Informe NÂº 1- EMS Campus Las Heras - Universidad de Valparaiso

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS Nº 94 Preparado para: UNIVERSIDAD DE VALPARAISO

CAMPUS LAS HERAS UNIVERSIDAD DE VALPARAISO CALLE LAS HERAS Nº 6 VALPARAISO - V REGION (V0)

ENERO 2016

INDICE 1.0

INTRODUCCION

2.0

ANTECEDENTES DE MECANICA DE SUELOS 2.1.- Antecedentes de terreno 2.2.- Definición de los perfiles estratigráficos 2.3.- Napa freática 2.4.-Permeabilidad 2.5.- Ensayes realizados 2.6.- Aspectos sísmicos del suelo de fundación

3.0

FUNDACIONES 3.1.- Tipo de Fundación 3.2.- Esquema de fundación 3.3.- Pilotes de tubo Yoder de acero 3.4.- Licuación de suelos

4.0

ESPECIFICACIONES TECNICAS 4.1.- Excavaciones para fundaciones 4.2.- Pilotes de fundación 4.3.- Rellenos compactados 4.4.- Sello de fundación 4.5.- Recepciones y modificaciones

ANEXO ENSAYE DE L ABORATORIO VIÑA DEL MAR

1.0

INTRODUCCION La Universidad de Valparaíso, a través de su departamento de Planta Física y Construcciones Universitarias, están a cargo del nuevo proyecto Ampliación de del Campus Las Heras , que se ubica en calle Las Heras Nº 6, en el plan de la ciudad de Valparaíso, y con este propósito se ha preparado un Estudio de Mecánica de Suelos y Fundaciones. Se desarrolló un estudio de Ingeniería Geotécnica para el terreno, en donde se proyecta la Ampliación del Campus Las Heras. Dicho estudio que consistió en el desarrollo de calicatas, ejecución de Cono Dinám ico y medición deos l perfi les geosísm icos.

Ubicación del lugar del proyecto.-

2.0

ANTECEDENTES DE MECANICA DE SUELOS

2.1

Antecedentes de terreno Cercano a este terreno, se dispone de 2 antecedentes relevantes: (a) “Zonificación del suelo de fundación del sector plano de Valparaíso”, de la Señora Sara Ojeda, en donde hace una recopilación de diferentes estudios de suelos. Esta memoria, señala que para el sector en estudio se presenta un relleno artificial promedio formado por arena y enrocado de espesor variable entre 7.7 m y 8.1 m, y más abajo arena, vidrios, carboncillo lo que hace un relleno de aproximadamente 11.0 m descansando sobre arena limosa, con partículas de mica y restos de conchas, la napa de agua se ubicó en julio de 1973, aproximadam ente a 4.0 mde profundi dad. C oincide con ladefinición de Grimm e, rellenoartificial sobre suelos arenosos. (b) “Estudio de Mecánica de Suelos, Edificio Vistamar”, del Ingeniero civil Miguel Petersen, año 2004 El estudio incluyó 2 sondajes SPT, de los que se resume, lo siguiente:

Cotas 0.00 a 8.80 m.- Relleno artificial, tipo escarpe de maicillo, consistente en arena gravolimosa de cerro con bloques de roca incrustado y escombros de demolición, con planchones aislados de carboncillo, en su tercio superior.

Cotas 8.80 a 11.50 m.- Sedimento natural de arena poco compacta y orgánica tipo “cauce”, sin cementación. Estrato de compacidad media a baja y de aspecto blando.

Cotas 11.50 a 16.50 m.- Suelo natural sedimentario arenoso de grano fino a medio, compacto e inorgánico. Estrato de compacidad media a alta y creciente en profundidad.

Cotas 16.50 a 19.60 m.- Suelo natural sedimentario arenoso saturado, arena de playa. Estrato de compacidad muy alta, con densidad relativa superior a 80%. No presenta susceptibilidad de licuación.

Cotas 19.60 a +22.60 m.- Roca costera maciza. Roca metamórfica densa consistente en gneis de transición y granito.

2.2

Definición de los p erfiles estra tigráficos Los terrenos en estudio, de acuerdo a la investigación mediante ReMi, conos dinámicos, calicatas y antecedentes de terrenos colindantes, corresponde a un estrato de 11.50 m de rellenos, para luego detectarse bajo esta cota el suelo natural. La roca se encuentra a una profundidad de 22.60 m. Estratigrafía tipo

Estrato 1.- 0.00 – 11.50 m.- Relleno artificial, tipo escarpe de maicillo, consistente en arena gravo-limosa de cerro con bloques de roca incrustado y escombros de demolición, con planchones aislados de carboncillo, en su tercio superior

Estrato 2.- 11.50 – 26.60 m.- Suelo natural sedimentario arenoso de grano fino a medio, compacto e inorgánico. Estrato de compacidad media a alta y creciente en profundidad.

Estrato 3.- + 26.60m.2.3

Rocacosteramaciza

Napa freáti ca De acuerdo a los antecedentes y estudios realizados, la napa fluctúa de 4.00 m a 4.5 m, dependiendo de las mareas y estación del año.

2.4

Permeabilidad Para este proyecto se sugiere, adoptar un valor nulo para la infiltración, dada la presencia de la napa.

2.5

Ensayes realizados Se encargó al laboratorio Viña del Mar, realizar a los suelos los siguientes ensayos:

-

2.6

Descripción visual de los suelos Análisis granulométrico Límites de Att erberg Clasificación de suelos por USCS y AASHTO Análisis densidad máxima – humedad optima (Proctor) Capacidad de soporte California 2 Conos dinámicos ReMi , 2 perfiles geosísmicos

Aspectos sísmicos del suelo de fundación Considerando el estudio ecánica de m de suelos, a No l rma Nch 43 3.cR2009, y la mod ificación segú n el DS 61, (que derogó el DS 117), y que se publicó en el Diario Oficial con fecha 13 de diciembre de 2011, y que aprobó el reglamento que fija el diseño sísmico de edificios, y los resultados de los perfiles geosísmicos obtenidos mediante el ReMi, el suelo se clasifica Tipocomo E . suelo Según el nuevo Decreto 61, se tiene: Según el comportamiento sísmico esperado se han definido por el DS61, los Tipos de Suelos, para los cuales se establecen las propiedades geotécnicas de requisito mínimo en cada caso. La definición de los Tipos de Suelos asociados a la Clasificación Sísmica de Suelos se establece según la Tabla: Tabla DS 61.- CLASIFICACION SÍSMICA DEL TERRENO DE FUNDACIÓN Suelo Tipo A

V s 30 ( m/s)

RQ D ( %)

≥900

≥50%

D E F

Su ( M p a)

ε qu ≤ 2 % )

suelo muy denso o muy

≥ 0,40 ≥ 500

≥ 50

ε qu ≤ 2 % )

firme

C

N1 ( g o l p e s /p i e )

≥ 10

Roca, suelo cementado Roca blanda o fracturada,

B

qu ( M p a)

≥ 0,30

Suelo denso o firme Suelo medianamente denso o firme Suelo de compacidad, o consistencia mediana Suelosespeciales

≥ 350

180 ≥

30 ≥

180 <

*

≥ 40

ε qu ≤ 2 % )

0,05≥

20 ≥

*

*

0,05<

*

*

N1: N-SPT normalizado por presión de confinamiento de 0,1 MPa. Aplicable sólo a suelos que clasifican como arenas. RQD: Rock Quality Designation, según Norma ASTM D 6032 qu: Compresión no-confinada εqu: Deformación unitaria dada por el ensayo de compresión no confinada.

Su: Resistencia al corte no-drenada

Tabla - Definic ión d el tipo de suelo d e fundación Vs

Suelo Tipo

E

(m/s)

RQD

qu

(N1)

(MPa)

Suelo de compacidad, <180 o consistencia mediana

Su (MPa)

≥ 20

< 0.05

Tabla.- Valor de la aceleració n efectiv a Ao.

Zona sísmica

Ao

3

g

0.40

Tabla.- Valor d e los parámetros qu e dependen del tip o de suelo .

suelo de Tipo

S E

1.30

To

T’

seg

seg

1.20

1.35

n

p 1.80

1.00

3.0

FUNDACIONES Las recomendaciones para el diseño de las fundaciones, se presentan a continuación.

3.1

Tipo de fund ación Teniendo en consideración que los suelos de fundaciones, en sus primeros estratos, corresponden a rellenos sueltos, es que para este proyecto preferentemente se especifica el empleo de pilotes de tubo Yoder, no obstante se podrán emplear pilotes en cualquiera de sus formas y materialidades (acero u hormigón), que pueden ser pre-excavados o hincados.

3.2

Esquema de fund ación

3.3

Pilotes de tubo Yoder de acero Este tipo de solución la utilice para el proyecto del edificio IST, ubicado en Errázuriz esquina Las Heras, encontrándose el rechazo de los pilotes a una profundidad de 14.50 m.

-

Pilotes con tubos de acero de 320 mm de diámetro y 7.92 mm de espesor. Estos pilotes Yoder serán hincados con martinete Delmag D-12 o similar energía, y posteriormente rellenos con hormigón Para este caso la carga admisible por punta de cada pilote es de 35 toneladas Sobre el pilotaje se colocará la losa de fundación del edificio y/ o zapata de fundación

Memoria de cálculo de pilote.CAMPUS LAS HERAS CALCULO DE PILOTES Datos del pilote o pi la Tipo sección cuadrado (1) o c ircular (2) Pre-excavado o hincado (Ks) Ancho o diametro (B o D) (m) Datos del suelo Cohesivo (1) o granular (2) Angulo φ

2 1 0,32

2 35

N q = e πtan φ tan 2 (45º+φ / 2)

Radianes 0,6109

Densidad natural ( γ)

1,80

ton/m 3

Estrato competente

16,0

m

1 0,43 1,01 0,08 33 48

(de calculo) (de calculo)

N γ = 2(N q +1)tan φ

Qhi = γ ⋅ D ⋅ Nq ⋅ Ap + Ks ⋅ γ ⋅ z ⋅ tgδ ⋅ Af

Calculos preliminares

Ks tg δ A fuste A punta Nq Nγ

Profundidad L (m) 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0

Capacidad Ultima por Fuste (Ton) 12 13 14 15 16

Capacidad Ultima por Punta (Ton) 77 82 87 92 96

27 28

Resistencia Ultima Total (Ton) 65,0 68,9 72,8 76,7 80,6

Resistencia Ultima Total (Ton) 90 95 101 106 112

(de tabla) (de tabla)

Resistencia admisible Estatica (Ton) qadm.

Resistenciaadm isible Estatica + Sismo (Ton) qadm.

30

45

32

48

34

50

35 37

53 56

HERIBERTO ARAOS OVALLE Ingeniero Civil

Pilotes Para fundar la zapata se especifican pilotes de tubo Yoder, los que se rellenaran con hormigón armado. El diámetro lo elegirá el Ingeniero Estructural, según la siguiente tabla:

-

Una vez hincados los pilotes, estos serán rellenados con hormigón H-25 y 90%nivel de

-

φ 12 φ 10 a 15 cm). confianza, y armadura (5 con estribos La profundidad de estos pilotes, teniendo en consideración el terreno estudiado se estima en una longitud mayor a 16.0 m.

Fotos ejemplo.-

Alcances. -

Se deberán realizar el hincado de 3 pilotes de pruebas. Las longitudes de pilotes deberá descontarse, el piso subterráneo y la losa de coronamiento y/o zapatas, sobre ellos (y eventualmente el mejoramiento de hormigón pobre). La separación entre pilotes no debe exceder de 3D (siendo D el diámetro del pilote). La carga dinámica admisible de los pilotes, se puede incrementar hasta un 33% referida a la carga estática. Para el caso del empleo de pilotes hincados, el módulo de balasto a considerar se define según lo siguiente: Estrato de relleno artificial, desde 4.0 m a 11.5 m   



= .  ∗ 

  á

= .  ∗

  

Estrato de arena compacta, bajo 11.5 m   



= .  ∗

  á

3.4



= .  ∗

  

Licu ación de suelos Dado el empleo de pilotes, como sistema de fundación, la estructura no se verá afectada por este fenómeno de licuefacción.

4.0

ESPECIFICACIONES TECNICAS ESPECIALES

4.1

EXCAVACIONES PARA FUNDACIONES Cabe señalar que la aparente estabilidad que pudiesen exhibir dichos cortes verticales recién excavados, es producto de una cohesión aparente debida a la humedad capilar, la cual podría anularse al poco tiempo, por efecto del desecado o por exceso de humedad, llevando consigo la posibilidad de deslizamientos locales de las excavaciones.

Trazado Antes de iniciar los trabajos de excavación, el Contratista efectuará el trazado de las obras cuya construcción debe iniciarse y lo someterá a la aprobación de la ITO. El trazado se efectuará en base a los Planos del Proyecto y a los puntos de referencia que le entregue la ITO. El Contratista marcará en terreno los puntos que sean necesarios para poder replantear, en cualquier etapa de las obras, los ejes del trazado. Los puntos que marque el Contratista deberán quedar fuera del área de excavación. El Con tratista deberácolocaros l puntos dereferencia quesean necesariospara el con trol de los niveles. Estos puntos podrán materializarse en las estructuras vecinas o monolitos especiales de forma tal que sean permanentes y no sufran variaciones. El Contratista deberá velar por la conservación de los puntos de referencia entregados por la ITO para la ejecución de los trabajos, debiendo proceder a su reemplazo inmediato cuando éstos resulten dañados o desplazados.

Medidas de Se guri dad En la ejecución de las excavaciones el Contratista deberá adoptar las medidas de seguridad que estipulen las Especificaciones Técnicas Generales, las normas de seguridad, de acuerdo a la norma NCH 349 - Of.55 - Prescripciones de Seguridad en Excavaciones, o la ITO, teniendo especial consideración en lo siguiente:

-

Instalación de señalización de advertencia para el tránsito peatonal y de vehículos.

-

Colocación de elementos de iluminación en las zonas donde existen excavaciones abiertas u obstáculos en donde transiten vehículos y personas.

-

Colocación de barreras de protección en las vías en que exista tránsito de vehículo y/o peatonal.

El Contrati sta seráresponsable de la man tención perm anente de las e mdidas de seguridad.

Condiciones Generales Las excavaciones se ejecutarán conforme a los ejes, dimensiones y cotas establecidas en los Planos del Proyecto. La excavación deberá llegar hasta los niveles de Proyecto o hasta encontrar material de la calidad establecido en el presente informe o las indicaciones de la ITO. El nivel de sello de la excavación será autorizado por un profesional con experiencia en Mecánica de Suelos o un laboratorio autorizado. Los procedimientos de excavación deberán planificarse de manera que provoquen la menor perturbación del terreno natural y aseguren la estabilidad de ellos. Se cons idera queno se de be rem over másallá de las cotasindicadas, a objeto de no lterar a más de lo necesa rio a l capa de terreno natural. El material producto de estas excavaciones será transportado a botaderos autorizados previamente por la DOM correspondiente, o bien podrá ser reutilizado por el Contratista en el caso que cumplan las exigencias para algún tipo de relleno.

4.2

PILOTES DE FUNDACION Las obras comprendidas en esta sección, consisten el suministro de materiales y las faenas de confección e hincamiento de pilotes tubulares de acero del tipo Yoder, Cuando sea necesario realizar uniones soldadas, estas deberán cumplir con la norma AWS. Especificaciones técnicas generales para la construcción de pilotes

Materiales -

La confección de los lotepis se hará con tubos de acero de 320 m m de diámetro y 7.92 mm de espesor.

-

El hormigón de relleno será H-25

Equipo El equipo a utilizar en la hinca de los pilotes deberá ser un Martinete Delmag D – 12 o similares características, y deberá ser aprobado por el ITO, de la obra, tanto en su características como en su operación.

Método constru ctivo Se debe verificar con exactitud la ubicación de los pilotes en el terreno, y junto con ello replantear las fundaciones más cercanas a objeto de detectar cualquier interferencia antes de hacer las excavaciones La verticalidad de la excavación se debe controlar permanentemente mediante plomadas, a objeto de asegurar la verticalidad. Tomar todos los seguros que correspondan y hacer respetar en obra todas las medidas de seguridad. El sello de fundación, deberá corresponder al rechazo del pilote en el momento de la hinca, cuyo valor se fija preliminarmente en 50 golpes/15 cm, valor a confirmar por libro de obras por el Mecánico de Suelos, mediante 3 pilotes de pruebas.

Colocación Los pilotes se ubicarán en estricta conformidad con lo señalado en los planos del proyecto. Sin perjuicio de lo anterior, se han considerado 5 pilotes por cada zapata aislada, de anchos máximos de 2.0 x 2.0 m.

La posición de los pilotes se trazará antes de iniciar la hinca y su punta se centrará en la posición correcta mediante el auxilio de antepozos y guías. Los pilotes, que por cualquier razón resulten dañados, serán rechazados antes de proceder al hincamiento. Todo pilote mal colocado deberá ser arrancado y repuesto. En caso de duda se podrán exigir pruebas estáticas.

Ejecución de las obras El Contratista confeccionará un parte de trabajo de cada pilote; en el que figurará al menos: -

La profundidad total alcanzada La profundidad del nivel de la superficie del agua, si la hubiera.

-

La fecha y hora del comienzo y terminación del mismo.

Tolerancias en la posición de los pilotes Los pil otes deberán quedar colocados en una ón posici que on difiera en m ás de 15 cm , de al señalada en los planos; y con una inclinación tal que la desviación del extremo, respecto de la prevista, no sea mayor del tres por ciento (3 %) de la longitud del pilote. Los pilotes tendrán una separación máxima de 3 diámetros entre ejes.

Parámetros del pi lote Se hincarán 3 pilotes de pruebas ubicados en distintos sectores del terreno, a objeto de determinar la ficha y penetración última admisible.

Los valores son los siguientes: -

Penetración admisible: 1.5 mm/golpe Longitud de hinca mínima: 16 m. Pilotes se rellenarán con hormigón H-25 Se deberá confeccionar azuche en la punta del pilote.

Durante el hincamiento de los pilotes, el control de la ficha y el rechazo deberán ser aceptados por la ITO de la obra, y solo entonces se autorizará el movimiento del martinete. El Contratista deberá controlar el hincamiento de cada pilote mediante el registro en el que se anotarán los golpes cada 10 cm. De penetración, o la penetración cada 10 golpes.

Seguridad En general las faenas de hincamiento de pilotes involucran riesgos de operación que deberán ser considerados adecuadamente por el Contratista. El personal deberá acreditar experiencia anterior en este tipo de faenas y utilizar los elementos de seguridad adecuados para ella. Esta situación será calificada por la ITO de la Obra, quien ante su incumplimiento, podrá suspender las faenas de hincamiento. Si la hinca produce vibraciones que pongan en peligro una fundación o estructura vecina, deberá apuntalarse o reforzarse esta.

4.3

RELLENOS COMPACTADOS Los ma teriales deberán cum plir las condiciones generales siguientes: Deberán estar libres de contaminaciones extrañas, en particular de materia orgánica, sales solubles y productos de desechos. No deberán poseer características de comportamiento singular (arcillas expansivas o limos colapsables) Para la ejecución de los rellenos se consideran gravas y/o arenasCBR limpias, mayor al con 20%un y con un contenido máximo de material bajo ASTM la malla # 2 00 no sup erior a 20%. El tamaño máximo de la piedra contenida en los materiales no deberá exceder de los ¾ del espesor de capa compactada en que se coloque el relleno. Los materiales empleados para los rellenos podrán provenir preferentemente de los materiales extraídos de las excavaciones, siempre que éstos cumplan las condiciones establecidas en la cláusula precedente. En caso de que provengan de yacimientos especiales, debidamente autorizados para este objeto, ellos deberán ser ubicados por el Contratista y aprobados por ITO, previo informe de laboratorio aceptado por la ITO.

Preparación previa Previamente al comienzo de la colocación de los materiales de relleno deberá efectuarse la preparación de la superficie en que se apoyarán, la cual incluirá las siguientes operaciones: -

Limpieza de la superficie, eliminando todos los desechos, materiales extraños y todo suelo que contenga materia orgánica,ces raí o material contaminado.

-

Compactación superficial hasta lograr la densidad exigida para los rellenos.

Deberá acondicionarse la humedad de los materiales dentro del rango que se especifica en la cláusula siguiente, regán dolos o dejándolos secar fuese si nece sario.

Colocación de los materiales de relleno Previamente a la iniciación de los rellenos, el Contratista deberá indicar la secuencia de colocación, para lo cual definirá los sectores en que divide la obra para este objeto. Esta secuencia deberá ser aprobada por la ITO, quien autorizará también el inicio de los rellenos. Los materiales se depositarán en capas horizontales, que abarquen toda la extensión del sector por recubrir. Los materiales se descargarán y esparcirán evitando su segregación. El avance deberá ser parejo, de modo que no se produzcan desniveles superiores a 0,50 m. entre sectores contiguos. El espesor de las capas no será mayor a 0.20 m suelto de manera tal que pueda lograrse la densidad especificada en todo su espesor con el equipo de compactación que se utilizará. En los casos que los rellenos queden interrumpidos para ser continuados posteriormente las capas se colocarán en forma escalonada de modo que cada 0,60 m de altura se deje un espacio horizontal de 0,50 m en sus extremos.

Compacta ción de los r ellenos Los rellenos deberán compactarse hasta lograr un 95 % de la DMCS, según la Nch 1534-2 o un 80% de la densidad relativa según la Nch 1726. La compactación se hará utilizando equipos mecánicos. En los sectores de la obra donde las razones de espacio lo hagan necesario se utilizarán compactadores manuales aprobados por la ITO. El uso de cualquier otro procedimiento deberá ser autorizado por la ITO, quien podrá exigir al Contratista la ejecución de ensayos en sitio previamente a su aprobación. El Contratista deberá considerar la ejecución de su propio control de calidad de los rellenos.

El Contratista deberá presentar al inicio de los trabajos un programa de control de laboratorio, el cual deberá ser visado por la ITO. Estas determinaciones serán efectuadas por un laboratorio especializado el cual deberá ser aprobado por la ITO, previamente a la iniciación de los rellenos. El Contratista deberá detener la colocación de los rellenos si alguno de los controles antes indicados no cum ple o l s valores esti pulado s.

4.4

SELLO DE FUNDACION Los sellos de fundación de pilotes o cualquier otra estructura, deberán ser recibido por un Ingeniero Civil con experiencia en Mecánica de Suelos.

4.5

RECEPCIONES Y MODIFICACIONES Los sellos de fundación deb en ser reci bidos por nu Ingen iero Civil Especiali sta enMecánica de Suelos. Cualquier modificación a este documento deberá ser consultada al suscrito.

HERIBERTO ARAOS OVALL E Ingenie ro Civil

ANALISIS DE SUELOS

Laborator io Viñ a del Mar INFORME DE PERFILES GEOSISMICOS ReMi 20 Preparado para: UNIVERSIDAD DE VALPARAISO

PROYECTO DE AMPLIACION CAMPUS LAS HERAS - UNIVERSIDAD DE VALPARAISO CALLE LAS HERAS Nº 6 COMUNA DE VALPARAISO V REGIÓN (V0)

ENERO 2016

Los Arrecifes 860 y 880 – El Mirador de Reñaca – Fono 2870235 – 2870036 – Viña del Mar

Laborator io Viñ a del Mar

INDICE

1.0

INTRODUCCION

2.0

ALGUNOS FUNDAMENTOS DEL METODO ReMi

3.0 4.0

METODO DE REFRACCION POR MICRO TEMBLORES (ReMi) INSTRUMENTACION

5.0

UBICACIÓN DE LA INSTRUMENTACION PARA LA MEDICION

6.0

FOTOGRAFÍAS DE LA ADQUISICIÓN

7.0

PROCESAMIENTO DE DATOS

8.0

CONTROL DE CALIDAD

9.0

RESULTADOS 9.1

RESULTADO S GRAFICOS

9.2

PERF ILESSISMICOS

9.3

METODODE REFRACC ION PORMICROTEMBLOR ES

10.0

DETERMINACION DE Vs 15 y Vs 30, segú n la Nch 433

11.0

CONCLUSIONES


Laborator io Viñ a del Mar 1.0

INTRODUCCION La UNIVERSIDAD DE VALPARAISO, se encuentra desarrollando el Proyecto Ampliación del Campus Las Heras , ubicada en calle Las Heras N° 6, comuna de Valparaíso, V Región, y por ello ha encargado la medición de los Perfiles Geosísmicos del terreno, a requerimiento de la nueva normativa sísmica, según el DS61, que modificó la Nch 433 – Diseño Sísmico de Edificios. Ubicación del proyecto.-



ALGUNOS FUNDAMENTOS DEL METODO ReMi Es el nuevo método g eofísico de la Sísmica P asiva Consiste en determinar la distribución de los valores de la velocidad de transmisión de las ondas de cizalle o corte (Vs) a través del terreno hasta varias decenas de metros de profundidad. Este proceso se lleva a cabo a partir del análisis espectral de las ondas superficiales del tipo Rayleigh, incluidas en el ruido sísmico ambiental producido por el tráfico y por otras actividades características de los medios urbanos. El importante significado geotécnico de los valores de Vs del terreno justifica el interés de este tipo de estudios, especialmente en zonas urbanas en las que se proyecten o ejecuten edificios y obras subterráneas de cierta importancia. Dado el elevado nivel del ruido sísmico ambiental y otras interferencias de diversa naturaleza no es factible la aplicación de métodos geofísicos convencionales en este tipo de medios. El objetivo del método de la Sísmica Pasiva es evaluar de forma indirecta y no destructiva la consistencia del terreno, determinando para ello la velocidad Vs de los materiales a partir del Instrumento de medición ReMi análisis de las ondas superficiales del tipo Rayleigh incluidas en el ruido sísmico ambiental.

Según el DS 61 que modificó la Nch 433/2009, indica La respuesta sísmica en superficie de un depósito de suelo y la solicitación sísmica que se desarrolla sobre una estructura emplazada en dicho depósito son principalmente dependiente de la rigidez a bajas deformaciones de los estratos superiores del terreno de fundación, del periodo fundamental del depósito de suelos, del nivel de amortiguamiento desarrollado por los distintos suelos constituyentes del terreno y de la excitación sísmica propiamente tal. Teniendo en consideración la tecnología disponible a lo largo del país, la clasificación sísmica de suelos se ha optado por centrarla en el parámetro que se estima más relevante en una primera aproximación, éste es el parámetro de rigidez a bajas deformaciones de los estratos superiores, correspondiente a la velocidad de ondas de corte promedio de los 30 m superiores del terreno, Vs30. La velocidad de propagación de las ondas de corte puede ser medida por ensayos down-hole, crosshole o sonda de suspensión, o a partir de mediciones de ondas superficiales (Rayleigh), por métodos como SASW , MASWo ReMi . En estos casos se deben informar las curvas de dispersión y los resultados del perfil de velocidades en profundidad para dos mediciones preferentemente ortogonales. Los Arrecifes 860 y 880 – El Mirador de Reñaca – Fono 2870235 – 2870036 – Viña del Mar

Laborator io Viñ a del Mar El perfil de velocidades de ondas de corte que caracteriza el terreno corresponderá a aquel que resulte en el caso más desfavorable. No se permite estimar Vs a partir de ondas Vp. En el caso que sólo se disponga del perfil de Vs en profundidad y que dicho perfil indique claramente que Vs aumenta monótonamente con la profundidad y además, se cumple que Vs30 > cierto valor indicado en el DS 61, en m/s, se podrá clasificar automáticamente como Suelo Tipo en la categoría inmed iatamen te inferior, sin necesidad de otras mediciones. Finalmente, este ensayo resulta de gran utilidad, para la determinación de la velocidad de corte del suelo Vs y clasificarlo según la nueva normativa en el DS 61, que modificó la Nch 433

3.0

METODO DE REFRACCION POR MICRO TEMBLORES (ReMi) Las ondas de corte son ondas sísmicas del tipo elásticas, en las cuales el desplazamiento es transversal a la dirección de propagación. Su velocidad es menor que la velocidad de las ondas primarias y no son afectadas por el grado de saturación del edio m investi gado. E stas ondasson las que generanlas oscilaciones durante el movimiento sísmico y producen el mayor daño. Solo se transmiten en medios sólidos y están irectamente d relacionadas las a propiedades dinám icas del subsuelo. Por estas razon es, representan una herramienta de gran valor tanto en estudios de ingeniería y geotecnia como en los de sismología y de la evaluación de la respuesta y la amenaza sísmica del sitio. En la metodología de Refracción por Micro Temblores (Refraction Micro Tremors – ReMi) la fuente sísmica cons iste en ruido sísmico biental, am cuya co ntribución pa siva se observa en la baja frecuencia del espectrode lentitud combinación métodos activos sobre (percusiones con intermedios martillos) para la generación señal /frecuencia, de más altaen frecuencia que con provee información los niveles y más superfi ciales. La técnica de sísmica micro de temblores está basa da enla idea fundam ental que un a simple transformada 2D de lentitud – frecuencia (p-f) de un registro de micro temblores puede separar ondas Rayleigh y Love de otras llegadas sísmicas, y permite la distinción de la velocidad de fase verdadera de las velocidades aparentes (Loui, 2001). La definición de la curva de dispersión desde la transformad a p-f y su inversión perm ite, la defi nición de unerfi p l 1D sismo– estratigráfi co de o ndas d e corte.


Laborator io Viñ a del Mar Para este proyecto se utilizó la metodología ReMi, dada las siguientes ventajas:

-

Los métodos de ondas superficiales son el nuevo estándar de medición de ondas de corte Vs

-

Las fuentes naturales y las inducidas mecánicamente (contribución a las bajas y altas frecuencias respectivamente en el espectro de señal adquirido) usadas en métodos de ondas superficiales proveen una excelente señal en la curva de dispersión.

-

La adquisición de datos sísmicos, no es afectada por zonas de bajas velocidades superficiales, ni inversiones de velocidad, ni medios saturados, condiciones que afectan el uso y la resolución de la sísmica por refracción estándar. Por lo tanto el método puede ser aplicado en cualquier ambiente, urbano , industrial y con mitación li en loscoplam a ientos de los geó fonos en superficie.

-

No hay limitaciones geológicas. Las inversiones de velocidad no representan limitaciones de transmisión de la refracción y de la señal en profundidad.

-

El método permite la medición de velocidades de ondas de corte a través del mismo arreglo y geófonos usados para la refracción estándar de Vp y puede ser adquirido en combinación con esta última técnica sin mayor esfuerzo logístico, optimizando así también los tiempos de respuesta.

No se necesitan complicadas fuentes de generación de ondas de corte (impactos laterales). Este elemento es muy importante porque difícilmente se genera una buena señal golpeando lateral mente a n ua placa. Estomita li la cali dad de los da tos y la profundidad e investigación. d



INSTRUMENTACION -

Sismógrafo DAQ link III System de42canales conPS G. 24 Geófonos verticales. 2 Cables sísmicos de 24 salidas. Notebook de última generación y especialmente diseñado para terreno. Receptor GPS de información de posición Compact Flash para almacenamiento de señales adquiridas



UBICACIÓN DE LA INSTRUMENTACION PARA LA MEDICION La figura muestra el emplazamiento del terreno en donde se ubicaron los geófonos para la medición de los perfiles geosísmicos. El sismógrafo se posicionó en coordenadas 255624.91 m E - 6340770.24 m S (Sistema de Coordenadas UTM), el terreno se encuentra a una cota desde 14 m, msnm. Definición de los Perfiles.-


Laborator io Viñ a del Mar EMPLAZAMIENTO DE LOS PERFILES GEOSISMICOS


Laborator io Viñ a del Mar

6.0

FOTOGRAFÍAS DE LA ADQUISICIÓN PERFIL 1.-

PERFIL 2.-



PROCESAMIENTO DE DATOS Para el presente proyecto, el análisis de los datos de velocidades de ondas de corte fue focalizado en las siguientes problemáticas: Definición y mapeo de estratificación sísmica. Definicióndel paráme tro Vs30. El procesamiento de los datos de micro temblores consto del análisis espectral frecuencia / lentitud de las ondas Rayleigh, extracción de la curva de dispersión e inversión de los datos para obtener los modelos sismo – estratigráficos 1D de ondas de corte. Para el cálculo de Vs30, se entrega como dato final su valor y el grafico profundidad / velocidad de onda de corte del modelo integrado de las mediciones entre geófonos. La configuración adop tada perm itió investigar hasta laprofund idad e r querida.

8.0

CONTROL DE CALIDAD En cuanto a la adquisición, el equipo de campo de Laboratorio Viña del Mar, llevo a cabo un riguroso control, asegurando la adquisición óptima de la información. El equipo empleado incluyo geófonos nuevos que cumplen con el control de calidad establecido, así como un sismógrafo de nueva generación (2012). Má s allá del equipo util izado, la colocación de los eófon gos fue con trolada estrictamente y fueron enterrados en cada uno de los puntos de tal modo de evitar posibles movimientos. El equipo de campo llevo a cabo el procesamiento preliminar del tendido adquirido y reviso todos los registros, al terminar el trabajo, de modo que si se determinaban problemas en la adquisición, se planificara la repetición de los datos tomados. Durante la adq uisición delos datos se reali zó una exha ustiva revisi ón de cada geófono ntes a dela grabación de los registros. Al verificar el correcto posicionamiento de los geófonos (verticalidad, acoplamiento co n el terreno, etc.) se realizó un registro de prueb a para verif icar al existencia de ñal se en cada uno y la calidad de la señal obtenida. Finalmente se procedió a gravar los registros, evaluándolos en campo individualmente para así seleccionar los mejores y desechar los registros con menor contenido de señal. Toda la información fue llevada a oficina, donde pudo ser procesada por el personal más calificado y con los programas más avanzados para el desarrollo del método.



RESULTADOS

9.1

RESULTADOS GRAFICOS Perfil 1.-

Gráfico de dispersión frecuencia/lentitud, geófonos 1 -24 - P1

Gráfico de velocidad de corte por estratos - P1

Curva de dispersión período/velocidad. Modelo integrado - P1


Laborator io Viñ a del Mar Perfil 2.-

Gráfico de dispersión frecuencia/lentitud, geófonos 1 -24 – P2

Gráfico de velocidad de corte por estratos – P2

Curva de dispersión período/velocidad. Modelo integrado – P2



PERFILES SISMICOS Utilizando los resultados de las velocidades de cortes Vs, obtenidos mediante el sistema ReMi, se construyen los perfiles estratigráficos sísmicos.

PERFIL 1 PROFUNDIDAD( m)

PERFIL 2 PROFUNDIDAD(m)

(Vm s /s)

0,00

1,34

416,0

0,00

1,29

353,9

1,34

4,99

388,5

1,29

4,10

330,5

4,99

9,30

129,1

4,10

5,45

469,5

9,30

14,24

219,0

5,45

12,98

202,8

14,24

30,00

720,3

12,98

30,00

692,8

Velocidad de corte Vs (m/s) - P1 0 0

(Vm s /s)

200

400

600

Velocidad de corte Vs (m/s) - P2

800

0

200

400

600

0

5

5

10

10

15

15

20

20

25

25

30

30


800


METODO DE REFRACCION POR MICRO TEMBLORES La estratigrafía sísmica del área se divide en 3 macro grupos:

Unidades superficiales.

Vs < 250 m/s. Este nivel sismo estratigráfico lo constituyen generalmente estratos de compacidad baja a media. Se detecta en Perfil 1: desde 4.99 m hasta 14.24 m Perfil 2: desde 5.45 m hasta 12.98 m

Unidad intermedias.

250 < Vs < 350 m/s. Este nivel sism o estrati gráficolo constituyen generalmente sustratos arenosos de compacidad media a alta. Se detecta en Perfil 1: no se detecta Perfil 2: desde 1.29 m hasta 4.10 m 350 < Vs < 500 m/s. Perfil 1: desde 0.00 m hasta 4.99 m Perfil 2: desde 0.00 m hasta 1.29 m y desde 4.10 m hasta 5.45 m

Unidades profund as.

500 < V s < 900 m /s. Estas vel ocidades están asoci adas a estratos de altacompacidad, en profundidad. Se detecta en Perfil 1: desde 14.24 m hasta 30.00 m Perfil 2: desde 12.98 m hasta 30.00 m Vs > 900 m /s. Estas veloci dades stán e asoci adas aestratos de alta compacidad, en profundidad. Perfil 1: No se detecta Perfil 2: No se detecta



DETERMINACION DE Vs 15 y Vs 30, segú n la Nch 433 Según la Nch 433, y el DS61, la clasificación sísmica de suelos se ha optado por centrarla en el parámetro que se estima más relevante, éste es el parámetro de rigidez a bajas deformaciones de los estratos superiores, correspondiente a la velocidad de ondas de corte promedio de los 30 m superiores del terreno, Vs30. De igual forma, resulta interesante, informar Vs15. Este parámetro se determina de acuerdo a la siguiente expresión:

Donde, Vs-i: velocidad de onda de corte del estrato i, en m/s. hi : espesor del estrato i, en metros n: número de estratos en los 30 m superiores del terreno Según el nuevo Decreto 61, se tiene: Según el comportamiento sísmico esperado se han definido por el DS61, los Tipos de Suelos, para los cuales se establecen las propiedades geotécnicas de requisito mínimo en cada caso. La definición de los Tipos de Suelos asociados a la Clasificación Sísmica de Suelos se establece según la Tabla: Tabla DS 61.- CLASIFICACION SÍSMICA DEL TERRENO DE FUNDACIÓN

Suelo Tipo A

V s30 ( m/s)

RQD (%)

≥900

≥50%

D E F

Su ( M p a)

ε qu ≤ 2 % )

suelo muy denso o muy

≥ 0,40 ≥ 500

≥ 50

ε qu ≤ 2 % )

firme

C

N1 ( g ol pe s /pi e )

≥ 10

Roca, suelo cementado Roca blanda o fracturada,

B

qu ( M p a)

≥ 0,30

Suelo denso o firme Suelo medianamente denso o firme Suelo de compacidad, o consistencia mediana Suelosespeciales

≥ 350

180 ≥

30 ≥

180 <

*

≥ 40

ε qu ≤ 2 % )

0,05≥

20 ≥

*

*

0,05<

*

Fuente: DS6 1 del13/12/2011 , quemodificola Nch 433, Diseño Sism ico de Edif icios

N1: N-SPT normalizado por presión de confinamiento de 0,1 MPa. Aplicable sólo a suelos que clasifican como arenas. RQD: Rock Quali ty Designat ion, según Norma TM AS D6032 qu: Compresión no-confinada εqu: Deformación unitaria dada por el ensayo de compresión no confinada.

Su: Resistencia al corte no-drenada


*

Laborator io Viñ a del Mar Perfiles geosísmicos. Para fundaciones superficiales, se tiene:

Perfil

11.0

Perfil 1

Vs 15

215.39m/s

Vs 30

331.62 m/s

Perfil 2 272.46m/s

391.11 m/s

CONCLUSIONES Teniendo presente el resultado de la medición de los perfiles geosísmicos con el método ReMi, el terreno en estudio corresponde a un suelo, que según la determinación de las velocidades de corte, se clasifica como suelo Tipo D, no obstante según lo indica el mismo DS61, se debe clasificar como suelo Tipo E , salvo que se realice un sondaje SPT de 30 m.

HERIBERTO ARAOS OVALL E Ingeniero Civil


Informe NÂº 1- EMS Campus Las Heras - Universidad de Valparaiso

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