de

forma

subangulosas

a

subredondeadas, de compacidad densa a muy densa. Presenta fragmentos de roca del tamaño de guijarros.

17.25

17.55

Gravas con arcillas de baja plasticidad, color marrón negruzco, de forma angulosa, grano medio, muy densas.


Pág. 28 de 77

DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA Presenta algunas oxidaciones ferruginosas. Grava ligeramente limosa, no plástica, grano medio a grueso,

17.55

19.60

forma subangulosa a angulosa, presenta varios fragmentos de rocas del tamaño de guijarros y cantos rodados. Gravas mal gradadas, de color gris verdoso, de forma

19.60

21.25

subangulosa a subredondeada, de compacidad muy densa, de grano fino a medio. Gravas ligeramente arcillosas, de color beige, de mediana

21.25

21.90

plasticidad, muy densas, presenta oxidaciones en los planos de juntas. Gravas de color verde negruzco, posible zona acuífera, de

21.90

24.60

forma subredondeada a subangular, muy densa, de grano medio a grueso, tamaño máx. 2½" de espesor. Las gravas presentan hongos y oquedades de 2mm de espesor.

24.60

25.00

Gravas

ligeramente

limosas,

no

plásticas.

Presentan

fragmentos de roca de tamaño de guijarros.

SONDEO S – 02 DE

A

0.00

1.20

DESCRIPCION LITOLOGICA Arena mal gradada, de grano medio a grueso, de color gris oscuro, de compacidad suelta, saturada. Gravas

de

grano

grueso,

de

formas

angulosas

a

subangulosas, de compacidad densa a muy densa. Se 1.20

2.65

observan algunos fragmentos de roca del tamaño de guijarros, los cuales presentan oxidaciones ferruginosas, tamaño máximo de las gravas 2 ¼ " de espesor.


Pág. 29 de 77

DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA Grava mal gradada, de grano medio a fino, de formas

2.65

4.30

angulosas a subangulosas, de color gris verduzco, de compacidad

densa

a

muy

densa.

Presenta

algunos

fragmentos de roca del tamaño de guijarros. Gravas 4.30

5.30

mal

gradadas,

de

grano

grueso,

de

forma

subangulosa a angulosa, de color rojizo. Se observan intercalaciones de guijarros oxidados. Gravas bien gradadas, de forma angulosa y subangulosa, de

5.30

13.00

tonalidades grises, gris verdosas, violáceas, de compacidad muy densa, polimicticas. Presenta varios fragmentos de roca del tamaño de guijarros y cantos rodados. Gravas mal gradadas con arenas de grano fino, de color

13.00

13.50

grisáceo, de compacidad densa a muy densa, de formas subangulosas, muy húmedas. Mezcla de arena mal gradada con arena limosa, de grano

13.50

14.40

fino a medio, no plástico, muy húmedas, presentan gravas finas a gruesas. Grava mal gradada de forma subangular a angular, de grano

14.40

15.75

medio, de tamaño máximo de 2½" de espesor, de color marrón grisáceo. Grava limosa de compacidad densa a muy densa, de grano

15.75

16.50

medio, de color grisáceo, de formas subredondeadas y subangulosas.

16.50

16.95

16.95

19.50

Arena limosa, de grano fino a medio, de compacidad densa, de color grisáceo, no plásticas, muy húmedas. Mezcla de arena mal gradada con arena limosa, no plásticas, de compacidad media, muy húmeda, de grano medio a fino. Arena limosa, de grano fino a medio en menor porcentaje, no

19.50

20.65

plásticas, de compacidad media a densa, muy húmedas a saturadas.

20.65

21.80

Gravas arenosas mal gradadas, de forma subredondeada a


Pág. 30 de 77

DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA subangulosa, de color gris blanquecino, de grano medio a fino, de compacidad densa. Arena de grano medio, ligeramente húmedas. Gravas

21.80

23.50

mal

gradadas,

de

forma

subangulosa

a

subredondeada, de color gris blanquecino, de compacidad densa, polimicticas. Se observan fragmentos de roca del tamaño de guijarros.

23.50

24.05

Gravas mal gradadas, de formas subangulosas, de color gris blanquecino, con presencia de arena. Gravas arenosas, mal gradadas, de formas subangulosas a

24.05

25.00

subredondeadas, de color grisáceo, de compacidad densa a muy densa. Gravas de grano medio a fino. Arena de grano fino, ligeramente húmeda.

SONDEO S – 03 DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA Arenas con gravas de grano medio a grueso, de color gris

0.00

0.90

oscuro, de compacidad densa a muy densa. Gravas de formas subangulosas a subredondeadas, de tamaño máximo de 2 ½" de espesor, saturadas. Gravas mal gradadas, de formas subangulosas a angulosas,

0.90

1.25

presencia de arenas limosas, no plásticas, de color gris verdoso. Gravas de grano medio a grueso de tamaño máximo de 2 ½ " de espesor. Gravas

1.25

2.00

bien

gradadas,

de

compacidad

muy

densa,

polimicticas, de color gris verdoso a gris blanquecino, de forma subangulosa a subredondeada, de grano medio a fino,


Pág. 31 de 77

DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA de tamaño máximo 2 ½" de espesor. Gravas mal gradadas, de grano medio a grueso, forma

2.00

2.30

subangulosa

a angulosa,

de color

gris

verdoso,

de

compacidad muy densa. Grava bien gradada, de tamaño máximo 2½" de espesor, de color gris claro a gris oscuro y gris verdoso, de formas 2.30

7.30

subangulosas

a

angulosas

y

subredondeadas,

de

compacidad densa a muy densa, presenta fragmentos de roca del tamaño de guijarros. Grava bien gradada, de color gris blanquecino, angulosas, 7.30

7.90

compacidad muy densa, presencia de fragmentos de roca del tamaño de guijarros.

7.90

9.00

Fragmento de roca del tamaño de guijarros con algunas gravas de color gris verdoso, de forma subangulosa. Grava

9.00

11.50

bien

gradada,

de

color

gris

blanquecino,

de

compacidad muy densa, presenta fragmentos de roca del tamaño de guijarros y cantos rodados.

11.50

12.00

Arena arcillosa, de color beige, húmeda a muy húmeda, de grano fino, compacidad media a densa. Arena ligeramente limosa, de grano medio a fino, color

12.00

13.25

marrón grisáceo, de compacidad media a densa, húmeda a muy húmeda. Mezcla de arenas limosas con arenas arcillosas, de baja a

13.25

13.62

mediana plasticidad, arena de grano medio a fino, de compacidad muy densa.

13.62

14.60

14.60

15.30

15.30

16.25

Arena ligeramente limosa, no plástica, de color marrón grisáceo, de compacidad muy densa. Arena arcillosa ligeramente plástica, de color marrón rojizo, de de compacidad muy densa. Arena limosa, de grano fino, de compacidad densa, muy húmeda a saturada.


Pág. 32 de 77

DE

A

16.25

16.50

16.50

18.00

18.00

18.19

18.19

21.85

DESCRIPCION LITOLOGICA Bolonería del tamaño de guijarros, tipo granito, de color gris blanquecino. Arena limosa de grano medio a fino, de compacidad media a densa, no plástica. Grava limosa de grano fino, subredondeada a subangulosa, muy húmeda a saturada. Arena limosa de grano medio a fino, de compacidad muy densa, de baja a nula plasticidad, muy húmeda a saturada. Gravas de grano grueso a medio, de color gris claro a gris

21.85

23.45

verdoso, de compacidad muy densa. Grava de arenisca micácea.

23.45

24.35

24.35

25.00

3.3.

Gravas mal gradadas, de grano medio, de color gris claro a gris oscuro, subredondeada a subangulosa. Arena de grano fino con presencia de gravas de grano medio a fino, de color gris rojizo, húmeda.

PORCENTAJE DE RECUPERACION DE TESTIGOS

La recuperación de los suelos y rocas encontrados, fue lo mas completa posible. A continuación se resume el porcentaje de recuperación por tramos de perforación en cada uno de los sondeos. El porcentaje de recuperación se define como:

Tasa de Recuperación % =

Longitud del núcleo recuperado Longitud teórica del núcleo recortado


Pág. 33 de 77

PUENTE CHAO S-01 E.D. PROFUNDIDAD

PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

(m.)

(%)

DE

HASTA

0.00

0.60

0.60

0.56

93

0.60

1.20

0.60

0.50

83

1.20

1.50

0.30

0.30

100

1.50

1.95

0.45

0.30

67

1.95

2.45

0.50

0.50

100

2.45

2.70

0.25

0.25

100

2.70

3.00

0.30

0.25

83

3.00

3.03

3.03

3.23

0.20

0.20

100

3.23

3.43

0.20

0.20

100

3.43

3.70

0.27

0.20

74

3.70

3.95

0.25

0.20

80

3.95

4.50

0.55

0.45

82

4.50

4.60

4.60

5.05

0.45

0.45

100

5.05

5.35

0.30

0.25

83

5.35

5.65

0.30

0.25

83

5.65

6.00

0.35

0.30

86

6.00

6.45

6.45

6.65

0.20

0.20

100

6.65

7.00

0.35

0.30

86

7.00

7.15

0.15

0.15

100

7.15

7.65

0.50

0.40

80

7.65

8.05

0.40

0.30

75

8.05

8.90

0.85

0.70

82

8.90

9.40

0.50

0.40

80

CONO PECK

CONO PECK

CONO PECK


Pág. 34 de 77


PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

(m.)

(%)

DE

HASTA

9.40

9.90

0.50

0.40

80

9.90

10.50

0.60

0.50

83

10.50

10.95

0.45

0.35

78

10.95

11.40

0.45

0.35

78

11.40

11.80

0.40

0.30

75

11.80

12.20

0.40

0.30

75

12.20

12.60

0.40

0.30

75

12.60

13.00

0.40

0.25

62

13.00

13.60

0.60

0.40

67

13.60

14.30

0.70

0.60

86

14.30

14.85

0.55

0.35

64

14.85

15.25

0.40

0.30

75

15.25

15.75

0.50

0.30

60

15.75

16.25

0.50

0.35

70

16.25

16.65

0.40

0.30

75

16.65

16.95

0.30

0.20

67

16.95

17.55

0.60

0.50

83

17.55

18.15

0.60

0.50

83

18.15

18.65

0.50

0.40

80

18.65

19.15

0.50

0.35

70

19.15

19.60

0.45

0.30

67

19.60

20.10

0.50

0.40

80

20.10

20.50

0.40

0.30

75

20.50

20.90

0.40

0.25

63

20.90

21.20

0.30

0.20

67

21.20

21.60

0.40

0.25

62


Pág. 35 de 77


PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

(m.)

(%)

DE

HASTA

21.60

21.90

0.30

0.10

33

21.90

22.30

0.40

0.30

75

22.30

23.00

0.70

0.50

71

23.00

23.50

0.50

0.40

80

23.50

24.20

0.70

0.50

71

24.20

24.60

0.40

0.30

75

24.60

25.00

0.40

0.30

75

PUENTE CHAO S-02 P.C. PROFUNDIDAD

PERFORADO

RECUPERADO (m.)

RECUPERACION (%)

DE

HASTA

0.00

0.50

0.50

0.40

80

0.50

0.90

0.40

0.25

63

0.90

1.20

0.30

0.25

83

1.20

1.50

0.30

0.25

83

1.50

1.75

1.75

2.05

0.30

0.20

67

2.05

2.55

0.50

0.30

60

2.55

3.00

0.45

0.35

78

3.00

3.25

3.25

3.65

0.40

0.30

75

3.65

3.95

0.30

0.20

67

3.95

4.30

0.35

0.30

86

4.30

4.50

0.20

0.20

100

CONO PECK

CONO PECK


Pág. 36 de 77


PERFORADO

RECUPERADO (m.)

RECUPERACION (%)

DE

HASTA

4.50

4.60

4.60

4.90

0.30

0.25

83

4.90

5.30

0.40

0.25

63

5.30

5.90

0.60

0.45

75

5.90

6.00

0.10

0.10

100

6.00

6.25

6.25

6.50

0.25

0.15

60

6.50

7.05

0.55

0.40

73

7.05

7.30

0.25

0.25

100

7.30

7.50

0.20

0.15

75

7.50

7.70

7.70

8.10

0.40

0.25

63

8.10

8.55

0.45

0.30

67

8.55

9.00

0.45

0.40

89

9.00

9.23

9.23

9.70

0.47

0.30

64

9.70

10.15

0.45

0.30

67

10.15

10.40

0.25

0.20

80

10.40

10.50

0.10

0.10

100

10.50

10.55

10.55

10.90

0.35

0.35

100

10.90

11.15

0.25

0.20

80

11.15

11.50

0.35

0.30

86

11.50

11.75

0.25

0.20

80

11.75

12.00

0.25

0.25

100

12.00

12.03

CONO PECK

CONO PECK

CONO PECK

CONO PECK

CONO PECK

CONO PECK


Pág. 37 de 77


PERFORADO

RECUPERADO (m.)

RECUPERACION (%)

DE

HASTA

12.03

12.15

0.12

0.10

83

12.15

12.55

0.40

0.33

82

12.55

13.10

0.55

0.47

85

13.10

13.50

0.40

0.33

82

13.50

13.95

0.45

0.30

67

13.95

14.40

0.45

0.36

80

14.40

15.00

0.60

0.35

58

15.00

15.45

15.45

15.75

0.30

0.20

67

15.75

16.10

0.35

0.20

57

16.10

16.50

0.40

0.30

75

16.50

16.95

0.45

0.25

56

16.95

17.45

0.50

0.40

80

17.45

17.75

0.30

0.25

83

17.75

18.00

0.25

0.20

80

18.00

18.45

0.45

0.25

56

18.45

19.10

0.65

0.50

77

19.10

19.50

0.40

0.40

100

19.50

19.95

0.45

0.35

78

19.95

20.40

0.45

0.38

84

20.40

20.65

0.25

0.23

92

20.65

21.00

0.35

0.30

86

21.00

21.13

21.13

21.73

0.60

0.50

83

21.73

22.50

0.77

0.58

75

22.50

22.60

CONO PECK

CONO PECK

CONO PECK


Pág. 38 de 77


PERFORADO

RECUPERADO (m.)

RECUPERACION (%)

DE

HASTA

22.60

23.10

0.50

0.40

80

23.10

23.50

0.40

0.30

75

23.50

24.00

0.50

0.30

60

24.00

24.05

24.05

24.55

0.50

0.4

80

24.05

25.00

0.45

0.45

100

CONO PECK

PUENTE CHAO S-03 E.I. PROFUNDIDAD

PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

(m.)

(%)

DE

HASTA

0.00

0.60

0.60

0.55

92

0.60

1.25

0.65

0.60

92

1.25

1.50

0.25

0.25

100

1.50

1.55

1.55

1.90

0.35

0.25

71

1.90

2.30

0.40

0.35

88

2.30

2.70

0.40

0.35

87

2.70

3.00

0.30

0.23

77

3.00

3.26

3.26

3.80

0.54

0.45

83

3.80

4.30

0.50

0.43

86

4.30

4.50

0.20

0.18

90

4.50

4.62

4.62

5.10

CO

CONO PECK : 21NO PECK # 1 : 50/5 cm

CONO PECK # 2 CONO PECK : 21/15 cm 50/11cm

CONO PE CONO PECK CK # 3 : 50/12 cm 0.48

0.40


83

Pág. 39 de 77


PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

(m.)

(%)

DE

HASTA

5.10

5.40

0.30

0.25

83

5.40

5.75

0.35

0.32

91

5.75

6.00

0.25

0.25

100

6.00

6.07

6.07

6.55

0.48

0.38

79

6.55

6.90

0.35

0.27

77

6.90

7.25

0.35

0.3

86

7.25

7.50

0.25

0.21

84

7.50

7.59

7.59

8.00

0.41

0.31

76

8.00

8.25

0.25

0.13

52

8.25

8.55

0.30

0.19

63

8.55

9.00

0.45

0.36

80

9.00

9.10

9.10

9.35

0.25

0.18

72

9.35

9.70

0.35

0.22

63

9.70

9.95

0.25

0.17

68

9.95

10.50

0.55

0.37

67

10.50

10.63

10.63

11.10

0.47

0.39

83

11.10

11.50

0.40

0.24

60

11.50

12.00

0.50

0.37

74

12.00

12.45

0.45

0.25

56

12.45

13.00

0.55

0.45

82

13.00

13.25

0.25

0.17

68

13.25

13.50

0.25

0.20

80

13.50

13.62

0.12

0.11

92

CONO PEC CONO PECK K # 4 : 50/7 cm

CONO CONO PECK PECK #5 : 50/9 cm

CONO P CONO PECK ECK # 6: 50/10 cm

CONO CONO PECK PECK # 7 : 50/13 cm


Pág. 40 de 77


PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

(m.)

(%)

DE

HASTA

13.62

14.10

0.48

0.45

94

14.10

14.60

0.50

0.36

72

14.60

15.00

0.40

0.29

72

15.00

15.04

15.04

15.30

0.26

0.24

92

15.30

15.80

0.50

0.46

92

15.80

16.05

0.25

0.23

92

16.05

16.20

0.15

0.13

87

16.20

16.50

0.30

0.28

93

16.50

16.56

16.56

17.00

0.44

0.30

68

17.00

17.55

0.55

0.49

89

17.55

18.00

0.45

0.40

89

18.00

18.19

0.19

0.19

100

18.19

18.60

0.41

0.38

93

18.60

18.85

0.25

0.22

88

18.85

19.30

0.45

0.40

89

19.30

19.50

0.20

0.17

85

19.50

19.76

0.26

0.26

100

19.76

20.10

0.34

0.30

88

20.10

20.55

0.45

0.42

93

20.55

20.80

0.25

0.19

76

20.80

21.00

0.20

0.17

85

21.00

21.45

0.45

0.28

62

21.45

21.80

0.35

0.25

71

CONO PECK



Pág. 41 de 77


PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

(m.)

(%)

DE

HASTA

21.80

22.05

0.25

0.16

64

22.05

22.50

0.45

0.13

29

22.50

22.61

22.61

22.85

0.24

0.15

62

22.85

23.05

0.20

0.08

40

23.05

23.55

0.50

0.20

40

23.55

24.00

0.45

0.26

58

24.00

24.10

24.10

24.35

0.25

0.13

52

24.35

25.00

0.65

0.45

69

3.4.


CONO PECK CONO PECK # 10 : 50/10 cm

EXCAVACION DE CALICATAS

Con el objeto de ubicar los puntos de excavación de las calicatas, el Ingeniero residente de ESONDI SA realizó un reconocimiento del terreno; determinando la construcción de Tres (03) calicatas, con una sección de 1.00m. x 1.50m. x 4.00m. de profundidad, ubicadas en las áreas de interés.

EXCAVACION DE CALICATAS CALICATA

UBICACION

PROFUNDIDAD


NIVEL Pág. 42 de 77

Nº

(m.)

FREATICO (m.)

1

Estribo Derecho (S – 01)

4.00

1.00

2

Pilar Central (S – 02)

4.00

0.90

3

Estribo Izquierda (S – 03)

4.00

1.20

222222

DESCRIPCION DE CALICATAS

Con la información obtenida mediante los análisis granulométricos, los límites de Atterberg y observando los perfiles estratigráficos de campo de las 03 calicatas, se obtuvieron la siguiente descripción, tomando en cuenta el nivel de la rasante actual del terreno que existe como relleno.

CALICATA Nº 1

DE

A

0.00

0.15

0.15

0.35

0.35

1.20

DESCRIPCION LITOLOGICA Terreno de cultivo, presencia de plantas gramíneas. Arena limosa, color beige de grano fino, consistencia blanda, no plástica, saturada. Arena mal gradada, de grano medio a grueso, compacidad suelta, de color grisáceo. Gravas mal gradadas de grano grueso con arenas, de formas

1.20

4.00

subangulosas a subredondeadas, compacidad densa, se observan fragmentos de roca del tamaño de guijarros, cantos rodados y bolonería de origen volcánico y sedimentario.

CALICATA Nº 2 DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA

0.00

0.15

Material de relleno constituido por turba de color negruzco, se observa algunas bolsas plásticas y raíces delgadas. (olor


Pág. 43 de 77

fétido) 0.15

0.50

0.50

0.90

Arenas ligeramente limosas, no plásticas, color marrón a verde claro, saturadas. Arenas mal gradadas, de grano grueso a medio, compacidad suelta a media, saturada. Grava mal gradada de grano grueso a medio en menor

0.90

4.00

porcentaje, de formas subredondeadas a subangulosas, de compacidad densa, muy húmeda. Presenta arena de grano medio a grueso.

CALICATA Nº 3

DE

A

DESCRIPCION LITOLOGICA Material de relleno conformado por turba, se observan raíces

0.00

0.10

gramíneas, cañas, bolsas plásticas, color de la turba marrón negruzco. Gravas mal gradadas con arenas. Gravas gruesas a medias,

0.10

0.30

subangulosas a subredondeadas, compacidad densa. Se observan fragmentos de roca del tamaño de guijarros, cantos rodados y bolonería de origen volcánico y sedimentario. Mezcla de gravas mal gradadas con arena y gravas bien gradadas, de formas subangulosas a subredondeadas,

0.30

4.00

compacidad densa a muy densa, muy húmedas a saturadas. Se observan fragmentos de roca del tamaño de guijarros, cantos

rodados

y

bolonería

de

origen

volcánico

y

sedimentario.

222222 SUCS).

MUESTREO DE SUELOS ALTERADOS E INALTERADOS (según

En las calicatas excavadas se realizó el muestreo de los horizontes estratigráficos y su correspondiente descripción. Así mismo se procedió a la obtención de muestras EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

Pág. 44 de 77

disturbadas, siguiendo las normas por la American Society for Testing Materials (ASTM), para los ensayos de análisis granulométricos, humedad natural, límites de Atterberg y análisis químicos. Posteriormente se realizó la descripción litológica

de los diferentes

horizontes.

222222

ENSAYOS DE LABORATORIO

La toma de muestras disturbadas se realizó para cada horizonte, para ensayos de humedad natural, granulometría, límites de Atterberg, con sus respectivas Normas que ha continuación se detallan: -

Humedad Natural.

-

Análisis granulométrico por tamizado (ASTM D-422).

-

Límites de Atterberg (límite líquido e índice de plasticidad).

-

Análisis Químicos del contenido de sales, cloruros y sulfatos agresivos al concreto

NOTA: no se realizaron ensayos de corte directo, ensayo triaxial cu, ensayo de triaxial uu no drenado, debido a que tanto en la perforacion como en las calicatas excavadas no se obtuvieron muestras para dichos ensayos. Las muestras obtenidas corresponden a gravas mal gradadas y gravas bien gradadas con cantos rodados, guijarros y boloneria de diversos tamaños.

3.4.3.1.

CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL

De acuerdo con los ensayos realizados, de las muestras obtenidas en la zona de estudio, se ha observado que los materiales presentan contenido de humedad que varía entre 9.00 – 21.30% (VER ANEXOS – ENSAYOS DE LABORATORIO).

3.4.3.2.

ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO

Estos ensayos se realizaron utilizando mallas según las normas ASTM, mediante lavado para los materiales finos y al seco para los materiales gravosos, permitiendo juntamente con los ensayos de plasticidad, clasificar los materiales encontrados durante el estudio. (VER ANEXOS – ENSAYOS DE LABORATORIO).


Pág. 45 de 77

3.4.3.3.

LIMITES DE ATTERBERG

Con las fracciones que pasan el tamiz Nº 40, se realizaron ensayos de límites de consistencia de la muestras, dando como resultado suelos no plásticos. (VER ANEXOS – ENSAYOS DE LABORATORIO).

3.4.3.4.

AGRESION DEL SUELO AL CONCRETO

Los suelos gravosos predominantes en el área de estudio, especialmente a la profundidad de 0.50 a 4.00m., presentan contenido de bajos en sales solubles, cloruros, y sulfatos lo que nos indican agresividad baja al concreto, pudiéndose utilizar cemento portland tipo I, para el diseño de concreto. (VER ANEXOS – ENSAYOS DE LABORATORIO).

3.4.3.5.

ANALISIS DE LA CIMENTACION

ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL METODO DE LRFD Para el análisis y diseño del Puente Chao, la norma que se tomó como base para el cálculo de la capacidad portante fue la norteamericana AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, SI Units, Trird Edition, 2007 Interim Revisions, cuya filosofía proporciona un método de diseño consistente y racional, cuantificando la variabilidad tanto en carga como en resistencia de los materiales, logrando niveles bastante uniformes de seguridad para diferentes estados limites y puentes tipo sin involucrar análisis complejos de probabilidad y estadística. 

FILOSOFIA DEL DISEÑO Los puentes diseñados consideran los estados limites especificados en la Norma

AASHTO LRFD a fin de lograr los objetivos de constructibilidad, seguridad y serviciabilidad, considerando debidamente los aspectos relacionados con la inspección habilidad, economía y estética, según lo especificado en el Articulo 2.5. 

ESTADO LIMITES


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A menos que se especifique lo contrario cada uno de los elementos y conexiones debe satisfacer la ecuación 1 para cada uno de los estados límites. Para los estados límites de servicio y correspondientes a eventos extremos los factores de resistencia de deben tomar igual a 1,0 excepto para bulones, a los cuales se aplican los requisitos del Articulo 6.5.5, y para columnas de hormigón en Zonas Sísmicas 3 y 4, a los cuales se aplican los requisitos del Articulo 5.10.11.4.1b. Todos los estados límites se deben considerar de igual importancia.

∑η γ Q i

i

i

≤ φRn = Rr

(1.3.2.1-1)

Donde: Para cargas para las cuales un valor máximo de γ i es apropiado:

η i = η Dη Rη I ≥ 0,95

(1.3.2.1-2)

Para cargas para las cuales un valor mínimo de γ i es apropiado:

ηi =

1 ≤ 1,0 η Dη Rη I

(1.3.2.1-3)

Donde:

γ i = factor de carga: multiplicador de base estadística que se aplica a las solicitaciones. ɸ = factor de resistencia: multiplicador de base estadística que se aplica a la resistencia nominal, según lo especificado en las Secciones 5, 6, 7, 8, 10,11y 12.

η i = factor de modificación de las cargas factor relacionado con la ductilidad, redundancia e importancia operativa.

η D = factor relacionado con la ductilidad, según lo especificado en el Articulo 1.3.3 η R = factor relacionado con la redundancia, según lo especificado en el Articulo 1.3.4

ηI

= factor relacionado con la importancia operativa según lo especificado en el Articulo 1.3.5

Qi = solicitaciones EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

Pág. 47 de 77

Rn = resistencia nominal Rr = resistencia mayorada: Rr .



ESTADO LIMITE DE SERVICIO El estado límite de servicio se debe considerar como restricciones impuestas a las

tensiones, deformaciones y anchos de fisura bajo condiciones de servicio regular.



ESTADO LÍMITE DE FATIGA Y FRACTURA El estado límite de fatiga se debe considerar como restricciones impuestas al rango

de tensiones que se da como resultado de un único camino de diseño ocurrido el número anticipado de ciclos del rango de tensión. El estado límite de fractura se debe considerar como un conjunto de requisitos sobre resistencia de materiales de las Especificaciones sobre Materiales de AASHTO. 

ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA Se debe considerar el estado límite de resistencia para garantizar que se provee

resistencia y estabilidad, tanto local como global, para resistir las combinaciones de cargas estadísticas significativas especificadas que se anticipa que el puente experimentará durante su periodo de diseño.



ESTADOS LÍMITES CORRESPONDIENTES A EVENTOS EXTREMOS Se debe considerar el estado límite correspondiente a eventos extremos para

garantizar la supervivencia estructural de un puente durante una inundación o sismo significativo, o cuando es embestido por una embarcación, un vehículo o un flujo de hielo, posiblemente en condiciones socavadas.



DUCTILIDAD El sistema estructural de un puente se debe dimensionar y detallar de manera de

asegurar el desarrollo de deformaciones inelásticas significativas y visibles en los estados límites de resistencia y correspondientes a eventos extremos antes de la falla.


Pág. 48 de 77

Se puede asumir que los requisitos de ductilidad se satisfacen para una estructura de hormigón en la cual la resistencia de una conexión es mayor o igual que 1.3 veces la máxima solicitación impuesta a la conexión por la acción inelástica de los elementos adyacentes. Los dispositivos disipadores de energía se pueden aceptar como medios para proveer ductilidad. Para el estado límite de resistencia.

η D ≥ 1,05 para elementos y conexiones no dúctiles = 1,00 para diseño y detalles convencionales que cumplan con estas Especificaciones. ≥ 0,95 para elementos y conexiones para los cuales se han especificado mediadas

adicionales para mejorar la ductilidad más allá de lo requerido por estas Especificaciones. Para todos los demás estados límites:

η D = 1,00 

REDUNDANCIA A menos que existan motivos justificados para evitarlas, se deben usar estructuras

continuas y con múltiples recorridos de cargas. Los principales elementos y componentes cuya falla se anticipa provocará el colapso del puente se deben diseñar como elementos de falla critica y el sistema estructural asociado como sistema no redundante. Alternativamente, los elementos de dalla crítica traccionados se pueden diseñar como de fractura critica. Los elementos y componentes cuyas fallas se anticipan no provocara el colapso del puente se deben diseñar como elemento de falla no critica y el sistema estructural asociado como sistema redundante. Para el estado límite de resistencia.

η R ≥ 1,05 para elementos no redundantes = 1,00 para niveles convencionales de redundancia ≥ 0,95 para niveles excepcionales de redundancia Para todos los demás estados límites:


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η R = 1,00



IMPORTANCIA OPERATIVA Se

debe

aplicar

exclusivamente

a

los

estados

límites

de

resistencia

y

correspondientes a eventos extremos. Para el estado límite de resistencia:

ηI

≥ 1,05 para puentes importantes = 1,00 para puentes típicos ≥ 0,95 para puentes de relativamente poco importancia. Para todos los demás estados límites:

ηI

= 1,00

CAPACIDAD DE CARGA

Para este análisis se ha utilizado dos métodos de capacidad de carga para falla general, evaluando la capacidad de carga para zapata corrida y estimar una capacidad última promedio: Terzaghi (1943)

qult = cNc sc + γqNq + 0.5γBNγsγ

Meyerhof (1963)

qult = cNcscdc + γqNqsqdq + 0.5γNγSγdγ

qadm. = qult./FS


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Donde: qult = Capacidad de carga ultima qadm = Capacidad de carga admisible B = Ancho de zapata C = Cohesión D = Profundidad de desplante γ = Peso unitario Nc, Nq, N2: factores de capacidad de carga sc, dc : factores de forma y profundidad.

Los factores de carga, forma y profundidad se describen en la siguiente página de determinación de la capacidad de carga de fundaciones:


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DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA DE FUNDACIONES PROYECTO: ESTRUCTURA:

Estructuras OHL - Perú Puente Chao

FECHA:

DATOS DEENTRADA GENERAL

21/01/2010

TERRENO 3

γ ds =

18.00

[kN/m ]

γ ss =

20.00

[kN/m ]

γ di =

18.00

[kN/m ]

γ si =

20.00

[kN/m ]

c= φ=

0.0 34.0

[kN/m ] °

3 3 3 2

Peso unitario natural superior Peso unitario saturado superior Peso unitario natural inferior Peso unitario saturado inferior Cohesión Ángulo fricción interna

φ = 34° del estudio Geológico

napa = Hw =

SI 0.0

[m]

Presencia napa freática Profundidad napa freática

El nivel freático se encuentra sobre el sello de fundación ZAPATA

Consideraciones para el análisis P=

0.0

[kN]

qs =

0.0

[kN/m ]

qo =

25.00

[kN/m ]

10.00 3.54 3.0

[kN/m ]

γ i an = Kp = F.S. =

Corrida 6.00 13.12 2.50

B= L= D=

[m] [m] [m]

Forma zapata Ancho zapata Largo zapata Profundidad de desplante

Carga 2 2 3

Carga solicitante Carga de terreno Peso unitario Coeficiente empuje pasivo Factor de seguridad

qo qs

ANÁLISIS

qult = cN c sc + qN q + 0.5γBN γ sγ

Terzaghi (1943) Nq Nc Nγ sc sγ

= = = = =

36.50 52.64 38.04 1.00 1.00

q ult =

2053.8

[kN/m ]

q adm =

684.6

[kN/m ]

e ( 0.75π −φ / 2 ) tan φ cos 2 ( 45 + φ / 2)

N c = ( N q −1) cot φ

 Kp  N γ = 0.5 tan φ  cos 2 φ −1   

Zapata Corrida 2 2

Capacidad última de carga

SEUTILIZA ESTEVALOR PARA EL DISEÑO

Capacidad admisible de carga

qult = cN c s c d c + qN q s q d q + 0.5γB´N γ sγ d γ

Meyerhof (1963) Nq Nc Nγ sc sq sγ dc dq dγ

Nq =

= = = = = = = = =

29.44 42.16 31.15 1.32 1.16 1.16 1.16 1.08 1.08

q ult =

2092.6

[kN/m ]

q adm =

697.5

[kN/m ]

q ult =

2073

[kN/m ]

N q = eπ t anφ tan2 ( 4 5 + φ / 2)

N c = ( N q −1) cot φ

sc = 1 + 0.2 K p

B L

s q = s γ = 1+ 0.1K p

dc = 1+ 0.2 K p

D B

d q = dγ = 1 + 0.1 K p

2 2

2

Capacidad última de carga

N γ = ( N q −1) tan(1.4φ)

B L

D B SEUTILIZA ESTEVALOR PARA EL DISEÑO

Capacidad admisible de carga CAPACIDAD ÚLTIMA PROMEDIO ENTRETERZAGHI Y MEYERHOF


Pág. 52 de 77

4.

ENSAYOS GEOTECNICOS EN SONDEOS

4.1.

ENSAYOS DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR S.P.T.

Los ensayos de penetración estándar se realizan exclusivamente en suelos finos, en suelos granulares finos con un contenido de grava de hasta 5%, lo que garantiza la confiabilidad de los resultados de resistencia a la compresión simple obtenidos, no es conveniente hacerlo en suelos gravosos o en suelos granulares finos con contenido de gravas gruesas. La prueba consiste en hincar el penetro metro estándar 45 cm empleando una masa de golpe de 64 Kg con una caída libre de 75 cm, contando el número de golpes para 3 tramos de 15 cm cada uno, se define la resistencia a la penetración como el número N de golpes en los últimos 2 tramos (30 cm), no se considera los primeros 15 cm por considerarse una zona de alteración por perforación y por lo tanto no representativa. El número N de golpes es corregido cuando los ensayos son realizados por debajo del nivel freático, en arenas limpias y arenas limosas. Asimismo es recomendable hacer estos ensayos en sondeos de diámetro no menores a 75.6 mm ni a perforaciones mayores a 20 m salvo que se cambie el diámetro de la tubería de ensayo. Una vez extraída la muestra del SPT, así como todas las muestras de suelos de la perforación han sido clasificadas de acuerdo con el criterio de campo del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), esta clasificación está sujeta a modificaciones cuando se determinen las características de plasticidad en el Laboratorio.


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La correlación empírica entre N y la consistencia de suelos cohesivos (de muy blanda a durísima) define la posible resistencia a la compresión simple, asimismo N esta correlacionada a la compacidad de suelos granulares (de muy suelta a muy densa). RELACIÓN ENTRE EL “N” (SPT), LA CONSISTENCIA DE LOS FINOS Y SU RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE

Consistencia o Cohesión

Muy blanda

Blanda

Media

Dura

Muy dura

Durísima

N

<2

2–4

4–8

8 – 15

15 – 30

> 30

qU

< 0.25

0.25 – 0.5

0.5 – 1.0

1.0– 2.0

2.0-40

> 4.0

N

= número de golpes en el SPT

qu

= resistencia a la compresión simple en kgs/cm2

RELACIÓN ENTRE EL “N” (S.P.T.) Y LA COMPRESIÓN DE LOS SUELOS GRANULARES

N 0-4

Densidad Relativa Muy suelta

4 -10

Suelta

10 – 30

Media

30 – 50

Densa

> 50

Muy densa

Los ensayos de S.P.T. se han realizado de acuerdo al siguiente detalle:


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ENSAYOS SPT S – 01 ESTRIBO DERECHO. Nivel Freático: 0.00 m.

S.P.T.

Profundidad

S.U.C.S.

N

1

1.50 – 1.95

SP

34

Qu(Kg/cm2)

Densidad

Consistencia

relativa Densa

S- 02 PILAR CENTRAL. Nivel Freático: 0.00 m.

Qu(Kg/cm2)

Densidad

S.P.T.

Profundidad

S.U.C.S.

N

Consistencia

1

13.50 – 13.95

SP-SM

49

relativa Densa

2

16.50 -16.95

SM

45

Densa

3

18.00 – 18.45

SP-SM

29

Media

4

19.50- 19.95

SM

31

Densa

S – 03 ESTRIBO IZQUIERDO. Nivel Freático: 0.00 m.

Qu(Kg/cm2)

Profundidad

S.U.C.S.

N

1

12.00 – 12.45

SM

30

2

13.50 - 13.62

SM-SC

50/12

3

15.00 – 15.04

SC

> 50

Muy Densa

4

18.00 – 18.19

GM

>50

Muy Densa

5

19.50 – 19.76

SM

>60

Muy Densa

6

21.00 - 21.45

SM

53

Muy Densa

> 4.0


Consistencia

Densidad

S.P.T.

relativa DENSA Muy Densa

Pág. 55 de 77

4.2.

ENSAYOS CONO TIPO PECK

El ensayo de auscultación con cono dinámico consiste en la introducción en forma continua de una punta cónica tipo Peck. El equipo que se empleará para introducir la punta cónica en el suelo es el mismo que el empleado en el Ensayo de Penetración Estándar (SPT, ASTM D 1586), en el que se reemplaza la cuchara estándar por un cono de 6,35cm (2.5 pulgadas) de diámetro y 60° de ángulo en la punta. Este cono se hinca en forma continua en el terreno. El registro de la auscultación se efectúa contando el número de golpes para introducir la punta cónica cada 15 cm. El resultado se presenta en forma gráfica indicando el número de golpes por cada 30cm de penetración. Las auscultaciones dinámicas son ensayos que requieren investigación adicional de suelos para su interpretación y no sustituyen al Ensayo de Penetración Estándar. No deben ejecutarse ensayos con cono tipo Peck en el fondo de calicatas, debido a la pérdida de confinamiento. Para determinar las condiciones de cimentación en base a auscultaciones dinámicas, debe conocerse previamente la estratigrafía del terreno obtenida en base a la ejecución de calicatas, trincheras o perforaciones.

El uso del cono de Peck se recomienda hasta 8

metros de profundidad. En ningún caso se debe superar los 10 metros. Se utiliza para auscultaciones dinámicas que requieren investigación adicional de suelos para su interpretación y no sustituyen al Ensayo de Penetración Estándar. No se recomienda ejecutar ensayos tipo Peck en el fondo de calicatas, debido a la pérdida de confinamiento.


Pág. 56 de 77

Para determinar las condiciones de cimentación sobre la base de auscultaciones dinámicas, debe conocerse previamente la estratigrafía del terreno obtenida mediante la ejecución de calicatas, trincheras o perforaciones. PRUEBA DE PENETRACION DINÁMICA CONO TIPO PECK La información que se obtiene es el número de golpes para cada incremento de penetración de 15 cm (N15) el peso del martillo utilizado 63.5kg altura (caída) 0.76cm, peso muerto (barras, cono, aditamentos) 75Kg, la prueba se interpreta considerando válido el principio de la conservación de la energía

M 2h Rd = Se ( M + P) Donde: Rd

: resistencia dinámica kg/cm2

M

: peso total del martillo 63.5 kg

h

: altura de caída del martillo 0.76 cm

S

: área de la sección transversal cono Peck 31.7 cm2

e

: penetración de la punta en cm

P

: peso muerto, barra cono aditamentos 75 kg


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Rd =

Rd =

(63.5) 2 Kg 2 x 76 cm 31.7 cm2 (63.5 Kg + 75 kg

306451 Kg 2 cm Kgr = 70 Re chazo 2 4390 .45 Kg / cm cm 2

Rd = 70 Kg/cm2 N

Cono Peck

: Número de golpes para hincar el cono a una distancia e (para e = 15 cm, N = N15) simplificando

Simplificando:

Rd = KN15

K=

M 2h Kg / cm 2 15 cm ( M + P

Cálculo de K M

= 63.5 Kg.

P

= 75 Kg.

h

= 76 cm.

S

= 31.7 cm2


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Cono Peck = φ 6.35

r = 3.175 cm

S = πr2 = 31.7 cm2

K=

(63.5 kg ) 2 . 76 cm 15 cm x 31.7 cm 2 (63.5 kg + 75 kg )

K=

4032.25 Kg 2 x 76 cm 65856 .75 cm 2 Kg cm

K = 4,65329 Kg/cm2

Rd = KN15 Resistencia dinámica TABLA DE VALORES DE K PARA CONO PECK Nº de la barra (cm)

K

1

4.65

2

4.44

3

4.27

4

4.09

5

3.94

6

3.79

7

3.66

8

3.54


Pág. 59 de 77

Nº de la barra (cm)

K

9

3.42

10

3.31

11

3.21

12

3.11

13

3.02

14

2.93

15

2.86

COMPARACION ENTRE LOS RESULTADOS DE PRUEBAS DINAMICAS DE PENETRACION

TECNICA

NORMA APLICABLE

Método de ensayo de Penetración Estándar SPT

NTP 339-133 ASTM D 1586

Cono Dinámico Tipo Peck

UNE 103-801 1994


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Resistencia a la Penetración Estándar Valores de “N”

Resistencia a la Penetración Estándar Valores de “N”

ARENAS

ARENAS SUELTAS SPT

CONO SPT

DENSAS

CONO

Comparación entre los resultados de pruebas dinámicas de penetración, usando el muestreador estándar (SPT) y un cono a 60° en el muestreador estándar. Ref.: ISSMFE Technical Committee on Penetration Testing. (1988). Standard Penetration test (SPT):International reference test procedure. ISOPT-1


Pág. 61 de 77

Cono Tipo Peck

Unión entre barras

de

perforación (2” D.E.)

A L L2

2 ½” Ø Diámetro A

(A) Área nominal de la sección = 32 cm2 (D) Diámetro en la punta = 63.5 mm (2.5”) (L1) Longitud parte cónica = 2.54 mm (1”) (L2) Longitud parte cilíndrica = 12.7 mm (0.5”) (L3) Longitud parte tronco-cónica = 0 (d) Diámetro del varillaje = 41.2 mm


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En los trabajos de perforación efectuados en el Puente Chao se realizaron las siguientes pruebas de Cono de Peck, tal como se muestra en las tablas a continuación:

DENSIDAD

SONDAJE

TRAMO

S.UC.S

N

PENETRACION

S-01

3.00 – 3.03 4.50 – 4.60 6.00 – 6.45

GP GP GW

50/3 50/10 >50

3cm. 10cm. 45cm.

SONDAJE

TRAMO

S.UC.S

N

PENETRACION

S-02

1.50 – 1.75 3.00 – 3.25 4.50 – 4.60 6.00 – 6.25 7.50 – 7.70 9.00 – 9.23 10.50 – 10.55 12.00 – 12.03 15.00 – 15.45 21.00 – 21.13 22.50 – 22.60 24.00 – 24.05

GP GP GP GW GW GW GW GW GP GP GP GP

>50 >50 50/10 >50 >50 >50 50/5 50/3 37 50/13 50/10 50/5

25cm. 25cm. 10cm. 25cm. 20cm. 23cm. 5cm. 3cm. 45cm. 13cm. 10cm. 5cm.

SONDAJE

TRAMO

S.UC.S

N

PENETRACION

1.50 – 1.55

GW

50/5

5cm.

Muy Densa

3.00 – 3.26

GW

>50

26cm.

Muy Densa

4.50 – 4.62

GW

50/12

12cm.

Muy Densa

6.00 – 6.07

GW

50/7

7cm.

Muy Densa

7.50 – 7.59

GW

50/9

9cm.

Muy Densa

9.00 – 9.10

GW

50/10

10cm.

Muy Densa

S-03


RELATIVA Muy Densa Muy Densa Muy Densa

DENSIDAD RELATIVA Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa Densa Muy Densa Muy Densa Muy Densa

DENSIDAD RELATIVA

Pág. 63 de 77

SONDAJE

DENSIDAD

TRAMO

S.UC.S

N

PENETRACION

10.50 – 10.63

GW

50/13

13cm.

Muy Densa

16.50 – 16.56

SM

50/6

6cm.

Muy Densa

22.50 – 22.61

GP

50/11

11cm.

Muy Densa

24.00 - 24.10

GP

50/10

10cm.

Muy Densa

RELATIVA

Para arenas con < 30% de finos y sin gravas Ref.: Moreno, D. J. J. (1998). Correlación del SPT y Cono de Peck – Limitaciones de su Uso.


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Pág. 65 de 77

5.

CAJAS PORTATESTIGOS Las muestras obtenidas de los sondeos, fueron colocadas en 18 cajas de madera

según especificaciones técnicas, con sus respectivas tapas, las mismas que son pintadas, rotuladas y fotografiadas después de la descripción y clasificación correspondiente. La relación de cajas se indica en los siguientes cuadros:

SONDAJE

S - 01

SONDAJE

S - 02

UBICACION

ESTRIBO DERECHO

UBICACION

PILAR CENTRAL

N° CAJAS

DE

A

PORTATESTIGOS

(m.)

(m.)

1 2 3 4 5 6

0.00 4.05 8.90 13.90 18.90 24.20

4.05 8.90 13.90 18.90 24.20 25.00

N° CAJAS

DE

A

PORTATESTIGOS

(m.)

(m.)

1 2 3 4 5 6

0.00 4.96 10.40 14.50 19.50 24.20

4.96 10.40 14.50 19.50 24.20 25.00


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SONDAJE

S - 03

UBICACION

N° CAJAS PORTATESTIGOS

DE (m.)

A (m.)

ESTRIBO IZQUIERDO

1 2 3 4 5 6

0.00 4.20 8.68 13.72 18.08 22.50

4.20 8.68 13.72 18.08 22.50 25.00


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6.

DETERMINACIÓN DE PHI Y PESO UNITARIO DEL SUELO

Los valores de Phi utilizados en las memorias de cálculo, corresponden a una correlación dada por la Norma AASHTO LRFD 2007, en la tabla 10.4.6.2., la cual depende de los valores que se determinaron del ensayo SPT y la consiguiente obtención del valor N160 , el cual se calcula de la siguiente manera:

Para encontrar el valor de N160 se debe considerar la siguiente fórmula:

N60= N η1 η2 η3 η4

Donde: η1 = corrección por energía del martillo (0,45 ≤ η1≤1) η2 = corrección por longitud de la barra (0,75 ≤ η2≤1) η3 = corrección por revestimiento interno del tomamuestras (0,8 ≤ η3≤1) η4 = corrección por diámetro de la perforación (1 ≤ η4≤1,15) Para efectos de este trabajo se han considerado que todos los valores de corrección son iguales a1. De esta manera el valor de N160 queda expresado como: (N1)60=n60cn Donde CN = 0,77 log (200/p) ≤ 2,0 siendo p= esfuerzo vertical en t/m2 Si se toma cada uno de los valores de N expresados en los ensayos y se corrigen a su respectivo valor de N160, tendremos un valor promedio el cual se puede ingresar a la tabla 10.4.6.2 de la AASHTO 2007 LRFD, explicitada en la planilla de la capacidad portantes, para luego determinar el ángulo de fricción interno.


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Cabe destacar que este valor no es el que se ocupa en el cálculo del asentamiento, donde se utiliza el N, que corresponde a la profundidad aproximada donde se fundará, por lo cual los valores considerados son correctos. Los valores del peso volumétrico (γ) de GRAVAS y BOLONERÍA constituyen parámetros dentro de ciertos rangos ampliamente conocidos y aceptados en Ingeniería, por lo cual se incorpora la tabla con los parámetros referenciales. En cuanto a los valores del peso unitario, estos fueron determinados según el siguiente cuadro:

Suelo de Cimentación

Ángulo de Fricción (φ) y Peso Específico (Y)

Gravas y/o Bolonería

30° a 34°; 18 – 20 kN/m3

Se adjunta la referencia bibliográfica correspondiente al Cuadro desarrollado por Hunt (1,984), donde se aprecia tipos de suelos (gravas) con sus correspondientes valores Phi (φ):


Pág. 69 de 77

Así mismo se toma las siguientes referencias bibliográficas:  Ensayo de Corte Directo “In Situ” en Lima por el Ing. Genaro Humala, presentado en el IV Congreso Nacional de Ingeniería Civil, del Colegio de Ingenieros del Perú desarrollado en Noviembre de 1982.  Cimentación de los puentes Pirámide del Sol y Chinchaysuyodel Proyecto Intercambio Vial Este de Lima Metropolitana presentado en el VII Congreso Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones (1993).  Conglomerado de Lima Metropolitana en Cimentaciones, por el Ing. Alberto José Martínez Vargas. CIP N°582. Prof. Emérito consultor y asesor en Geotecnia. También

se

toma

como

referencia

el

ensayo

representativo

de

Corte

Directo

correspondiente a la matriz de una muestra GP del Pontón del km. 406+160 del presente estudio (7 m a 8 m de profundidad) en el Laboratorio N°2 Mecánica de Suelos de la Universidad Nacional de Ingeniería cuyos resultados ofrecieron valores de 34.7°. Para el caso del Puente Chao, tomando en cuenta el material existente en la profundidad de influencia de la cimentación se recomienda usar Φ=34º. EDI Ingeniería Red Vial N°4 – Estudio Geotécnico Puente Chao

Pág. 70 de 77

7.

DETERMINACION DE ASENTAMIENTO ELASTICO EN ESTRIBOS


Pág. 71 de 77


Pág. 72 de 77

8.

CALCULOS SOCAVACIÓN


Pág. 73 de 77


Pág. 74 de 77

9.

CONCLUSIONES

1.

Las condiciones geológicas del área de estudio son estables. Los suelos

encontrados corresponden a material de gravas con contenido de cantos rodados y bolonería de 8” a 15” de espesor respectivamente, en una matriz de arena de grano grueso a medio, presentándose el nivel freático entre 0.90 de profundidad. 2.

En el área del terreno donde se construirá el Puente Chao, en función a la densidad,

grado de Compacidad, granulometría, ensayos de penetración (SPT y Cono de PECK), etc. los suelos son considerados del tipo medianamente densos a muy densos. 3.

La cimentación del puente en mención se ha proyectado sobre depósitos de suelos

gravosos (GP), los cuales son de mediana compacidad a muy densa. 4.

Los suelos gravosos hasta la profundidad de 4.00 m., presentan poco contenido de

sales solubles, cloruros y sulfatos, que indican baja agresividad al concreto 5.

En las áreas de trabajo los procesos erosivos actuales como las cárcavas son

esencialmente de tipo mecánico, cuyo principal agente modelador son las precipitaciones pluviales intensas que se dan como frecuencia en la zona. 6.

Geomorfológicamente el área de estudio está representado por zonas de cauce y

ribera del río Chao, que en épocas de grandes precipitaciones pluviales causan erosión.

7.

Desde el punto de vista Neotectónico, la zona de estudio no presenta diaclasas, ni

fallas de distensión, por lo que no hay evidencias de deformación Neotectónica tal como se


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pudo apreciar en las perforaciones diamantinas y calicatas que se excavaron para el presente estudio. 8.

El sistema de drenaje dominante es del tipo dendrítico lineal cuyas aguas provienen

de las zonas altas y bifurcan hacia el río Chao. Del análisis de peligro sísmico, se determino que la aceleración de diseño es igual 0.47 g y aceleración efectiva de diseño 0.35 g. En el caso de utilizarse en el diseño de taludes y obras de retención el método pseudo estático, se recomienda el valor de ∝ = 0.23 g. En la zona de puentes y pontones se considera un rango de ∝ = 0.16 -0.23 g, según lo determine especialista en estructuras. 9.

Desde el punto de vista de la Geodinámica Externa, los principales fenómenos que

dominan el área de estudio son: Predominio de erosión y socavamiento en la zona de cauce y ribera del Río Chao. 10.

De la Norma Técnica de edificaciones E.030 para Diseño Sismorresistente se

obtuvieron los parámetros del suelo en la zona de estudio:

Factores Parámetros de zona

Valores zona 3


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Factor de zona suelo Tipo Amplificación del suelo periodo predominante de vibración Sísmico Uso

11.

Z (g) = 0.4 S-3 S = 1.4 Tp = 0.9 seg C = 0.60 U = 1.00

El factor de reducción por ductilidad y amortiguamiento depende de las

características del diseño de la construcción del Puente Chao; según los materiales usados y el sistema de estructuración para resistir la fuerza sísmica. 12.

Los porcentajes de recuperación de muestras se encuentran por general en el rango

de 70 a 90% lo que indica una recuperación regular a muy buena.

13.

El presente estudio recomienda usar Φ=34º.

14.

La determinación de parámetros estructurales se adjunta en el estudio de Estructuras

y obras de arte correspondiente al tramo 1 de Puentes y pontones (Volumen I, capítulo 7, parte 3).

15.

Se recomienda vibroflotación como medida de mitigación para reacomodamiento de

los granos sueltos, como se detalla en el ítem 2.8.2


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Informe Geologico Geotecnico Del Puente Chao

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