informe pesebreras escuela de caballeria
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LABORATORIO DE SUELOS
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES Cra 50 N 18-06 Bogot.
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Informe Geotcnico Pesebrera, Escuela de Equitacin Bogot
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Tabla de Contenido
1. INTRODUCCIN ...................................................................................... 3 2. ALCANCE DEL TRABAJO DE CAMPO Y LABORATORIO .................... 3 3. CONDICIONES DEL SUB-SUELO ........................................................... 4 3.1. DESCRIPCIN DE LA EXPLORACIN............................................................... 6 3.2. CONDICIONES DEL NIVEL FRETICO .............................................................. 7 4. PRUEBAS DE LABORATORIO ............................................................... 8 5. RECOMENDACIONES ............................................................................. 8 5.1. RECOMENDACIONES PARA LA PREPARACIN DEL SITIO ................................. 9
5.1.1. Preparacin del Sitio y Remocin de la Capa Vegetal Superficial .. 9 5.1.2. Material de Relleno .............................................................................. 9 5.1.3. Depsitos de Relleno ........................................................................ 10 5.1.4. Excavacin de la cimentacin .......................................................... 11 5.1.5. Manejo de nivel fretico .................................................................... 11 5.1.6. Concreto de limpieza y relleno ......................................................... 12 5.1.7. Drenajes ............................................................................................. 12 5.1.8. Taludes de corte y laderas................................................................ 12
5.2. ANLISIS GEOTCNICO DE LAS CIMENTACIONES .......................................... 13 5.2.1. Parmetros y variables geomecnicas del suelo ........................... 13 5.2.2. Tipo de cimentacin, Profundidad de desplante y rea mnima recomendada ................................................................................................ 14 5.2.3. Capacidad portante y carga admisible del suelo de fundacin .... 14 5.2.4. Factores de seguridad y Anlisis Geotcnico por Confiabilidad .. 16 5.2.5. Asentamientos ................................................................................... 16 5.2.6. Mdulo de Balasto ............................................................................. 17 5.2.7. Coeficiente de tierras y muros de contencin ................................ 18 5.2.8. Verificacin a la licuacin ................................................................. 19 5.2.9. Parmetros ssmicos ........................................................................ 20 5.2.10. Resumen de recomendaciones .................................................... 20
6. LIMITACIONES DEL INFORME ............................................................. 21
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ANEXOS
Anexo A LOCALIZACIN DE LAS EXPLORACIONES
Anexo B REGISTROS DE LA EXPLORACIN DEL SUB-SUELO Y LOS
RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO
Anexo C MEMORIAS DE CLCULO
Anexo D REGSTRO FOTOGRFICO
Anexo E DOCUMENTOS DE RESPONSABILIDAD PROFESIONAL
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1. INTRODUCCIN
Este reporte contiene los hallazgos y recomendaciones de la investigacin
geotcnica realizada para el proyecto de construccin de una estructura para las
pesebreras, que estar ubicada en la Escuela de Equitacin, situado en la ciudad
de Bogot D.C. Colombia.
El propsito principal de la investigacin es analizar las condiciones del
subsuelo para proveer los parmetros tpicos requeridos para el diseo y
construccin de la edificacin, as como las recomendaciones de cimentacin para
la obra requerida.
Para llevar a cabo el presente informe se tomaron como documentos de
referencia el plano de localizacin de la estructura propuesta, informacin
geolgica obtenida de las planchas de la zonificacin geotcnica y mapas
geolgicos, as como los resultados de las exploraciones de campo y ensayos de
laboratorio.
2. ALCANCE DEL TRABAJO DE CAMPO Y LABORATORIO
Para este proyecto se ejecutaron tres (3) sondeos exploratorios con equipo
mecnico, distribuidos equitativamente sobre la huella de la estructura a realizar
teniendo en cuenta el plano piloto del proyecto como se puede observar en el
Anexo A de Localizacin. La profundidad alcanzada en las perforaciones fue de
seis metros (6.0m) para los sondeos. La campaa exploratoria satisface los
requerimientos para una edificacin de categora baja, cumpliendo con lo
establecido en la NSR-10 numeral H.3.2.
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En las exploraciones de campo se realiz la prueba de penetracin
estndar ("Standard Penetration Test", SPT) de acuerdo al estndar de la prctica
INV-E 111-07, "ENSAYO DE PENETRACIN NORMAL (SPT) Y MUESTREO DE
SUELOS CON TUBO PARTIDO".
Las muestras de suelo fueron inspeccionadas visual y manualmente por el
tcnico del laboratorio de suelos de la Escuela de Ingenieros Militares. Las
propiedades ndices del suelo y su granulometra fueron determinadas a partir de
muestras alteradas recuperadas de las perforaciones, con el fin de clasificar el
material bajo el sistema unificado de los suelos (USCS) y determinar
caractersticas fsicas del mismo. Las variables geomecnicas se calculan en base
a los ensayos SPT y en los ensayos de compresin simple y corte directo
realizados sobre muestras inalteradas. Por su parte, las variables de
deformabilidad se hallan a partir de los ensayos de consolidacin unidimensional.
Los ensayos de laboratorio mencionados y desarrollados en el Laboratorio
de Suelos y Materiales de la Escuela de Ingenieros Militares se encuentran
acreditados bajo la norma ISO/IEC-17025-2005 ante la ONAC, la cual es una
garanta para la calidad y veracidad de los resultados de las pruebas.
3. CONDICIONES DEL SUB-SUELO
El mapa de zonificacin geotcnica de Bogot 2010, clasifica el sitio como
Piedemonte A: Suelo Coluvial y Aluvial centro, compuesto principalmente por
Gravas arcillo arenosas compactas. Presenta espesores menores a 50 m, de alta
capacidad portante pero pueden presentar problemas de inestabilidad en
excavaciones abiertas; como puede apreciar en la Figura 1. La geologa del sector
corresponde a Coluviones y Complejos de Conos Aluviales, con geomorfologa de
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piedemonte. Con respecto al Mapa de Respuesta de Microzonificacin Ssmica de
Bogot 2010..
Para el suelo Piedemonte A, se tienen periodos fundamentales del suelo de
0,3 s a 0,6 s, con efectos de sitios relacionados con amplificacin, velocidades de
onda entre 200 y 750 m/s. El sitio se puede definir como suelo coluvial y aluvial
con intercalaciones de arcillas blandas: Bloques, cantos y gravas con matriz arcillo
arenosa o areno arcillosa, capas de arcillas blandas. La descripcin de este
depsito es consistente con los componentes del perfil del subsuelo identificados
durante la exploracin, donde se encontraron sedimentos de tipo coluvial y aluvial
consistentes en mezclas de materiales finos, granulares y orgnicos distribuidos
en forma errtica.
Figura 1 Mapa de Clasificacin Geotcnica del Proyecto
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Figura 2 Mapa de Clasificacin de respuesta ssmica del proyecto
3.1. Descripcin de la Exploracin
El material nativo presenta caractersticas heterogneas y errticas,
encontrando diferentes tipos de suelo entre cada uno de los sondeos. De manera
general, se puede apreciar estratos de arcilla de alta plasticidad y limos de baja
plasticidad, arenas de grano fino, intercalaciones de arcillas con algunos lentes
limosos. El perfil estratigrfico de la zona se puede describir de la siguiente
manera:
Superficialmente aparece una capa de materia orgnica de espesor
promedio de 0,20 metros, seguido aparece una capa de escombros
la cual se ubica en una parte del terreno que tienes un espesor
alrededor de 0,80 metros.
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Luego aparece una capa de arena color habano de consistencia
variable de media a media dura y de compacidad medio densa se
presentan con algunos lentes de gravas y arcillas de consistencia
medio dura, de baja plasticidad, que vara en profundidad hasta
encontrar un estrato de roca arenisca fracturada en matriz de
arenisca, hasta la profundidad de exploracin..
Para mayor informacin los resultados se laboratorio se presentan en el
anexo A, donde se puede apreciar la estratificacin de los materiales en cada
sondeo. Adems se puede evidenciar las profundidades de los estratos rocosos y
arenosos del sitio.
En cada uno de los sondeos se realiz la prueba de penetracin estndar
(SPT), con una altura de cada libre de 76 cm (30 pulgadas). En esta prueba se
apunt el nmero de golpes necesarios para penetrar la cuchara 15 cm (6
pulgadas) en longitudes totales de 45 cm. De las tres lecturas tomadas se
desecha la primera y se suman las dos siguientes. Los valores as obtenidos se
convirtieron posteriormente a valores de penetracin estndar, los cuales se
corrigen mediante la expresin de Bowles para obtener el valor N corregido.
3.2. Condiciones del Nivel Fretico
Durante la campaa exploratoria se encontr nivel fretico variando entre
un metro con cincuenta centmetros y un metro con noventa centmetros (1,0 2,7
m) de profundidad a partir del nivel de terreno actual, se detectaron rastros de
combustible en la zona de exploracin, es necesario revisar las instalaciones y
acometidas de fluidos alrededor del sitio por una posible fuga de combustible.
Para registros ms precisos se pueden instalar pozos de monitoreo o piezmetros
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a ser monitoreados durante un periodo considerable de tiempo, debido a que la
posicin del nivel fretico vara en funcin de una serie de propiedades
ambientales y del propio suelo que incluyen la topografa, permeabilidad y las
condiciones climatolgicas, entre otros. Estos procedimientos estn fuera del
alcance de este estudio.
4. PRUEBAS DE LABORATORIO
Un total de nueve (9) muestras alteradas e inalteradas representativas fueron
sometidas a pruebas de laboratorio. En este caso se realizaron pruebas para
clasificar el material para propsitos ingenieriles (Humedad Natural, Lmites de
consistencia, gravedad especfica y Gradacin de los suelos muestreados). Se
realizaron diferentes pruebas para determinar las variables de resistencia del
suelo.
Los resultados de clasificacin confirmaron la existencia heterognea de
materiales, distribuidos de forma errtica. El contenido de humedad para los
materiales areno limosos y grava arenosos encontrados vara entre nueve por
ciento (8%), y cuarenta (40%). El ndice de plasticidad para los materiales finos
vara entre nueve (9%) a trece (13%) por ciento, que indican una baja plasticidad
del suelo.
5. RECOMENDACIONES
El enfoque de estas recomendaciones girar en torno a utilizar los
parmetros de resistencia del terreno natural existente para calcular la capacidad
de carga para la cimentacin.
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Para la realizacin del presente estudio de suelos se acudi a la consulta de
los siguientes documentos:
NSR10 Ttulo H: Estdios Geotcnicos.
Mapa de zonas geotcnicas para respuesta ssmica Bogot Depae 2010.
Mapa de microzonificacin ssmica de Bogot Depae 2010.
Principio de Ingeniera de Cimentaciones de Braja Das.
Mapa de microzonificacin ssmica de Bogot 2010.
Estos documentos permitieron definir las profundidades de exploracin, el
marco geolgico de la zona de estudio y los lineamientos para el diseo
geotcnico de la cimentacin requerida.
5.1. Recomendaciones para la Preparacin del Sitio
5.1.1. Preparacin del Sitio y Remocin de la Capa Vegetal Superficial
Toda el rea del proyecto debe ser adecuadamente limpiada antes de
desarrollar cualquier estructura. No debe quedar en el proyecto ninguna
vegetacin superficial, asfalto, escombros, o cualquier otro material forneo. No se
debe cimentar sobre suelo con presencia de materia orgnica, esta debe ser
retirada por completo
5.1.2. Material de Relleno
En caso de requerirse zonas de relleno se recomienda el uso de material de
prstamo procedente de cantera, evitando usar el material in situ. El material de
relleno debe cumplir con especificaciones tipo afirmado, con gradaciones tipo IDU
B200 B400, a fin de asegurar adecuados niveles de compactacin. Cualquier
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material de relleno deber ser certificado y aprobado por la interventora del
proyecto previo a su utilizacin.
5.1.3. Depsitos de Relleno
El relleno de las fundaciones deber construirse en capas que no excedan
treinta (30) centmetros de espesor (condicin suelta). Cada capa deber ser
distribuida, compactada y aprobada por el Ingeniero encargado del proyecto.
Equipo manual puede ser empleado para esta tarea siempre y cuando se cumpla
lo siguiente:
El criterio de aceptacin para las pruebas de densidad de campo ha sido
establecido como una comparacin entre la densidad mxima seca del material,
determinada por la Curva Proctor Modificado (INV E-142-07) y el esfuerzo de
compactacin alcanzado en el campo. Como mnimo, la densidad de campo
deber alcanzar un porcentaje de compactacin del 95% con respecto a la
densidad mxima del ensayo proctor modificado. Este porcentaje de compactacin
domina sobre cualquier otro estipulado en los planos y especificaciones de este
proyecto.
El contenido de humedad del relleno depositado tambin debe ser
controlado. Se recomienda que el contenido de humedad del relleno depositado se
mantenga cercano a su ptimo (determinado tambin en el INV-E-142-07) con una
tolerancia de menos 2% a ms 3% de este parmetro. El Contratista deber ser
responsable de proveer equipo suficiente y capacitado para cumplir con estas
especificaciones de compactacin de una manera eficiente y efectiva, para lo cual
la compactacin del relleno seleccionado debe realizarse con equipos de
vibracin. Cada capa de relleno deber ser inspeccionada antes de compactarla.
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Toda la vegetacin, races o basura debern ser removidas. Rocas mayores de
seis (6) pulgadas de dimetro debern ser removidas o fragmentadas.
Es importante mantener el espesor del depsito de relleno bajo estructuras
lo ms uniforme posible. Si hubiese relleno en desnivel bajo una misma estructura
podran ocurrir respuestas diferenciales del suelo debido a las cargas aplicadas. Si
el material proveniente de los cortes requeridos para disponer las zapatas
presenta las caractersticas que se reflejan en la descripcin del Material de
Relleno, podr ser utilizado como relleno ingenieril a menos que se especifique lo
contrario. Si se especifica que el material no puede ser utilizado por alguna razn
tcnica, el contratista deber seleccionar una fuente de material y deber obtener
la aprobacin del material antes de ser depositado como relleno ingenieril.
5.1.4. Excavacin de la cimentacin
La cimentacin dispondr de excavaciones con los anchos suficientes para
su implantacin. Para profundidades mayores a 1.0 metros se recomienda que la
realizar la excavacin con entibados de madera teniendo en cuenta que esto
suelos pueden presentar problemas de inestabilidad en excavaciones abiertas.
Los tiempos de excavacin, fundida y relleno deben ser mnimos, a fin de evitar
desprendimientos de material en las paredes de la excavacin.
5.1.5. Manejo de nivel fretico
El nivel fretico puede ser manejado mediante la ejecucin de pozos de
abatimiento adyacentes a la cimentacin, los cuales tendrn equipos de bombeo.
No deben ser alto el nmero de equipos de bombeo y el uso de este no debe ser
excesivo, ya que parte del nivel final para el stano se asentar sobre arenas
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limosas, el cual y dado el abatimiento del nivel fretico puede presentar
levantamientos de fondo.
5.1.6. Concreto de limpieza y relleno
Una vez preparado el fondo de la excavacin para la construccin de la losa
o vigas de cimentacin se colocar una capa de concreto pobre (fc=2000psi) de
por lo menos cinco (5) centmetros de espesor. El material con el cual se realizar
el relleno de las excavaciones realizadas para disponer la cimentacin aqu
propuesta deber cumplir con las caractersticas y procedimientos de
compactacin establecidos en el numeral 5.1 de este informe correspondiente a:
Material de Relleno y Depsito de Relleno.
5.1.7. Drenajes
Se recomienda la ejecucin de subdrenes perimetrales tipo espina de
pescado y de geodrenes o filtros franceses en el permetro de la edificacin, a una
profundidad recomendable de 1,5 metros de profundidad. A nivel superficial se
debe contar con cunetas, evitando cualquier filtracin de agua al suelo de
fundacin y al relleno sobre el cual se apoya la cimentacin existente. Los
sistemas de drenaje a construir deben conectarse al sistema de alcantarillado
existente.
5.1.8. Taludes de corte y laderas
Se recomienda el uso de grama natural propia de la zona para la
revegetalizacin de los taludes de corte o de rellenos, buscando disminuir al
mximo los efectos erosivos al estar expuestos a la intemperie.
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5.2. Anlisis Geotcnico de las Cimentaciones
5.2.1. Parmetros y variables geomecnicas del suelo
La capacidad de soporte admisible para los cimientos superficiales para el
sitio destinado a la pesebrera de la Escuela de Equitacin se calcul segn el
Anexo C definindose los siguientes parmetros: es el peso unitario del suelo
sobre el cual se dispondr la zapata, C es la cohesin del suelo, Cu es la cohesin
no drenada, D es la profundidad de cimentacin, Nq es el factor de capacidad de
soporte para el ngulo de friccin del suelo, D es el dimetro del cimiento, y Nc es
el factor de capacidad de soporte para la cohesin. El anlisis geotcnico del
clculo de capacidad portante se realiza bajo condiciones no drenadas,
considerando que los depsitos cohesivos saturados tendrn una aplicacin
rpida de cargas proveniente de la construccin de la edificacin, por lo cual el
suelo no tiene tiempo para liberar las presiones intersticiales, llevndolo a tener un
comportamiento no drenado o a corto plazo (NSR-10 H.2).
Las variables de resistencia para la determinacin de la capacidad portante
en la zona de cimentacin y cuyos clculos se presentan en el Anexo C son los
siguientes:
Tabla 1 Parmetros y variables geomecnicas para el suelo de fundacin
Tabla 2 Parmetros y variables geomecnicas para el suelo de fundacin
PROF (m)
NSPT Promedio Corregido
Clasificacin Del suelo
UCSC
Cohesin corregida
C
(kPa)
ngulo de Friccin
corregida
(Grados)
Peso Unitario
(kN/m3)
Peso
Unitario Saturado
sat (kN/m3)
Mdulo de Elasticidad
E
(kPa)
0 - 0,9 Orgnico y escombros
0,9 - 6,0 4 SM - CL 4 24 19 19.5 3000
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5.2.2. Tipo de cimentacin, Profundidad de desplante y rea mnima
recomendada
En virtud de las caractersticas de los suelos encontrados en el sitio de
estudio, su composicin errtica y heterognea, la presencia de niveles freticos,
las altas cargas de la edificacin y las dems caractersticas explicadas en el
presente informe, se tienen las siguientes consideraciones.
En razn a los estratos encontrados de buena capacidad prtate, se
propone una cimentacin tipo zapatas para una estructura de altura hasta 3 pisos
y con cargas mximas de servicio por columna menores de 800kN.
5.2.3. Capacidad portante y carga admisible del suelo de fundacin
Los clculos de los parmetros de diseo, la capacidad de soporte y
asentamientos esperados utilizando ste tipo de cimentacin se presentan en el
Anexo C al final de este documento. Para los clculos de capacidad de soporte se
utilizaron los mtodos de Terzaghi, Meyerhof, Hansen y Vesic. Para el suelo
evaluado, la Metodologa de Terzaghi gener resultados ms conservadores y por
lo tanto este ser el mtodo empleado para el presente estudio de suelos.
Bajo las condiciones anteriormente descritas para una zapata corrida a una
profundidad de 1,2 metros y lado igual 1,4 metros se tiene una capacidad portante
de 114 kPa, En el anexo C se presentan los resultados
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0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
Car
ga A
dm
isib
le (
kN)
Profundidad (m)
B=L=1.4m
B=L=1.6m
B=L=1.8m
B=L=2.0m
B=L=2.2m
B=L=2.4m
Figura 3 Carga admisible alternativa zapatas cuadradas.
Como la cimentacin recomendada para el edificio es una cimentacin
superficial desplantada en el estrato arenoso con gravas y arcillas, se calcularon
las capacidades portantes para diferentes opciones de dimensin de zapata y para
la losa, el baco de capacidades de soporte se puede encontrar en el anexo C
Falla de fondo
El anlisis de la falla de fondo en las dos direcciones principales de la
construccin se llev a cabo mediante el uso de la siguiente ecuacin. Dando por
resultado un factor de seguridad igual 1.2.
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5.2.4. Factores de seguridad y Anlisis Geotcnico por Confiabilidad
El anlisis geotcnico se realiza bajo condiciones no drenadas o a corto
plazo (se calcula con esfuerzos aparentes). Este tipo de anlisis se permite
realizar para calcular la capacidad portante, ajustndose a las condiciones del
sitio, donde la presencia de material arcilloso, permiten establecer que por
aumento del nivel fretico y por capilaridad, este puede verse saturado y en
condiciones no drenadas al momento de realizar las medidas constructivas. La
disipacin de presiones de poros no es posible realizarla en su totalidad por la
rpida accin de las cargas de la edificacin.
El factor de seguridad utilizado en el presente informe es de 3,0. Ya que el
anlisis se realiz considerando carga viva + carga muerta + sismo seudo esttico
(datos dados por el ingeniero estructural responsable), este factor de seguridad
cumple con los factores de seguridad mnimos Fsbum solicitados por la NSR-10
en el numeral H.4.7. Por su parte, dado el anterior anlisis, se cumplen con los
requisitos de factores de seguridad indirectos para carga viva (normal y
mxima)+carga muerta dados en los numerales H.2.4-1 y H.4.7. El factor de
seguridad empleado satisface cualquiera de las combinaciones de carga en
diseo y construccin respectivamente.
5.2.5. Asentamientos
Para el clculo de los asentamientos totales de las zapatas se utiliz el
mtodo elstico, los valores obtenidos que est por debajo de los asentamientos
mximos permitidos, para edificaciones aisladas (NSR-10 H.4.9.2). Los resultados
se pueden ver en el anexo C.
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Para la evaluacin de asentamientos para una carga mxima de 8000
kN en cada apoyo, obteniendo un asentamiento de 21 cm, para una carga de
1700 kN es de 18 cm , valores inferioriores al asentamiento mximo permitido
(NSR-10 H.4.9.3), No obstante, para disminuir la diferencia de asientos en gran
medida, es prioritaria la construccin de vigas de enlace.
Figura 4 Asentamientos zapatas 4 niveles
5.2.6. Mdulo de Balasto
Para el diseo de vigas de cimentacin, se pueden usar los siguientes
mdulos de Balasto, obtenido a partir del mtodo de Bowles (1.982), teniendo en
cuenta el cociente entre la carga actuante y el asentamiento calculados. Se espera
un mdulo de balastro para una viga de 0,30 m, de 5300 kN/m. Los anteriores
mdulos se hacen teniendo en cuenta el cociente entre la carga actuante y mdulo
de elasticidad del suelo.
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Figura 5 Mdulo de reaccin vigas rectangulares.
5.2.7. Coeficiente de tierras y muros de contencin
En el anexo C se relacionan los coeficientes de empujes de tierras para los
estratos encontrados. Para el diseo de muros, se presenta el diagrama de
presin de tierras para muros de contencin. Para ello, se tienen en cuenta dos
consideraciones:
En los primeros 4 metros se tienen estratos de arenas y gravas.
Posteriormente se encuentra un estrato de roca arenisca fracturada
En caso de que se requiera la construccin de muros de contencin, el material de
relleno al espaldar del muro debe construirse con material granular no procedente
de la excavacin de cimientos, debido a la presencia de material cohesivo que
genera empujes activos ms altos.
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Figura 6 Diagrama de presin de tierras para el diseo de muros de contencin.
Dnde:
H = Altura.
Ka = 0.40.
q = Sobrecarga por edificaciones vecinas (T/m2).
= 1.95 T/m3 (condicin saturada).
5.2.8. Verificacin a la licuacin
Se realiz la verificacin a licuacin; de acuerdo con la clasificacin dada
por Seed (1979), para los estratos de materiales granulares encontrados en la
exploracin se encontr en el sondeo 2 y 3 durante los primeros 2,5 metros de
exploracin un estrato de arena limosa sujeta a licuacin, el cual puede
mitigarse en gran parte con inyeccin de grouting entre el fondo de la cimentacin
y 2,5 metros de profundidad, tambin otra alternativa es realizar un reemplazo de
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material en este sitio y mediante mtodos de compactacin; la construccin de
drenajes es indispensable.
Para este anlisis se utiliz el Mtodo del C.N.R. - GNDT da Seed e Idriss,
tomando como base el ensayo de penetracin estndar y los resultados de
laboratorio, los resultados se pueden apreciar en el anexo C.
5.2.9. Parmetros ssmicos
De acuerdo con los resultados de la exploracin geotcnica, del Ttulo A de
la NSR10, se permite definir que el sitio de estudio se encuentra sobre una zona
con los siguientes parmetros:
Tabla 3 Parmetros ssmicos
Amenaza ssmica Intermedia
ZONA PIEDEMONTE A
MZ
B 2
010
Coeficientes Diseo Seguridad Limitada
Umbral de Dao
Fa 1,65 1,70 1,90
Fv 2,00 2,35 2,75
Tc 0,78 0,66 0,72
Tl 3,0 3,0 3,0
Ao 0,22 0,20 0,10
To -- -- 0,14
5.2.10. Resumen de recomendaciones
Considerando el tipo de material del proyecto, el tipo de edificacin a construir y
dems consideraciones dadas en el estudio de suelos, se recomienda construir
una cimentacin superficial, se considera que la cimentacin de la estructura no
quede apoyada sobre un relleno. Para la estructura se recomienda la
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construccin de zapatas aisladas a una profundidad mnima de 1,4 m con
dimensiones sugeridas de 1,2 x 1,2 metros, y unidas mediante vigas de amarre de
tal manera que la cimentacin sea desplantada sobre estrato de arena limosa
(SM) sobre un material de relleno compactado de 0,40m.
Bajo las anteriores condiciones. Se recomienda que la fundacin se soporte en el
material existente como mnimo a esta profundidad y sobre el estrato portante
mencionado, colocando una capa de concreto pobre. El fondo de la excavacin
de la fundacin deber estar seco, firme, limpio y sin ningn tipo de material
suelto y/o desperdicios de construccin. Las recomendaciones de capacidad de
carga parten de la suposicin de que la estructura entera descansar sobre un
material uniforme segn especificado en las recomendaciones para el desarrollo
del sitio. Se recomienda realizar monitores de asentamientos constantemente,
tanto en la estructura como en las zonas aledaas
6. LIMITACIONES DEL INFORME
Este informe ha sido preparado para el uso exclusivo de la Jefatura de
Ingenieros y su equipo de diseo/construccin asociado a este proyecto en
particular. El mismo fue preparado de acuerdo con las prcticas aceptadas
localmente en la ingeniera geotcnica; sin otra garanta expresada o implicada.
Adicionalmente, este reporte est basado en conocimientos sobre
consideraciones de diseo a esta fecha. Los diseadores del proyecto debern
estar conscientes de esta situacin para verificar si algn parmetro importante
requiera alguna aclaracin adicional.
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La evaluacin y las recomendaciones incluidas en este documento estn
basadas en los datos tomados de las pruebas de campo y laboratorio, y de las
observaciones realizadas en el sitio durante las visitas realizadas por el personal
tcnico del Laboratorio de Suelos de la Escuela de Ingenieros Militares. Sin
embargo, algunas variaciones de las condiciones del campo descritas en este
informe no son evidentes hasta que se comience el proceso de construccin. Si
este fuese el caso, el ingeniero residente del proyecto deber evaluar la situacin,
confirmar las recomendaciones incluidas en este informe y notificar las mismas al
profesional responsable del estudio de suelos.
Si se hiciesen cambios en el diseo, localizacin o naturaleza de las
estructuras propuestas, las conclusiones y recomendaciones contenidas en este
informe no sern vlidas a menos que los cambios sean revisados y las
recomendaciones sean ajustadas o confirmadas por escrito por el Laboratorio de
Suelos de la Escuela de Ingenieros Militares ESING.
Bogot D.C., 01 de juLio de 2013
MARTIN ERNESTO RIASCOS CAIPE
INGENIERO CIVIL ESPECIALISTA EN GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS MAGISTER EN INGENIERA CIVIL GEOTECNIA M.P. 76202170295VLL
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ANEXOS
ANEXO A
LOCALIZACIN DE LAS EXPLORACIONES
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ANEXOS
ANEXO B
REGISTROS DE LA EXPLORACIN DEL SUB-SUELO Y LOS RESULTADOS
DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO
Granulometra y Lmites de Atterberg
Perfil Estratigrfico
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ANEXOS
ANEXO C
MEMORIAS DE CLCULO
Parmetros de diseo
Capacidad de Carga
Asentamientos
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ANEXOS
MEMORIAS DE CLCULO
OBTENCIN DE PARMETROS DE DISEO
Peso unitario: Para el estrato de arena limosa (SM - CL), se encuentra un
peso unitario de 19 kN/m3.
Peso unitario saturado: definido a partir de relaciones de fase para el estado
saturado. Su valor es de 19.5 kN/m3 para los estratos arenosos.
Cohesin: se obtiene la cohesin no drenada a partir de correlaciones. por
lo cual se toma el valor promedio igual a 15 kPa. En condiciones drenadas,
se encuentra una cohesin de 0 kPa.
ngulo de friccin: para el estrato arenoso en condiciones drenadas se
relaciona del ensayo SPT con el nmero de golpes corregido, siguiendo la
ecuacin de Skemtpon. Se obtiene para dicho estrato un ngulo de
rozamiento interno de 28.
Mdulo de elasticidad: Se obtiene un mdulo de 3000 kPa.
CAPACIDAD PORTANTE Y CARGA ADMISIBLE
Terzaghi, prosiguiendo el estudio de Caquot, ha aportado algunos cambios para
tener en cuenta las caractersticas efectivas de toda la obra de cimentacin -
terreno.
Bajo la accin de la carga transmitida por la cimentacin, el terreno que se
encuentra en contacto con la cimentacin misma tiende a irse lateralmente,
pero resulta impedido por las resistencias tangenciales que se desarrollan entre
la cimentacin y el terreno.
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ANEXOS
Esto comporta un cambio del estado tensional en el terreno puesto
directamente por debajo de la cimentacin; para tenerlo en cuenta, Terzaghi
asigna a los lados AB y EB de la cua de Prandtl una inclinacin respecto a
la horizontal, seleccionando el valor de en funcin de las caractersticas
mecnicas del terreno al contacto terreno-obra de cimentacin.
De esta manera se supera la hiptesis 2 =0 para el terreno por debajo de la
cimentacin. Admitiendo que las superficies de rotura resten inalteradas, la
expresin de la carga ltima entonces es:
q =A h + B c + C b
Donde C es un coeficiente que resulta funcin del ngulo de rozamiento interno
del terreno puesto por debajo del nivel de cimentacin y del ngulo antes
definido; b es la semianchura de la franja. Adems, basndose en datos
experimentales, Terzaghi pasa del problema plano al problema espacial
introduciendo algunos factores de forma.
Una sucesiva contribucin sobre el efectivo comportamiento del terreno ha sido
aportada por Terzaghi. En el mtodo de Prandtl se da la hiptesis de un
comportamiento del terreno rgido-plstico, en cambio Terzaghi admite este
comportamiento en los terrenos muy compactos. En stos, de hecho, la curva
cargas-asentamientos presenta un primer tracto rectilneo, seguido por un breve
tracto curvilneo (comportamiento elstico-plstico); la rotura es instantnea y el
valor de la carga lmite resulta claramente individuado (rotura general).
En un terreno muy suelto en cambio la relacin cargas-asentamientos presenta
un tracto curvilneo acentuado desde las cargas ms bajas por efecto de una
rotura progresiva del terreno (rotura local). Como consecuencia la
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ANEXOS
individualizacin de la carga lmite no es tan claro y evidente como en el caso de
los terrenos compactos.
Para los terrenos muy sueltos, Terzaghi aconseja tener en consideracin la carga
ltima; el valor que se calcula con la frmula anterior pero introduciendo valores
reducidos de las caractersticas mecnicas del terreno y precisamente:
tgrid = 2/3 tg e crid= 2/3c
Haciendo explcitos los coeficientes de la frmula anterior, la frmula de Terzaghi
se puede escribir as:
qult = c Nc sc + D Nq + 0.5 B N s
Donde:
12
cos2
tan
cot)1(
tan)2/75.0(
)2/45(2
cos2
2
pKN
qNcN
ea
aNq
CARGA LTIMA SEGN TERZAGHI (1955) (Condicin no drenada)
Factor Nq 9,60 Factor Nc 13,32 Factor Ng 9,44 Presin ltima 374,42 kN/m Presin admisible 124,81 kN/m
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ANEXOS
100
120
140
160
180
200
220
1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4
Cap
acid
ad p
ort
ante
ne
ta a
dm
(kP
a)
Profundidad (m)
B=L=1.4m
B=L=1.6m
B=L=1.8m
B=L=2.0m
B=L=2.2m
B=L=2.4m
Figura 7 Capacidad portante neta admisible alternativa zapatas.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
Car
ga A
dm
isib
le (
kN)
Profundidad (m)
B=L=1.4m
B=L=1.6m
B=L=1.8m
B=L=2.0m
B=L=2.2m
B=L=2.4m
Figura 8 Carga admisible alternativa zapatas.
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ANEXOS
Tabla 4 Capacidad portante neta admisible alternativa zapatas
Capacidad portante neta admisible para diferentes profundidades y dimensiones de cimiento (kPa)
D (m) Dimensin del cimiento (m) B=L
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
1.2 114.48 120.15 125.81 131.48 137.14 142.81
1.4 124.81 130.47 136.14 141.80 147.47 153.13
1.6 135.13 140.80 146.46 152.13 157.79 163.46
1.8 145.45 151.12 156.79 162.45 168.12 173.78
2.0 155.78 161.44 167.11 172.77 178.44 184.10
2.2 166.10 171.77 177.43 183.10 188.76 194.43
2.4 176.43 182.09 187.76 193.42 199.09 204.75
Tabla 5 Carga admisible alternativa zapatas
Carga admisible para diferentes profundidades y dimensiones de cimiento (kN)
D (m) Dimensin del cimiento (m) B=L
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
1.2 224.39 307.58 407.63 525.91 663.77 822.58
1.4 244.62 334.01 441.08 567.21 713.74 882.04
1.6 264.86 360.44 474.53 608.50 763.71 941.51
1.8 285.09 386.87 507.98 649.80 813.68 1000.98
2.0 305.33 413.30 541.43 691.10 863.65 1060.44
2.2 325.56 439.73 574.88 732.39 913.62 1119.91
2.4 345.80 466.16 608.33 773.69 963.58 1179.38
ASENTAMIENTOS ELSTICOS
Los asentamientos de una cimentacin rectangular de dimensiones B x L
puesta en la superficie de un semiespacio elstico se pueden calcular con base
en una ecuacin basada en la teora de la elasticidad (Timoshenko e Goodier
(1951)):
(1) 21
21
1
21'0 F
IIIsE
BqH
Donde:
q0 = Intensidad de la presin de contacto
B' = Mnima dimensin del rea reactiva,
-
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ANEXOS
E e = Parmetros elsticos del terreno.
Ii = Coeficientes de influencia dependientes de: L'/B', espesor del estrato H,
coeficiente de Poisson , profundidad del nivel de cimentacin D.
Los coeficientes I1 y I2 se pueden calcular utilizando las ecuaciones de
Steinbrenner (1934) (V. Bowles), en funcin de la relacin L'/B' y H/B, utilizando
B'=B/2 y L'=L/2 para los coeficientes relativos al centro y B'=B y L'=L para los
coeficientes relativos al borde.
El coeficiente de influencia IF deriva de las ecuaciones de Fox (1948), que
indican el asiento se reduce con la profundidad en funcin del coeficiente de
Poisson y de la relacin L/B.
Para simplificar la ecuacin (1) se introduce el coeficiente IS:
21
21
1II
SI
El asentamiento del estrato de espesor H queda:
FI
SI
SE
BqH21'
0
Para aproximar mejor los asientos se subdivide la base de apoyo de manera
que el punto se encuentre en correspondencia con un ngulo externo comn a
varios rectngulos. En prctica se multiplica por un factor igual a 4 para el
clculo de los asentamientos en el centro y por un factor igual a 1 para los
asentamientos en el borde.
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ANEXOS
En el clculo de los asientos se considera una profundidad del bulbo tensiones
igual a 5B, si el substrato rocoso se encuentra a una profundidad mayor. A tal
propsito se considera substrato rocoso el estrato que tiene un valor de E igual
a 10 veces el del estrato que est por encima.
El mdulo elstico para terrenos estratificados se calcula como promedio
ponderado de los mdulos elsticos de los estratos interesados en el asiento
inmediato. Para la solucin con zapatas se calcul el asentamiento para la
mxima carga, con una carga equivalente a 5100 kN carga mxima y la mnima
4500 kN
Tabla 6 Asentamientos elsticos zapata 4 niveles.
q (kN) 381 333 381 333 222 194 222 194 145 127 145 127 103 90 103 90
F1 0.45 0.45 0.37 0.37 0.42 0.42 0.32 0.32 0.39 0.39 0.28 0.28 0.36 0.36 0.24 0.24
F2 0.02 0.02 0.04 0.04 0.03 0.03 0.05 0.05 0.03 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.06 0.06
Is 0.46 0.46 0.39 0.39 0.43 0.43 0.34 0.34 0.40 0.40 0.30 0.30 0.38 0.38 0.26 0.26
If 0.81 0.81 0.81 0.81 0.83 0.83 0.83 0.83 0.85 0.85 0.85 0.85 0.86 0.86 0.86 0.86
Se (mm) 205.9 180.1 43.1 37.7 152.4 133.3 30.1 26.3 118.9 104.0 22.1 19.3 95.9 83.9 16.8 14.7
q (kN) 381 333 381 333 222 194 222 194 145 127 145 127 103 90 103 90
F1 0.45 0.45 0.37 0.37 0.42 0.42 0.32 0.32 0.39 0.39 0.28 0.28 0.36 0.36 0.24 0.24
F2 0.02 0.02 0.04 0.04 0.03 0.03 0.05 0.05 0.03 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.06 0.06
Is 0.46 0.46 0.39 0.39 0.43 0.43 0.34 0.34 0.40 0.40 0.30 0.30 0.38 0.38 0.26 0.26
If 0.78 0.78 0.78 0.78 0.80 0.80 0.80 0.80 0.81 0.81 0.81 0.81 0.83 0.83 0.83 0.83
Se (mm) 196.1 171.6 41.1 36.0 145.7 127.5 28.8 25.2 114.1 99.8 21.2 18.6 92.3 80.7 16.2 14.2
q (kN) 381 333 381 333 222 194 222 194 145 127 145 127 103 90 103 90
F1 0.45 0.45 0.37 0.37 0.42 0.42 0.32 0.32 0.39 0.39 0.28 0.28 0.36 0.36 0.24 0.24
F2 0.02 0.02 0.04 0.04 0.03 0.03 0.05 0.05 0.03 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.06 0.06
Is 0.46 0.46 0.39 0.39 0.43 0.43 0.34 0.34 0.40 0.40 0.30 0.30 0.38 0.38 0.26 0.26
If 0.70 0.70 0.70 0.70 0.72 0.72 0.72 0.72 0.74 0.74 0.74 0.74 0.76 0.76 0.76 0.76
Se (mm) 176.7 154.6 37.0 32.4 132.0 115.5 26.0 22.8 103.9 90.9 19.3 16.9 84.5 73.9 14.8 13.0
q (kN) 381 333 381 333 222 194 222 194 145 127 145 127 103 90 103 90
F1 0.45 0.45 0.37 0.37 0.42 0.42 0.32 0.32 0.39 0.39 0.28 0.28 0.36 0.36 0.24 0.24
F2 0.02 0.02 0.04 0.04 0.03 0.03 0.05 0.05 0.03 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.06 0.06
Is 0.46 0.46 0.39 0.39 0.43 0.43 0.34 0.34 0.40 0.40 0.30 0.30 0.38 0.38 0.26 0.26
If 0.65 0.65 0.65 0.65 0.67 0.67 0.67 0.67 0.69 0.69 0.69 0.69 0.70 0.70 0.70 0.70
Se (mm) 163.5 143.0 34.3 30.0 122.1 106.8 24.1 21.1 96.2 84.2 17.9 15.6 78.4 68.6 13.8 12.0
Centro Borde
Z =1.00
Z =1.50
B=1.50m B=2.00m B=2.50m B=3.00m
Centro Borde Centro Borde Centro Borde
B=1.50m B=2.00m B=2.50m B=3.00m
Centro Borde Centro Borde Centro Borde
Centro Borde
Z =2.00
B=1.50m B=2.00m B=2.50m B=3.00m
Centro Borde Centro Borde Centro Borde Centro Borde
Centro Borde Centro Borde Centro Borde
Z =2.50
B=1.50m B=2.00m B=2.50m B=3.00m
Centro Borde
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ANEXOS
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIN
Los asentamientos por consolidacin pueden ser estimados con base en la
expresin:
'
''
0
log1 vo
promvvo
re
HoCSc
En esta expresin, vlida para suelos preconsolidados, Cr es el coeficiente de
recompresin, Ho es el espesor de la capa que consolida, eo es la relacin de
vacos del suelo, vo es el esfuerzo vertical efectivo en el centro de la capa y
vprom es el incremento de esfuerzos ocasionado por el cimiento en el mismo
punto. El valor de Cr se estim con la expresin Cc = 0.005(LL 14)/8, citada por
Bowles (1976), y la relacin de vacos se obtuvo mediante:
S
Ge s
0
Para efectos de clculo se adopt un valor de Gs de 2.60; el grado de saturacin S
es del 100%, y el contenido de humedad promedio registrado, de 36%, con lo cual
el valor de la relacin de vacos es de 0.936.
El valor del incremento de esfuerzos vprom se calcula hallando los incrementos
de presin bajo el cimiento en el tope (apl), en el centro (vmed) y en el fondo de
la capa que consolida (vfondo), la cual en este caso tiene un espesor mximo de
4.0 m bajo el cimiento. Para cada profundidad la presin se obtiene como:
v = Icapl
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ANEXOS
El parmetro apl es la presin aplicada por el cimiento e Ic es el factor de
influencia de Steinbrenner de la presin vertical; de esta forma, y una vez
estimados los incrementos de presin a las profundidades mencionadas, el valor
del esfuerzo promedio vprom se obtiene como:
vprom = (apl + 4vmed + vfondo)
Este valor se emplea como incremento de esfuerzos en el clculo de los
asentamientos esperados; el asentamiento total St, que es la suma del inmediato y
del producido por la consolidacin, debe cumplir con la especificacin NSR-10
Tabla 7 Asentamiento por consolidacin losa
Asentamiento por consolidacin
Cr 0.0237
Hr 4
eo 0.94
Profundidad Cimentacin (m) 1.0
Peso unitario del suelo (t/m3) 1.7
Profundidad NF (m) 1.8
s'v (t/m2) 5.65
s'v + Ds'v (t/m2) 12.65
Asentamiento (m) 0.017
Asentamiento (cm) 1.74
RELACIN DE POISSON
El mdulo de Poisson se halla de acuerdo al suelo encontrado: arcilla saturada:
0.4 0.5, parcialmente saturada: 0.1 0.3, arcilla arenosa: 0.2 0.3, limo: 0.3
0.35, arcilla densa: 0.2 0.4, arena densa gruesa: 0.15, arena densa fina: 0.25,
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ANEXOS
roca: 0.1 0.4. para el presente informe, se usan valores de 0,40 para arenas con
arenas y limos de baja plasticidad saturados.
COEFICIENTES DE TIERRAS EN REPOSO
Obtenidos de la propuesta de Coulomb:
Coeficiente de tierras en reposo Ko = 1-sen
Coeficiente activo de tierras Ka = 1-sen/1+sen
Coeficiente pasivo de tierras Kp = 1+sen/1-sen
Tabla 8 Coeficientes de tierras en reposo
Profundidad (m)
Clasificacin USCS
NSPT Peso
unitario (kN/m3)
() Ko Ka Kp
0.9 - 6.0 SM - CL 4 19 23.0 0.61 0.44 2.28
REVISIN A LA LICUACIN
Se revis el potencial de licuacin por cada sitio de sondeo, para una magnitud
de sismo de 7.5 y para una aceleracin mxima de 0.15 que acta en la ciudad
de Bogot, segn el estudio de amenaza ssmica de Colombia 209 AIS. En un
punto del sondeo 2 y 3 se presenta un posible fenmeno de licuacin dnde el
Factor de seguridad est por debajo de 1,0.
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ANEXOS
Tabla 9 Revisin a la licuacin
0.00
S2 GP 1.55 12 1.00 29.75 10 17.60 0.990 0.122 1.000 14 SI 0.150 0.150 1.23 NO
CL 2.30 17 1.00 36.31 14 0.984 0.137 1.000 14 NO NO
GP-GM 3.25 23 1.00 47.28 17 4.20 0.978 0.145 1.000 17 SI 0.181 0.181 1.25 NO
S1 SM 1.40 2 1.30 28.58 2 28.80 0.991 0.110 1.000 7 SI 0.088 0.088 0.80 SI
SP-SM 2.10 14 1.30 35.36 11 10.40 0.986 0.125 1.000 12 SI 0.131 0.131 1.05 NO
CL 3.00 7 1.30 41.92 5 0.979 0.138 1.000 5 NO NO
CL 3.80 2 1.30 49.29 1 0.974 0.148 1.000 1 NO NO
CL 4.55 4 1.30 55.03 3 0.969 0.153 1.000 3 NO NO
CL 5.30 4 1.30 61.58 3 0.963 0.158 1.000 3 NO NO
S3 SC 1.30 3 2.70 30.40 2 34.50 0.992 0.097 1.000 7 SI 0.088 0.088 0.91 SI
SP-SM 2.20 2 2.70 47.50 1 39.10 0.985 0.096 1.000 6 SI 0.080 0.080 0.83 SI
SM 2.85 8 2.70 55.18 6 23.60 0.981 0.102 1.000 11 SI 0.122 0.122 1.19 NO
CL 3.45 4 2.70 60.09 3 0.976 0.111 1.000 3 NO NO
CL 4.10 4 2.70 65.83 3 0.972 0.119 1.000 3 NO NO
CL 5.10 6 2.70 74.02 4 0.965 0.128 1.000 4 NO NO
CL 5.75 4 2.70 78.94 3 0.960 0.132 1.000 3 NO NO
Licue-
faccin
CCR
(Cyclic
Resistanc
e Ratio)
Mw =7.5
Cont.
Finos
(%)
Potencial
de
Licuefacc
in
CCR
Mw =7.5rd CSR MFS(N1)60 (N1)60cs FS
v'
(kPa)Ncam
po
NF
(m)USCS
Prof (m)
Prom.
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ANEXOS
ANEXO D
REGISTRO FOTOGRFICO
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ANEXOS
ANEXO E
DOCUMENTOS DE RESPONSABILIDAD PROFESIONAL
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