estudio geotecnico y diseÑo de estructura de …

ESTUDIO GEOTECNICO Y DISEÑO DE ESTRUCTURA DE PAVIMENTO PARA UN

TRAMO DE VIA UBICADO EN BURITICA ANTIOQUIA

ESTUDIANTES:

JUAN CAMILO VILLADA ARROYAVE

DANIELA MORA GOMEZ

NELLY YASMIN MONSALVE VERGARA.

[email protected]; [email protected];

[email protected]

ASESORES:

OSCAR EGIDIO RODRÍGUEZ GONZÁLEZ, EDUARD DANILO VANEGAS, HERNANDO

MUÑOZ LARA

EMAIL: [email protected], [email protected]

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

DIPLOMADO EN GEOTECNIA VIAL

FACULTAD DE INGENIERÍA

MEDELLÍN

2021

mailto:[email protected]





TABLA DE CONTENIDO

1. AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................................................. 7

2. RESUMEN................................................................................................................................................................... 8

3. ABSTRACT ................................................................................................................................................................ 8

4. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................... 9

5. OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................................... 10

5.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS .............................................................................................................................. 10

6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................................................... 11

7. JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................................................... 12

ESTUDIO GEOTÉCNICO ............................................................................................................................................ 13

7.1. Ubicación General ............................................................................................................................................. 13

7.2. Ubicación Específica .......................................................................................................................................... 14

7.3. Características del proyecto ........................................................................................................................... 14

7.4. Metodología ......................................................................................................................................................... 15

7.5. Exploración de Campo ..................................................................................................................................... 16

7.6. Geología ............................................................................................................................................................... 18

7.6.1. Geología Regional .......................................................................................................................................... 18

7.6.1.1. Grupo Cañasgordas- Formación Penderisco ..................................................................................... 19

7.6.1.2. Stock Andesitico de Buritica .................................................................................................................. 19

7.6.1.3. Grupo Cañasgordas – Formación Barroso......................................................................................... 19

7.6.1.4. Batolito de Sabanalarga ............................................................................................................................ 20

7.6.2. Análisis Multitemporal .................................................................................................................................. 20

7.7. Características Físicas del suelo ..................................................................................................................... 21

7.7.1. Clasificación primaria de los suelos .......................................................................................................... 22

7.7.1.1. Humedad Natural ..................................................................................................................................... 22

7.7.1.2. Límites de Consistencia ........................................................................................................................... 22

7.7.1.3. Análisis Granulometría ............................................................................................................................ 23

7.8. Características Mecánicas del suelo .............................................................................................................. 24

7.8.1. Nivel freático .................................................................................................................................................. 24

7.8.2. Ensayo de Corte Directo ............................................................................................................................ 24

7.8.3. Correlaciones del número de golpes del SPT ........................................................................................ 25

7.8.3.1. Corrección por Energía (η1).................................................................................................................. 26

7.8.3.2. Corrección por Confinamiento (Cn) ................................................................................................... 26

7.8.3.3. Correlaciones entre n y resistencia efectiva de los suelos ............................................................. 27

7.8.4. Correlaciones Vs para determinar el perfil del suelo ........................................................................... 31

7.8.4.1. Tipos de perfil de suelo ........................................................................................................................... 31

7.9. Parámetros sísmicos .......................................................................................................................................... 32

7.9.1. Valores del coeficiente Fa ............................................................................................................................ 33

7.9.2. Valores del coeficiente Fv............................................................................................................................ 33

7.9.3. Coeficiente de importancia ......................................................................................................................... 34

7.9.4. Espectro de Diseño ...................................................................................................................................... 34

7.10. Análisis de estabilidad ................................................................................................................................... 36

7.10.1. Factor de seguridad ...................................................................................................................................... 36

7.10.2. Perfiles .............................................................................................................................................................. 37

7.10.2.1. Perfil 1 Condición Actual estática ......................................................................................................... 38

7.10.2.2. Perfil 1 Condición Actual Seudo-estatica ............................................................................................ 39

7.10.2.3. Perfil 1 Condición Proyectada estática ................................................................................................ 40

7.10.2.4. Perfil 1 Condición Proyectada Seudo-estatica ................................................................................... 41

7.10.2.5. Perfil 2 Condición Actual Estática ......................................................................................................... 42

7.10.2.6. Perfil 2 Condición Actual Seudo-estatica ............................................................................................ 43

7.10.2.7. Perfil 2 Condición Proyectada estática ................................................................................................ 44

7.10.2.8. Perfil 2 Condición Proyectada Seudo-estatica ................................................................................... 45

7.11. Diseño Muro .................................................................................................................................................. 46

7.11.1. Calculo de empujes ....................................................................................................................................... 46

7.11.2. Coeficiente de empuje en reposo ............................................................................................................. 47

7.11.3. Coeficiente de empuje dinámico ............................................................................................................... 47

7.11.4. Muro en tierra reforzada, geosoft pavco ................................................................................................. 49

7.11.4.1. Reporte de diseño de muros en suelo mecánicamente estabilizado con geosintéticos .......... 49

7.11.4.1.1. Parámetros de entrada ....................................................................................................................... 49

7.11.4.1.2. Parámetros calculados y resultados ................................................................................................. 50

7.11.4.1.3. Advertencia ............................................................................................................................................ 53

8. ESTRUCTURARA DE PAVIMENTO ................................................................................................................. 54

8.1. GENERALIDADES ............................................................................................................................................. 54

8.2. AFORO VEHICULARES .................................................................................................................................. 54

8.2.1. Factor camión (fc) ......................................................................................................................................... 55

8.3. METODO EMPIRICO ....................................................................................................................................... 58

8.3.1. Datos de entrada para dimensionar el proyecto. .................................................................................. 59

8.3.2. Cartas elegidas ............................................................................................................................................... 59

8.4. DIMENSIONAMIENTO ................................................................................................................................... 59

8.4.1. Alternativa N. 1 ............................................................................................................................................. 60

8.4.2. Alternativa N. 2 ............................................................................................................................................. 60

8.4.3. Alternativa N. 3 ............................................................................................................................................. 60

8.5. PROPUESTA ....................................................................................................................................................... 60

9. OBRAS DE DRENAJE ........................................................................................................................................... 61

9.1. Cunetas................................................................................................................................................................. 61

9.2. Rondas de coronación ...................................................................................................................................... 62

9.3. Subdrenaje ........................................................................................................................................................... 63

9.4. Materiales y Equipos .......................................................................................................................................... 64

9.5. Perforacion del barreno e instalacion del dren .......................................................................................... 65

9.6. Geotextil .............................................................................................................................................................. 65

10. CONCLUSIONES ACADÉMICAS ................................................................................................................ 65

11. TRABAJOS CITADOS ...................................................................................................................................... 66

LISTA DE IMÁGENES

Imagen 1. Ubicación General del proyecto. Fuente: Mapa Colombia, Antioquia, Buriticá, modificado. ... 13

Imagen 2. Ubicación Específica del proyecto. Fuente: Google Earth.. ........................................................ 14 Imagen 3. Vista en planta de la topografía del tramo vial. Fuente: Docentes Diplomado en geotecnia vial.

.................................................................................................................................................................... 15

Imagen 4. Ejecución del ensayo de penetración Estándar SPT. .................................................................. 16

Imagen 5. Vista en planta de las perforaciones realizadas en la zona de estudio. Fuente: Google earth

Modificado. .................................................................................................................................................. 17

Imagen 6. Geología Regional. Fuente: Instituto Geológico Colombiano. ................................................... 18

Imagen 7. Análisis multitemporal año 2012. Fuente: Google Earth Modificado. ........................................ 20



Imagen 42. Corte Directo Sondeo 4 Muestra 9. Fuente: Autor. ............................................................... 25

Imagen 11. Esfuerzo cortante Vs Esfuerzo axial de flujo de lodos, por correlaciones Fuente: Autor ...... 30

Imagen 12. Espectro Elastico de Aceleraciones de Diseno como fraccion de g. ....................................... 34

Imagen 13. Perfiles para análisis de estabilidad, topografia entregada por los docentes del diplomado.... 36

Imagen 14. Perfil 1, para el respectivo análisis de estabilidad, topografía entregada por los docentes del

diplomado. ................................................................................................................................................... 37


diplomado. ................................................................................................................................................... 37

Imagen 16. Perfil 1 análisis estático del perfil en su condición actual. Fuente: Slide V06, elaboración

propia .......................................................................................................................................................... 38

Imagen 17. Perfil 1 análisis seudo-estatico del perfil en su condición actual. Fuente: Slide V06, elaboración

propia .......................................................................................................................................................... 39


propia .......................................................................................................................................................... 40

Imagen 19. Perfil 1 análisis seudo-estatico del perfil en su condición proyectada. Fuente: Slide V06,

elaboración propia ...................................................................................................................................... 41


propia .......................................................................................................................................................... 42 Imagen 21. Perfil 2 análisis seudo-estatico del perfil en su condición actual. Fuente: Slide V06, elaboración

propia .......................................................................................................................................................... 43


propia .......................................................................................................................................................... 44 Imagen 23. Perfil 2 análisis seudo-estatico del perfil en su condición proyectada. Fuente: Slide V06,

elaboración propia ...................................................................................................................................... 45

Imagen 24. Esquema Muro en suelo reforzado programa Geosoft pavco. ................................................ 53

Imagen 25. Esquema, estructura de pavimento para cada alternativa de diseño. Fuente: Cartas de diseño TMA

Invias 20 ....................................................................................................................................................... 59

Imagen 26. Esquema, vista tramo de vía. Fuente: Google Earth Modificado. .................................................... 61

Imagen 27. Esquema típico cuneta pata de talud y eje vía. ............................................................................. 62

Imagen 28. Localización de rondas de coronación .......................................................................................... 62

Imagen 29. Esquema típico rondas de coronación .......................................................................................... 63

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Registro de perforación. Fuente: Autor........................................................................................ 17

Tabla 2. Cantidad de Ensayos. Fuente: Autor ............................................................................................. 22

Tabla 3. Resultados Contenido de humedad natural. Fuente: Autor. ........................................................ 22

Tabla 4. Resultados Límites de consistencia. Fuente: Autor ...................................................................... 23

Tabla 5. Resultados Análisis granulométrico por tamizado. Fuente: Autor ............................................... 23

Tabla 6. Perfil Estratigráfico. Fuente: Autor ............................................................................................... 23

Tabla 7. Reporte nivel freático. Fuente: Autor. .......................................................................................... 24

Tabla 8. Reporte nivel freático. Fuente: Autor ........................................................................................... 25

Tabla 9. Propuestas para el cálculo del Cn. Fuente: (Gonzalez, 1999) ...................................................... 27

Tabla 10. Relaciones entre φ'eq y N1. Fuente: (Gonzalez, 1999) .............................................................. 27

Tabla 11. Correlaciones entre φ'eq y N1, sondeo 1. Fuente: Autor ......................................................... 28

Tabla 12. Correlaciones entre φ'eq y N1, sondeo 2. Fuente: Autor ......................................................... 29

Tabla 13. Correrelaciones entre φ'eq y N1, sondeo 3. Fuente: Autor ..................................................... 29

Tabla 14. Correrelaciones entre φ'eq y N1, sondeo 4. Fuente: Autor ..................................................... 30

Tabla 15. Tabla A.2.4-1 Clasificación de los perfiles de suelo. Fuente: (NSR-10, 2010) ............................ 31

Tabla 16. Perfil del suelo Vs. Fuente: Elaboración propia. .......................................................................... 32

Tabla 17. Tabla A.2.4-3, Valores del coeficiente Fa, para la zona de periodos cortos del espectro .................... 33

Tabla 18. Tabla A.2.4-3, Valores del coeficiente Fv, para la zona de periodos cortos del espectro ..................... 33

Tabla 19. Tabla A.2.5-1, Valores del coeficiente de importancia, I ................................................................... 34

Tabla 20. Tabla H.5.2-1, Valores de KST 𝐴𝑚𝑎𝑥 Mínimos para Análisis Seudo-estatica de Taludes .................. 35

Tabla 21. Tabla H.2.4-1, Factores de Seguridad Besicos Mínimos Directos ...................................................... 36

Tabla 22. Resumen empujes estáticos. Fuente: Autor ............................................................................... 47

Tabla 23. Resumen empujes con sismo. Fuente: Autor ............................................................................. 49

Tabla 24. Estabilidad Interna ....................................................................................................................... 49

Tabla 25. Estabilidad Externa ...................................................................................................................... 50

Tabla 26. Geosintéticos de Refuerzo.......................................................................................................... 50

Tabla 27. Separaciones Verticales por Geosintético y Profundidad........................................................... 51

Tabla 28. Diseño del muro ......................................................................................................................... 51

Tabla 29. Resultados Estabilidad Externa.................................................................................................... 51

Tabla 30. Cantidades de Obra (ml) ............................................................................................................ 52

Tabla 31.. Aforo vehicular de tránsito. Fuente: Autor ....................................................................................... 54

Tabla 32. Aforo vehicular de tránsito. Fuente: Autor ........................................................................................ 54

Tabla 33. Aforo vehicular de tránsito. Fuente: Autor ........................................................................................ 55

Tabla 34Factor de equivalencia o Factor camión Fuente: Docente Hernando Muñoz .............................. 55

Tabla 35 Resultados de numero de equivalencia para 8,2 Toneladas fuente: Autor ................................. 56 Tabla 36.. Cálculo del w-MMAT municipio de Buritica. Fuente: Autor .............................................................. 57

Tabla 37. Datos para cálculo de estructura de pavimento. Fuente: Elaboración propia ..................................... 58

Tabla 38.. Datos de entrada. Fuente: Elaboración propia ................................................................................ 59

1. AGRADECIMIENTOS

Este trabajo está dedicado en primera estancia a nuestros padres y esposa, quienes fueron ese

motor y ese apoyo incondicional en los momentos más difíciles, gracias a ellos esto ha sido

posible, también queremos agradecer a la universidad por siempre tener esa excelente

disposición y brindarnos tanto conocimiento.

Toda nuestra gratitud es hacia Dios por permitirnos formarnos como ingenieros civiles, por

regalarnos tantas bendiciones al encontrarnos con docentes de excelente calidad y personas que

de una u otra forma hicieron parte de este proceso tan bonito y nos alentaron a seguir adelante

y no desfallecer, gracias, padres y esposa por tanta paciencia y tanto apoyo hacia nosotros.

2. RESUMEN

En el momento de diseñar una estructura de pavimento debemos tener en cuenta factores que

este proceso conlleva para lograr un correcto desarrollo del proyecto, cuando hablamos de

geotecnia vial en el campo de la ingeniería civil debemos tener en cuenta dos factores que son de

suma importancia; estos factores son los suelos y vías. Si se habla de suelos (geotecnia) debemos

tener una idea clara de las características del terreno a trabajar para así poder realizar un correcto diseño de anclajes y evitar deslizamientos, este diseño se realiza teniendo en cuenta las normas

correspondientes. Para determinar el diseño de anclaje vamos a utilizar el programa llamado Slide

V06, la recomendación que más se ajuste al tipo de terreno teniendo en cuenta que a su vez sea

de bajo costo y el diseño de una estructura de pavimento de acuerdo a la normatividad de INVIAS.

3. ABSTRACT

To design a road, several factors should be considered to achieve a correct development of the

project, these factors are namely: soils and roads. If we talk about soils (geotechnics) we must

have a clear idea of the characteristics of the terrain to be worked on in order to be able to

make a correct design of anchorages and avoid landslides, this design is made taking into account

the corresponding standards. To determine the anchorage design, we will use the program called

Slide V06, and we will give the recommendation that best suits the type of terrain taking into

account that it is also low cost and the design of the road will be subject to the Manual of the

Asphalt Institute.

4. INTRODUCCIÓN

Este proyecto será realizado teniendo en cuenta conceptos de suma importancia contemplados

en el campo de la geotecnia vial con los cuales se pretende diseñar el pavimento de un tramo de

vía ubicada en el municipio de Buritica, en el departamento de Antioquia, para esto se tendrán

en cuenta algunos estudios previos realizados en campo con los cuales se obtuvieron datos

determinantes para la toma de decisiones en la realización de dicho proyecto, dentro de estos se

puede destacar el tipo de suelo sobre el cual se llevará a cabo este conociendo su capacidad y

sus posible puntos críticos para así poder determinar el tipo de anclaje o sistema de contención

de talud más apropiado teniendo en cuenta su funcionalidad y economía.

Además, se estudiarán otros conceptos relevantes como el tránsito promedio diario de

circulación de vehículos sobre la vía a intervenir, las precipitaciones que puedan ocurrir, el clima

de la zona en estudio, la hidrología y algunos otros aspectos determinantes que permitirán hallar

algunas soluciones apropiadas al sin fin de problemas geotécnicos que se puedan presentar en el desarrollo del proyecto.

Si es bien sabido existen diversos métodos de estabilización de taludes siendo unos más

económicos y factibles que otros, esto se determina luego de hacer los cálculos y análisis

respectivos para determinar cuáles serán los más apropiados que permitan mitigar posibles fallas

geológicas de la vía en mención.

El pavimento en las vías es un factor de vital importancia en la vida útil de esta, es por ello que se

prestará especial atención al estudio de los diferentes conceptos a implementar para el diseño de

este tomando en cuenta cada una de las características específicas del terreno.

5. OBJETIVO GENERAL

Realizar el diseño de una estructura de pavimento ubicada en el municipio de Buritica en el

departamento de Antioquia teniendo en cuenta las características geotécnicas del sitio en

mención para el mejoramiento de esta.

5.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar aspectos importantes para la toma de decisiones basados en las

características mecánicas de los suelos.

Manejar de una manera adecuada la información obtenida en campo para identificar

posibles fallas a ocurrir en la zona.

Utilizar el método de estabilización de taludes más apropiado teniendo en cuenta la parte

económica y su funcionalidad en la vía partiendo de los resultados obtenidos en el

laboratorio con las diferentes pruebas y ensayos realizados.

Determinar el espesor del pavimento apropiado para la vía el cual garantice durabilidad,

comodidad en la vía.

6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Por décadas ha podido observar a lo largo del territorio colombiano una serie de sucesos

relacionados con el movimiento en masa de suelos o lo que más comúnmente se conoce como

deslizamientos de tierra o derrumbes, en muchas ocasiones ocurre esto debido a métodos de

estabilización de taludes poco apropiados o deficientes en su construcción, la erosión del suelo,

además de las cargas propias de cada uno de los elementos que actúan en estas áreas aferentes

con lo que en muchas ocasiones genera grandes desastres y tragedia en las cuales la vida humana

siempre es la más afectada.

Es por lo anterior que se tiene la necesidad de identificar claramente las variables que afectan los

diferentes tipos de suelos y los caracterizan para tratar así de mitigar en gran medida los

movimientos en masa o la falla de las estructuras por no cumplir con las exigencias requeridas.

Por lo tanto, en el presente trabajo se hace énfasis en la estabilización de los taludes presentes

en la zona sobre la cual se realizará el proyecto en mención, para ello se realizarán una serie de

estudios, sondeo y cálculos con los cuales se tomarán algunas decisiones importantes que permitan mejorar la estabilidad de los suelos y por ende seguridad en las obras para así conseguir

una vía confortable y segura para sus usuarios.

7. JUSTIFICACIÓN

Dadas las condiciones actuales del tramo de vía ubicado en el municipio de Buriticá, cuando se

presentan fuertes lluvias inmediatamente se ve interrumpido el tráfico ya que los medios de

movilidad como motos y autos, se atascan por el lodo formado en la superficie de la vía.

Adicionalmente los taludes que hacen parte del tramo de la vía sufren desprendimientos,

movimientos en masa y procesos erosivos que ponen en riesgo la seguridad de los habitantes e

interrumpen el tránsito

8. ESTUDIO GEOTÉCNICO

8.1. Ubicación General

El municipio de Buriticá ubicado en el departamento de Antioquia, es un municipio cuya superficie

abarca las 36.800 hectáreas o 368 km2, su altitud es de 1625 msnm, su posición geográfica está

dada por latitud 6.717 o 6º 43´ 1” norte, longitud -75.917 o 75º 55´ 1” oeste.

Presenta una temperatura promedio entre los 18º C – 27ºC, Limita por el Norte con el municipio

de Peque, al Sur con Santa Fe de Antioquia y Giraldo; por el Oriente con Sabanalarga y Liborina

y por el Occidente con Cañasgordas. (Municipio de Buriticá, 2021).

Imagen 1. Ubicación General del proyecto. Fuente: Mapa Colombia, Antioquia, Buriticá, modificado.

8.2. Ubicación Específica

El proyecto está ubicado en la zona rural del municipio de Buriticá, en las coordenadas globales

latitud 6°43'28.82" N y longitud 75°54'17.66" O.

Imagen 2. Ubicación Específica del proyecto. Fuente: Google Earth.

8.3. Características del proyecto

El proyecto en mención se trata del diseño de una estructura de pavimento de 6.5 m en el

municipio de Buritica Antioquia. Para esto se tendrá en cuenta varias etapas para el desarrollo

del proyecto como: reconocimiento de la zona, exploración de campo, caracterización del suelo

sobre el cual se llevará este a cabo, estudio y análisis del tránsito para el diseño de la estructura

del pavimento y estabilización de taludes.

Imagen 3. Vista en planta de la topografía del tramo vial. Fuente: Docentes Diplomado en geotecnia vial.

8.4. Metodología

La realización de este trabajo se basa principalmente en algunos pasos de estricto cumplimiento

para el desarrollo del proyecto, estos los podemos clasificar así:

Recolección de la información: se investiga, recopila y clasifica la información necesaria

referente al lugar donde se va a desarrollar el proyecto para con esta poder determinar

las principales características de la zona en la cual se trabajará.

Ensayos de campo: se tomará la información suministrada por los mentores del seminario

la cual cuenta con los registros de perforaciones al igual que el número de golpes, estos

serán de suma importancia para la determinación del tipo de suelo, el cálculo del ángulo

de fricción y de cohesión.

Ensayos de laboratorio: estos suministran información importante para la caracterización

del suelo, de estos ensayos podemos obtener información como las humedades del suelo,

granulometría, límites de consistencia y corte directo y así determinar si tenemos limos

o arcillas o algún otro tipo de suelo.

Análisis de estabilidad: en este punto se tendrán en cuenta los diferentes parámetros

sísmicos, se realizarán algunos cálculos como los coeficientes de aceleración vertical y

horizontal para análisis seudo estático.

Obras de estabilidad: luego del análisis de alguna información obtenida se tomarán algunas

decisiones importantes como el tipo de obra a escoger para la estabilización de los taludes

presentes en la topografía analizada.

Diseño de pavimento: en este paso se determinará el pavimento apropiado para dicho

proyecto, se diseñará la estructura de este teniendo en cuenta la información suministrada

por el asesor del seminario y basados en los conocimientos adquiridos a lo largo de la

carrera profesional.

Conclusiones: se plasmarán todas las conclusiones obtenidas a través del desarrollo del

informe basado en la información procesada.

8.5. Exploración de Campo

Consiste en la ejecución de apiques, trincheras, perforación o sondeo con muestreo o sondeos

estáticos o dinámicos, u otros procedimientos exploratorios reconocidos en la práctica, con el

fin de conocer y caracterizar el perfil del subsuelo afectado por el proyecto, ejecutar pruebas

directas o indirectas sobre los materiales encontrados y obtener muestras para la ejecución de

ensayos de laboratorio. (NSR-10, 2010).

Imagen 4. Ejecución del ensayo de penetración Estándar SPT.

Consiste en definir el número de golpes (N) necesarios para conseguir que él toma-muestras

penetre 30 cm el terreno a ser analizado.

Él toma-muestras se sitúa en la parte inferior del varillaje, que a su vez es hincado mediante el

uso de una maza (peso-martillo) de 63.5 kilogramos (140 libras), que golpea el extremo superior

del varillaje a manera de caída libre desde una altura de 76 centímetros (30 pulgadas). El toma

muestras suele tener 2 pulgadas de diámetro exterior y 1 3/8 pulgadas de diámetro interior y

ángulo de punta a 60°. (Geologíaweb, 2021).

En el presente proyecto se realizaron 4 perforaciones con equipo de penetración estándar SPT,

que alcanzó 15 metros de profundidad.

Imagen 5. Vista en planta de las perforaciones realizadas en la zona de estudio. Fuente: Google earth

Tabla 1. Registro de perforación. Fuente: Autor

SONDEO P1 P2 P3 P4

PROFUNDIDAD (m) Golpes Golpes Golpes Golpes

0,73 23 39 13 23

1,73 54 78 38 71

2,73 37 65 15 44

3,73 20 16 24 25

4,73 11 17 61 23

5,73 12 13 17 12

6,73 10 14 17 16

7,73 20 15 12 14

8,73 13 10 6 10

9,73 19 21 10 8

10,73 14 16 7 8

11,73 32 29 13 13

12,73 13 22 13 29

13,73

47

14,73 80

NOTA: El cumplimiento de las normas mínimas expresadas en la NSR-10 título H, numeral

H.3.2.2 no exime al ingeniero geotecnista de realizar los sondeos exploratorios necesarios

adicionales, para obtener un conocimiento adecuado del subsuelo, de acuerdo con su criterio

profesional. En caso de no realizar estos sondeos, deberá consignar esta recomendación en su

informe geotécnico.

De los sondeos realizados se tomaron muestras alteradas e inalteradas para la realización de los

ensayos de laboratorio, estas muestras deben cumplir condiciones ideales y ser guardadas en un

lugar que no sufran ninguna variación en sus características físicas y mecánicas.

8.6. Geología

8.6.1. Geología Regional

Imagen 6. Geología Regional. Fuente: Instituto Geológico Colombiano.

8.6.1.1. Grupo Cañasgordas- Formación Penderisco

En el extremo occidental del área afloran rocas sedimentarias del grupo Cañasgordas, cubriendo

unos 50 km² y extendiéndose al Occidente, Planchas 129 y 145, con prolongación tanto al norte

como al sur del área cartografiada cubriendo miles de kilómetros cuadrados.

Álvarez, J. (1971) definió el grupo Cañasgordas como constituido por rocas volcánicas y

sedimentos, luego de 1975 Restrepo y Toussanint proponen el grupo de Cañasgordas sólo para

la parte sedimentaria. Aquí se considera este término en el sentido de Álvarez, J. (1971) y Álvarez,

E. y González, H. (1978), con la formación sedimentaria o Formación Penderisco, constituida por

el miembro Nutibara y el miembro Urrao y por la Formación Barroso de carácter volcánico con

intercalaciones de sedimentos del tipo turbidita. (Ingeominas, 2010)

8.6.1.2. Stock Andesítico de Buritica

Cuerpo de forma ovalada, con un diámetro de 2 km y un área de 2 km² aproximadamente, aflora

entre las poblaciones de Buriticá y Pinguro (Pl. 130: B-2,3); abundantes diques de composición

andesítica y con textura afanítica se encuentran relacionados a este cuerpo.

Buenos afloramientos se observan en la carretera Manglar-Buriticá y en la cañada Los asientos

afluentes de la quebrada la mina (B-2) (Ingeominas, 2010)

8.6.1.3. Grupo Cañasgordas – Formación Barroso

Conjunto de rocas volcánicas ubicadas al oeste del río Cauca, en el vértice oriental de la

Cordillera Occidental; Álvarez y González (1978). Asignan el nombre de formación Barroso a

este conjunto volcánico por estar sobre el rio Barroso (plancha 166: C-2), la mejor expresión de

esta unidad.

Intercalados con las rocas volcánicas, han sido cartografiados, lentes de sedimentos de fondo

marino como chert negro, limolitas silíceas y grauvacas; algunos de estos sedimentos son

calcáreos, y en algunas localidades similares, vecinas al w del área de trabajo, contienen

foraminíferos y radiolarios del Cretáceo superior (Zuluaga y Hoyos, 1978). (Ingeominas, 2010)

8.6.1.4. Batolito de Sabanalarga

Es un cuerpo alargado en dirección norte-sur, en el sector septentrional del occidente

colombiano, entre la cordillera central y occidental. El área cubierta por este Batolito, sus cuerpos

satélites y facies correlativas es de unos 560km² de los cuales 240 están comprendidos en la

plancha 130 y 30 en la 146, los 300 km² restantes están en el cuadrángulo H-7 (Hall, et al, 1972).

(Ingeominas, 2010)

En el área de este informe, el cuerpo principal aflora desde el extremo norte de la plancha 130,

encontrándose sobre ambas márgenes del río Cauca y continuando hacia el sur por la margen

occidental haciendo parte de la cordillera occidental hasta la cuadrícula A-4 de la plancha 146.

Tiene 44 km de longitud con un ancho máximo de 7,5 km en su extremo Norte. (Ingeominas,

2010)

8.6.2. Análisis Multitemporal

Se realiza un análisis multitemporal para la zona del proyecto con la finalidad de identificar

procesos o eventos morfo dinámicos a través de los años, mediante imágenes satelitales con la

ayuda de la herramienta google Earth pro.

Registro fotográfico tomado el 19 de febrero de 2012, podemos observar una zona con poca

vegetación y zona boscosa, se observan pocas construcciones alrededor.

Imagen 7. Análisis multitemporal año 2012. Fuente: Google Earth Modificado.

En el siguiente registro fotográfico correspondiente al 25 de diciembre de 2014 se logra apreciar

que aún se conserva la mayor parte de la vegetación y zonas verdes


En este registro de agosto 4 de 2019 se puede destacar el crecimiento de la zona boscosa, es una

zona libre de urbanismo en el cual son pocas las construcciones aledañas a la zona del proyecto.


8.7. Características Físicas del suelo

Las propiedades básicas mínimas de los suelos a determinar con los ensayos de laboratorio son:

peso unitario, humedad y clasificación completa para cada uno de los estratos o unidades

estratigráficas y sus distintos niveles de meteorización. Igualmente debe determinarse como

mínimo las propiedades de resistencia en cada uno de los materiales típicos encontrados en el

sitio mediante compresión simple o corte directo en suelos cohesivos, y corte directo o SPT en

suelos granulares. (NSR-10, 2010)

Para el presente estudio se realizaron los siguientes ensayos para clasificación primaria:

Tabla 2. Cantidad de Ensayos. Fuente: Autor

ENSAYO NORMA CANTIDAD

CBR INV E-169 1 ensayos

Humedad natural INV E-122 12 ensayos

Granulometría NTC-1522 6 ensayos

límites de consistencia INV E-125 Y 126 6 ensayos

Corte directo INV E-154 1 ensayos

TOTAL ENSAYOS 26 ensayos

8.7.1. Clasificación primaria de los suelos

8.7.1.1. Humedad Natural

El contenido de agua del material se define como la relación, expresada en porcentaje, entre la

masa de agua que llena los poros o "agua libre", en una masa de material, y la masa de las partículas

sólidas de material. (INVIAS, Determinación del contenido de humedad natural de los suelos,

2012)

Se realizaron en total 12 ensayos para las muestras obtenidas, en la tabla 3 se muestran los resultados.

Tabla 3. Resultados Contenido de humedad natural. Fuente: Autor.

Resultados Suelo Orgánico Flujo de Lodos

Mínimos 23,53 35,50

Máximos 33,79 64,57

Promedio 28,66 50,04

8.7.1.2. Límites de Consistencia

El límite líquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo

secado en el horno, cuando este se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico.

(INVIAS, Determinación de limite liquido de los suelos , 2012)

El límite plástico de un suelo es el contenido más bajo de agua, determinado por este

procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico. El índice de plasticidad de un

suelo es el tamaño del intervalo de contenido de agua, expresado como un porcentaje de la masa

seca de suelo, dentro del cual el material esta en un estado plástico. Este índice corresponde a la

diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico del suelo. (INVIAS, Determinación

del limite plastico e indice de plasticidad, 2012)

Se realizaron en total 6 ensayos de límites de consistencia para las muestras obtenidas, en la tabla

4 se muestran los resultados.

Tabla 4. Resultados Límites de consistencia. Fuente: Autor


LL LP IP

Mínimos No 49,22 34,31 14,91

Máximos No 62,27 41,34 21,73

Promedio No 55,74 37,82 18,32

8.7.1.3. Análisis Granulometría

El análisis granulométrico tiene por objeto la determinación cuantitativa de la distribución de

tamaños de partículas de suelo. (INVIAS, Analisis granulometrico por tamizado , 2012).

Se realizaron en total 6 ensayos de análisis granulométrico por tamizado para las muestras

obtenidas, en la tabla 5 se muestran los resultados.

Tabla 5. Resultados Análisis granulométrico por tamizado. Fuente: Autor


% FINOS % ARENAS % GRAVAS

Mínimos No 74% 10% 0

Máximos No 89% 19% 8%

Promedio No 81,5% 14,5% 4%

Tabla 6. Perfil Estratigráfico. Fuente: Autor

Profundidad

(m)

S1 S2 S3 S4

1 2 3

4

5

6

Profundidad

(m)

S1 S2 S3 S4

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Material Orgánico

Flujo de Lodos

8.8. Características Mecánicas del suelo

8.8.1. Nivel freático

El nivel freático se sitúa el agua freática, saturando los poros del suelo, también denominada zona

de saturación.

Durante las perforaciones realizadas se determinaron los siguientes niveles freáticos:

Tabla 7. Reporte nivel freático. Fuente: Autor.

SONDEO PROFUNDIDAD

(m)

S1 2,73

S2 4,73

S3 2,73

S4 2,73

8.8.2. Ensayo de Corte Directo

La resistencia al corte de una masa de suelo es la resistencia interna por área unitaria que la masa

de suelo ofrece para resistir la falla y el deslizamiento a lo largo de cualquier plano dentro de él.

(INVIAS, Ensayo de Corte directo, 2012)

Imagen 10. Corte Directo Sondeo 4 Muestra 9. Fuente: Autor.

A partir de la imagen 10, de la envolvente de falla para el material denominado flujo de lodos se

obtiene una cohesión de 25,87 Kpa y un ángulo de fricción de 30,1º.

Tabla 8. Reporte nivel freático. Fuente: Autor

MATERIAL Peso Específico

(kN/m3)

Cohesión

(kN/m2 kN/m2)

Angulo de

Fricción

(º)

Flujo de Lodos 17,61 25,87 30,1

8.8.3. Correlaciones del número de golpes del SPT

Se presenta un método aproximado de evaluación de los parámetros efectivos de resistencia c'

y φ', mediante el empleo de los datos de SPT (N en golpes/pie). Aunque el método provee valores

estimados, se obtienen resultados razonables útiles iniciales, especialmente para materiales

granulares o intermedios, siendo menos aproximados para materiales cohesivos. (Gonzalez,

1999).

El valor normalizado de penetración N es para 12" (1 pie ≈ 30cm), se expresa en golpes/pie y es

la suma de los dos últimos valores registrados. El ensayo se dice que muestra "rechazo" si: (a) N

y = 0,5793x + 25,868

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 100 200 300 400 500 600 700

Esfuerzo Axial Vs Esfuerzo Cortante

es mayor de 50 golpes/15cm, (b) N es igual a 100golpes/pie o (c) No hay avance luego de 10

golpes. (Gonzalez, 1999).

Para casi todas estas variantes hay factores de corrección a la energía teórica de referencia Er y

el valor de N de campo debe corregirse de la siguiente forma (Bowles, 1988):

Ncrr = N × Cn × η1 × η2 × η3 × η4 (Ec 1)

En la cual

Ncrr = valor de N corregido

N = valor de N de campo

Cn = factor de corrección por confinamiento efectivo

η1 = η2 = η3 = η4 =

Factor por energía del martillo (0.45 ≤ η1 ≤ 1)

Factor por longitud de la varilla (0.75 ≤ η2 ≤ 1)

Factor por revestimiento interno de toma muestras (0.8 ≤ η3 ≤ 1)

Factor por diámetro de la perforación ( > 1 para D> 5'", = 1.15 para D=8")

Para efectos de este artículo se considerara que η2 = η3 = η4 = 1 y solamente se tendrán en

cuenta los factores η1 y Cn.

8.8.3.1. Corrección por Energía (η1)

Se considera que el valor de N es inversamente proporcional a la energía efectiva aplicada al

martillo y entonces, para obtener un valor de Ne1 a una energía dada "e1", sabiendo su valor

Ne2 a otra energía "e2" se aplica sencillamente la relación:

Ne1 = Ne2 × (e2/e1) (Ec 2)

8.8.3.2. Corrección por Confinamiento (Cn)

Este factor ha sido identificado desde hace tiempo (Gibbs y Holtz, 1957) y se hace por medio del

factor Cn de forma tal que:

Ncorr = N1 = Cn × N (3) (Ec 3)

Y se ha estandarizado a un esfuerzo vertical de referencia σvr’ = 1 kg/cm2 ≈ 1 atmosfera = pa,

como función del parámetro Rs, definido por:

Rs = σv’/pa (Ec 4)

Tabla 9. Propuestas para el cálculo del Cn. Fuente: (Gonzalez, 1999)

8.8.3.3. Correlaciones entre n y resistencia efectiva de los suelos

Existen numerosas correlaciones entre N y φ', pero, antes de mencionar algunas de ellas, es

conveniente discutir cual valor de φ' es el que se esta obteniendo.

Dado que la mayor parte de estas correlaciones fueron obtenidas con materiales granulares, para

los cuales usualmente c' = 0, lo que realmente se obtiene es la relación entre esfuerzos cortantes

y esfuerzos normales efectivos.

Tabla 10. Relaciones entre φ'eq y N1. Fuente: (Gonzalez, 1999)

El procedimiento para obtener valores aproximados de valores efectivos de resistencia c' y φ’

con SPT es el siguiente, teniendo en cuenta todo lo expuesto anteriormente:

a) Obtener el valor de N (golpes/pie) en campo, con la profundidad respectiva e identificar

al tipo de suelo en el cual se hizo el ensayo.

b) Colocar al ensayo la profundidad media entre las dos lecturas de golpes que se usen

obtener o estimar el valor del peso unitario total de la muestra, preferentemente en el

sitio. Esta se puede obtener de la muestra de la cuchara perdida, pero corrigiendo el área

por la compresión que sufre la muestra al entrar al muestreador.

c) Obtener lo más fiablemente posible la posición del nivel piezometrico

d) Calcular el valor de los esfuerzos totales (σ), la presión de poros (uw) y los esfuerzos

efectivos

e) (σ’ = σ - uw) para toda la columna de ensayo. Hay que tener en cuenta que el material

puede

f) estar saturado y la presión de poros puede ser negativa hasta la altura de capilaridad.

g) El valor de N45 para Colombia se corrige por confinamiento con la formulación de Cn

de Seed-

h) Idriss (Marcuson), Fórmula (5f), teniendo cuidado que Cn ≤ 2.

i) Se obtiene el valor de φeq’ con la fórmula de Kishida (8c).

j) Se calcula el valor de τ = σ’ × tan(φeq’)

k) Se agrupan los valores de τ y σ’ por tipos de materiales

l) Se hace la regresión τ vs σ' para cada tipo de material y se obtienen c' y tanφ’. Si en la

regresión

m) resulta c' < 0, se obliga a la regresión a pasar por cero.

n) Se puede obtener el φ’ mínimo de cada material haciendo φ’ mínimo = φeq’ mínimo

o) Se colocan los resultados en un diagrama c' - tanφ' y si son materiales del mismo origen

p) geológico, los puntos normalmente se alinean en forma aproximada.

Tabla 11. Correlaciones entre φ'eq y N1, sondeo 1. Fuente: Autor

Profundidad N de campo σ Rs N corregido Kishida τ

[m] [golpes/pie] [kPa] [Adm] [golpes/pie] Ф’eq [kPa]

MATERIAL ORGÁNICO 0,73 23 12,7 0,13 22 32 32 7,93

1,73 54 30,4 0,30 45 39 24,62

2,73 37 38,3 0,38 28 34 25,83

3,73 20 46,2 0,46 14 28 24,56

4,73 11 54,1 0,53 8 25 25,23

5,73 12 62,0 0,61 9 26 30,24

6,73 10 69,9 0,69 7 24 31,12

7,73 20 77,8 0,77 14 28 41,37

8,73 13 85,7 0,85 9 26 41,80

9,73 19 93,6 0,92 12 27 47,69

10,73 14 101,5 1,00 9 26 49,50

11,73 32 109,4 1,08 20 31 65,73

12,73 13 117,3 1,16 8 25 54,70

FLUJO DE LODOS 24

Clasificación

GeológicaNF

Ф’eq

Mínim

o

Tabla 12. Correlaciones entre φ'eq y N1, sondeo 2. Fuente: Autor

Tabla 13. Correrelaciones entre φ'eq y N1, sondeo 3. Fuente: Autor




1,73 78 30,4 0,30 65 44 29,35

2,73 65 48,1 0,47 46 39 38,96

3,73 16 65,8 0,65 10 26 32,10

4,73 17 73,7 0,73 11 27 37,56

5,73 13 81,6 0,81 8 25 38,06

6,73 14 89,5 0,88 9 26 43,66

7,73 15 97,4 0,96 9 26 47,51

8,73 10 105,3 1,04 6 24 46,89

9,73 21 113,2 1,12 12 27 57,69

10,73 16 121,1 1,20 10 26 59,07

11,73 29 129,0 1,27 17 30 74,49

12,73 22 136,9 1,35 12 27 69,76

24

Clasificación

GeológicaNF

Ф’eq

Mínim

o

FLUJO DE LODOS




1,73 38 30,4 0,30 32 35 21,28

2,73 15 38,3 0,38 12 27 19,51

3,73 24 46,2 0,46 17 30 26,67

4,73 61 54,1 0,53 46 39 43,81

5,73 17 62,0 0,61 12 27 31,59

6,73 17 69,9 0,69 13 28 37,17

7,73 12 77,8 0,77 9 26 37,94

8,73 6 85,7 0,85 4 22 34,62

9,73 10 93,6 0,92 6 24 41,67

10,73 7 101,5 1,00 4 22 41,01

11,73 13 109,4 1,08 8 25 51,01

12,73 13 117,3 1,16 8 25 54,70

22

Clasificación Geológica NF

Ф’eq

Mínim

o

FLUJO DE LO DO S

Tabla 14. Correrelaciones entre φ'eq y N1, sondeo 4. Fuente: Autor

Imagen 11. Esfuerzo cortante Vs Esfuerzo axial de flujo de lodos, por correlaciones Fuente: Autor




1,73 71 30,4 0,30 59 42 27,37

2,73 44 38,3 0,38 34 36 27,82

3,73 25 46,2 0,46 18 30 26,67

4,73 23 54,1 0,53 17 30 31,23

5,73 12 62,0 0,61 9 26 30,24

6,73 16 69,9 0,69 12 27 35,61

7,73 14 77,8 0,77 10 26 37,94

8,73 10 85,7 0,85 7 24 38,15

9,73 8 93,6 0,92 5 23 39,73

10,73 8 101,5 1,00 5 23 43,08

11,73 13 109,4 1,08 8 25 51,01

12,73 29 117,3 1,16 18 30 67,72

13,73 47 125,2 1,24 28 34 84,45

14,73 80 133,1 1,31 46 39 107,78

Clasificación Geológica NF

Ф’eq

Mínim

o

FLUJO DE LODOS 23

De la anterior gráfica se determina un ángulo de fricción de 25,6º y una cohesión de 4Kpa

resultado de la envolvente de falla para el flujo de lodos.

8.8.4. Correlaciones Vs para determinar el perfil del suelo

El factor principal que controla el efecto de sitio es la velocidad de ondas de corte (Vs) en los

sedimentos superficiales, es por esto que son ampliamente utilizadas en el mundo para modelar

el comportamiento del suelo cuando el sismo hace presencia. (Alejandro ORDONEZ ALFARO,

2012).

8.8.4.1. Tipos de perfil de suelo

Se definen seis tipos de perfil de suelo los cuales se presentan en la tabla A.2.4-1. Los parámetros

utilizados en la clasificación son los correspondientes a los 30 m superiores del perfil para los

perfiles tipo A hasta E. Aquellos perfiles que tengan estratos claramente diferenciables deben

subdividirse, asignándoles un subíndice i que va desde 1 en la superficie, hasta n en la parte inferior

de los 30 m superiores del perfil. Para el perfil tipo F se aplican otros criterios y la respuesta no

debe limitarse a los 30 m superiores del perfil en los casos de perfiles con espesor de suelo

significativo. (NSR-10, 2010).

A partir del ensayo del SPT, se determinan el Vs (m/s) para el perfil de suelo de la zona estudiada.

Tabla 15. Tabla A.2.4-1 Clasificación de los perfiles de suelo. Fuente: (NSR-10, 2010)

Tabla 16. Perfil del suelo Vs. Fuente: Elaboración propia.

De la tabla 16, se promedia el Vs (m/s) dando como resultado 190,6 m/s, de tal forma el perfil

de suelo es D, acatando la norma NSR-10 Tabla A.2.4-1 Clasificación de los perfiles de suelo.

8.9. Parámetros sísmicos

Para efecto del cálculo sismo resistente, deben tenerse en cuenta las recomendaciones, consideradas por la Norma Colombiana de diseño Sismo Resistente NSR – 10. Para el Municipio

de Buriticá (Antioquia) los coeficientes implementados en el análisis sísmico son:

Aa: 0.20 Av: 0.25 Ae: 0.12 Ad: 0.07

Dónde:

Aa: Coeficiente que representa la aceleración pico efectiva.

Av: Coeficiente de aceleración que representa la velocidad horizontal pico efectiva, para

diseño.

Ae: Coeficiente que representa la aceleración pico efectiva para diseño con seguridad

reducida.

Ad: Coeficiente que representa la aceleración pico efectiva para el umbral de daño.

De acuerdo con los valores obtenidos de Aa y Av, se define el Municipio de Buriticá como una

zona de amenaza sísmica Alta.

Vs

Profundidad

[m]

0,73 23 39 13 23 232,6

1,73 54 78 38 71 284,8

2,73 37 65 15 44 237,1

3,73 20 16 24 25 185,2

4,73 11 17 61 23 205

5,73 12 13 17 12 157,3

6,73 10 14 17 16 162,6

7,73 20 15 12 14 159,5

8,73 13 10 6 10 130,9

9,73 19 21 10 8 155,1

10,73 14 16 7 8 145,6

11,73 32 29 13 13 175,4

12,73 13 22 13 29 175,1

13,73 47 227,2

14,73 80 226,1

(m/s)N° DE

GOLPES

N° DE

GOLPES

N° DE

GOLPES

N° DE

GO LPES

P1 P2 P3 P4

8.9.1. Valores del coeficiente Fa

En la tabla 17 se da el valor del coeficiente Fa que amplifica las ordenadas del espectro en roca

para tener en cuenta los efectos de sitio en el rango de periodos cortos del orden de T0 , como

muestra la figura A.2.4-1. Para valores intermedios de Aa se permite interpolar linealmente entre

valores del mismo tipo de perfil. (NSR-10, 2010).

Tabla 17. Tabla A.2.4-3, Valores del coeficiente Fa, para la zona de periodos cortos del espectro

Se determina un Fa igual a 1,4

8.9.2. Valores del coeficiente Fv

En la tabla 18 se da el valor del coeficiente Fv que amplifica las ordenadas del espectro en roca

para tener en cuenta los efectos de sitio en el rango de periodos intermedios del orden de 1 s.

Estos coeficientes se presentan también en la figura A.2.4-2. Para valores intermedios de Aa se

permite interpolar linealmente entre valores del mismo tipo de perfil.

Tabla 18. Tabla A.2.4-3, Valores del coeficiente Fv, para la zona de periodos cortos del espectro

Se promedia el Av: 2+1,8 = 3,8/2 = 1,9, de tal forma Fv será igual a 1,9.

8.9.3. Coeficiente de importancia

El Coeficiente de Importancia, I, modifica el espectro, y con ello las fuerzas de diseño, de acuerdo

con el grupo de uso a que este asignada la edificación para tomar en cuenta que para edificaciones

de los grupos II, III y IV deben considerarse valores de aceleración con una probabilidad menor

de ser excedidos que aquella del diez por ciento en un lapso de cincuenta años considerada en

el numeral A.2.2.1. Los valores de I se dan en la tabla 19. (NSR-10, 2010)

Tabla 19. Tabla A.2.5-1, Valores del coeficiente de importancia, I

Dadas las características del proyecto, se determina un grupo de uso I, es decir coeficiente de

importancia igual a 1.00.

8.9.4. Espectro de Diseño

Imagen 12. Espectro Elástico de Aceleraciones de Diseño como fracción de g.

A partir de la imagen 12, se determinan la fórmula del análisis dinámico, solo para modos

diferentes al fundamental en cada dirección principal en planta.

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 = 𝐴𝑎 ∗ 𝐹𝑎 ∗ 𝐼 (Ec 5)

Donde

Aa: 0.20

Fa: 1.4

I: 1.00

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 = 0.20 ∗ 1.4 ∗ 1.00

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 = 0.28

Para efectos del análisis y diseño de taludes, se debe emplear la aceleración máxima del terreno,

𝐴𝑚𝑎𝑥 , el coeficiente sísmico de diseño para análisis seudo-estatica de taludes KST tiene valor

inferior o igual al de 𝐴𝑚𝑎𝑥 y se admiten los siguientes valores mínimos de KST 𝐴𝑚𝑎𝑥 ,

dependiendo del tipo de material terreo (reforzado o no) y del tipo de análisis. (NSR-10, 2010).

Tabla 20. Tabla H.5.2-1, Valores de KST 𝐴𝑚𝑎𝑥 Mínimos para Análisis Seudo-estatica de Taludes

De tal forma;

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 = 0.28 ∗ 0.80

𝑪𝒐𝒆𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒉𝒐𝒓𝒊𝒛𝒐𝒏𝒕𝒂𝒍 = 𝟎. 𝟐𝟐𝟒

Cuando se utilice la componente vertical de los movimientos sísmicos de diseño, como mínimo debe tomarse como las dos terceras partes de los valores correspondientes a los efectos

horizontales, ya sea en el espectro de diseño, o en las familias de acelerogramas, de contar en

este caso con solo registros horizontales (Véase A.5.4.6). En caso de usar acelerogramas reales

podra emplearse la aceleración vertical registrada con el ajuste equivalente que se haya

realizado a las componentes horizontales. (NSR-10, 2010)

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑉𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐻𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 ∗2

3 (Ec 6)

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑉𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 = 0.224 ∗2

3

𝑪𝒐𝒆𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝑽𝒆𝒓𝒕𝒊𝒄𝒂𝒍 = 𝟎. 𝟏𝟓

8.10. Análisis de estabilidad

Para los análisis de estabilidad se requiere contar con un modelo geologico-geotecnico que

contenga al menos una sección transversal del terreno que incluyendo la localización y

características de la edificación, represente razonablemente la topografía de la superficie del talud,

en donde este sea más alto o más empinado, la distribución de los materiales en profundidad, las

condiciones del agua subterránea y la localización de sobrecargas, que definan el o los mecanismos

de falla que se deban considerar para los análisis de estabilidad.. (NSR-10, 2010).

Imagen 13. Perfiles para análisis de estabilidad, topografía entregada por los docentes del diplomado.

8.10.1. Factor de seguridad

En Ingeniería Civil en general el Factor de Seguridad Fs se define como la relación entre fuerzas

resistentes o momentos resistentes 𝐹𝑟 y las fuerzas o momentos actuantes FA en una masa de

suelo, se usa para evaluar el estado límite de falla.

En Ingeniería Geotécnica el Factor de Seguridad Básico o directo, se define como la relación

numérica entre la resistencia última de un material y el esfuerzo admisible o de trabajo. (NSR-10,

2010)

Tabla 21. Tabla H.2.4-1, Factores de Seguridad Besicos Mínimos Directos

8.10.2. Perfiles

Se presentan los perfiles determinados por el docente del diplomado para su respectivo análisis

de estabilidad en el programa Slide V06.


diplomado.


diplomado.

8.10.2.1. Perfil 1 Condición Actual estática

Se analiza el perfil 1 para las condiciones geométricas de los taludes, nivel freático y propiedades

mecánicas de los suelos sin ninguna modificación o alteración de la información actual del predio

de estudio.

Imagen 16. Perfil 1 análisis estático del perfil en su condición actual. Fuente: Slide V06, elaboración propia

De la imagen 16, se infiere el resultado del factor de seguridad para el perfil 1 en su condición

actual estático, un FS mínimo de 0.858 el cual de acuerdo a la tabla H.2.4-1, Factores de Seguridad

básicos Mínimos Directos de (NSR-10, 2010), se encuentra inestable porque no es superior o

igual a 1.5

8.10.2.2. Perfil 1 Condición Actual Seudo-estatica



de estudio.

Imagen 17. Perfil 1 análisis seudo-estático del perfil en su condición actual. Fuente: Slide V06, elaboración propia


actual seudo-estático, un FS mínimo de 0.508 el cual de acuerdo a la tabla H.2.4-1, Factores de

Seguridad básicos Mínimos Directos de (NSR-10, 2010), se encuentra inestable porque no es

superior o igual a 1.05.

8.10.2.3. Perfil 1 Condición Proyectada estática

Se analiza el perfil 1 modificando las condiciones geométricas de los taludes y retirando materiales

inadecuados de acuerdo con sus características mecánicas.



actual estático, un FS mínimo de 1.853 el cual de acuerdo con la tabla H.2.4-1, Factores de

Seguridad básicos Mínimos Directos de (NSR-10, 2010), se encuentra estable porque es superior

o igual a 1.5

8.10.2.4. Perfil 1 Condición Proyectada Seudo-estatica

Se analiza el perfil 1 modificando las condiciones geométricas de los taludes y retirando materiales

inadecuados de acuerdo a sus características mecánicas.

Imagen 19. Perfil 1 análisis seudo-estático del perfil en su condición proyectada. Fuente: Slide V06, elaboración

propia



Seguridad básicos Mínimos Directos de (NSR-10, 2010), se encuentra estable porque es superior

o igual a 1.05.

8.10.2.5. Perfil 2 Condición Actual Estática



de estudio.




básicos Mínimos Directos de (NSR-10, 2010), se encuentra inestable porque no es superior o

igual a 1.5.

8.10.2.6. Perfil 2 Condición Actual Seudo-estatica



de estudio.

Imagen 21. Perfil 2 análisis seudo-estático del perfil en su condición actual. Fuente: Slide V06, elaboración propia



Seguridad Básicos Mínimos Directos de (NSR-10, 2010), se encuentra inestable porque no es


8.10.2.7. Perfil 2 Condición Proyectada estática

Se analiza el perfil 2 un muro de contención en tierra reforzada con geo sintéticos, drenes sub-

horizontales para el nivel freático, modificando las condiciones geométricas de los taludes y

retirando materiales inadecuados de acuerdo a sus características mecánicas.




Básicos Mínimos Directos de (NSR-10, 2010), se encuentra estable porque no es superior o igual

a 1.5.

8.10.2.8. Perfil 2 Condición Proyectada Seudo-estatica

Se analiza el perfil 2, con muro de contención en tierra reforzada con geo sintéticos, drenes sub-

horizontales para el nivel freático, modificando las condiciones geométricas de los taludes y

retirando materiales inadecuados de acuerdo a sus características mecánicas.

Imagen 23. Perfil 2 análisis seudo-estático del perfil en su condición proyectada. Fuente: Slide V06, elaboración

propia



Seguridad básicos Mínimos Directos de (NSR-10, 2010), se encuentra estable porque no es


8.11. Diseño Muro

8.11.1. Cálculo de empujes

La presión lateral de tierra del muro se considerará como Presión Activa para un terraplén

inclinada y se calcula por el método de Rankine.

La fuerza por unidad de área para las condiciones del terreno se debe obtener mediante la

siguiente ecuación:

𝜎𝑎 = 𝛾𝑍𝐾𝑎′ cos 𝛼 (Ec 7)

Dónde:

𝜸: Peso unitario del suelo

𝐾𝑎′ :Coeficiente activo de Rankine

𝛼: Ángulo del talud respecto a la horizontal

𝑍:Altura del muro de contención

El coeficiente de presión activo de tierra se obtiene a partir de la siguiente ecuación:

𝐾𝑎′ = (

1

cos2 ∅′) {(2 cos2 𝛼) + [2 (𝑐′

𝛾𝑍) cos ∅′ sin ∅′] −

√4 cos2 𝛼 (cos2 𝛼 − cos2 ∅′) + 4 (𝑐′

𝛾𝑍)

2

cos2 ∅′ + 8 (𝑐′

𝛾𝑍) cos2 𝛼 cos ∅′ sin ∅′} − 1 (Ec 8)

Dónde:

∅′: Angulo de fricción del suelo

𝛼: Angulo de inclinación del talud, es igual a cero.

𝑐′: Cohesión del suelo

𝜸: Peso unitario del suelo


La fuerza por unidad de longitud para las condiciones del terreno se debe obtener mediante la

siguiente ecuación:

𝑃𝑎 =1

2𝜎𝑎𝑍 + 𝐾𝑎

′ 𝑞𝑍 (Ec 9)

Dónde:

𝜎𝑎: Fuerza sobre el muro por unidad de área


De acuerdo con lo anterior se tienen los siguientes resultados:

Tabla 22. Resumen empujes estáticos. Fuente: Autor

𝑲𝒂′ 0.33

𝑷𝒂 [kN/m] 14.62

8.11.2. Coeficiente de empuje en reposo

En este caso el coeficiente de empuje en reposo depende del estado tensional del suelo debido

a los esfuerzos tectónicos a los que haya sido sometido el terreno y al grado de consolidación.

No obstante, como aproximación se podrían emplearse las siguientes ecuaciones:

Para suelos Normalmente Consolidados

Donde:

K0 = Coeficiente de empuje en reposo

∅′ = Angulo de fricción interna del suelo

Para suelos Sobre Consolidados

Donde:

K0 = Coeficiente de empuje en reposo

∅′ = Angulo de fricción interna del suelo

OCR = Relación de sobre consolidación

𝐾0 = 0.49

8.11.3. Coeficiente de empuje dinámico

Para el coeficiente de empuje dinámico se utilizó la teoría de Mononobe Okabe, criterio más

usado para considerar el efecto del sismo en la estructura de contención la cual está sujeta a

fuerzas horizontales y verticales inducidas por el sismo Calculándose por las siguientes

ecuaciones:

𝐸𝐴𝑇 = 𝐸𝐴𝐸 + 𝐸𝐴𝐷 (𝐸𝑐 12)

𝑘0 = 1 − 𝑠𝑒𝑛∅′ (𝐸𝑐 10)

𝑘0 = (1 − 𝑠𝑒𝑛∅′)𝑂𝐶𝑅𝑠𝑒𝑛 ∅′ (𝐸𝑐 11)

Dónde:

EAT= Empuje activo Total

EAE = Empuje activo Estático

EAD = Empuje activo Dinámico

Dónde:

EAT= Empuje activo total (Estático más Dinámico)

H = Altura del Muro

Kv = Coeficiente Sísmico de aceleración Vertical

= Peso Específico del material

(Ec 14)

Dónde:

EPT= Empuje Pasivo total (Estático más Dinámico)

H = Altura del Muro

Kv = Coeficiente Sísmico de aceleración Vertical

= Peso Específico del material

(Ec 15)

𝐸𝐴𝑇 =1

2𝐻2(1 − 𝐾𝑉)𝐾𝐴𝐷 (Ec 13)

𝐸𝑃𝑇 =1

2𝐻2(1 − 𝑘𝑣)𝐾𝑃𝐷

Tabla 23. Resumen empujes con sismo. Fuente: Autor

KAD 0.61

KPD 3.24

8.11.4. Muro en tierra reforzada, geosoft Pavco

8.11.4.1. Reporte de diseño de muros en suelo mecánicamente estabilizado con

geosintéticos

8.11.4.1.1. Parámetros de entrada

Tabla 24. Estabilidad Interna

Angulo de Fricción Interna del suelo a usarse en la construcción del muro: 30.1 º

Fricción entre el suelo a usarse en la construcción del muro y el geosintetico: 26.0 º

Cohesión del suelo a usarse en la construcción del muro: 25.87 kPa

Peso Unitario Total del suelo a usarse en la construcción del muro: 17.61 kN/m3

Altura del Muro: 2.5 m

Base del Muro: 2,4 m

Inclinación por Encima del Muro 0.0 º

Inclinación de la Cara del Muro 85.0 º

Cargas Uniformes Muro 0.0 Ton/m2

Factor de seguridad global 1.3

Factor de seguridad por daños en la instalación 1.2

Factor de seguridad por fluencia de material Geotextil 2.2

Factor de seguridad por degradación Química-Biológica Geotextil 1.0

Coeficiente de presión de tierras Ka 0,332

Tabla 25. Estabilidad Externa

Angulo de Fricción Suelo de Fundación: 30.1 º

Cohesión Suelo de Fundación: 25.87 kPa

Peso Unitario Suelo de Fundación: 17.61 kN/m3

Angulo de Fricción Suelo a Confinar: 30.1 º

Cohesión Suelo a Confinar: 25.87 kPa

Peso Unitario Suelo a Confinar: 17.61 kN/m3

Factor de Seguridad Condición Estática Deslizamiento 1.5

Factor de Seguridad Condición Dinámica Deslizamiento 1.125

Factor de Seguridad Condición Estática Volcamiento 2.0

Factor de Seguridad Condición Dinámica Volcamiento 1.5

Factor de Seguridad Capacidad Portante 3.0

Fricción entre el suelo de fundación y el geosintético: 20.0 º

Fricción entre el muro y el suelo a confinar: 20.0 º

Coeficiente de Aceleración Horizontal de Sismo: 0.2

Coeficiente de Aceleración Vertical de Sismo: 0,25

Tipo de suelo de fundación: Suelo granular

Profundidad de desplante de la cimentación Z: 0.0 m

8.11.4.1.2. Parámetros calculados y resultados

Tabla 26. Geosintéticos de Refuerzo

Referencia Resistencia Tira Ancha

[kN/m]

Tensión admisible Tadm

[kN/m]

T1700 26,0 9,848

T2100 33,0 12,5

T2400 41,0 15,53

TR3000 58,0 21,97

TR4000 66,0 25,0

TR6000 112,0 42,424

Tabla 27. Separaciones Verticales por Geosintético y Profundidad

Z[m] Sigma h

[kPa]

Sigma Cv

[kPa]

Sv T1700

[m]

Sv T2100

[m]

Sv T2400

[m]

Sv

TR3000

[m]

Sv

TR4000

[m]

Sv

TR6000

[m]

0,0 0,0 0,0 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞

0,5 0,298 0,0 2,588 3,285 4,081 5,773 6,57 11,149

1,0 0,596 0,0 1,294 1,642 2,041 2,887 3,285 5,574

1,5 0,894 0,0 0,863 1,095 1,36 1,924 2,19 3,716

2,0 1,192 0,0 0,647 0,821 1,02 1,443 1,642 2,787

2,5 1,49 0,0 0,518 0,657 0,816 1,155 1,314 2,23

Tabla 28. Diseño del muro

Z [m] Geosint

ético

Sv

Diseño

[m]

Sv

Calculado

[m]

Le

mínimo

[m]

Lr [m] L [m] Lo [m] L a Usar

[m]

Lt [m] Fs Sv

0,1 T1700 0,1 12,958 1,0 1,383 2,383 1,0 2,4 3,5 Cumple

0,4 T1700 0,3 3,24 1,0 1,21 2,21 1,0 2,4 3,7 Cumple

0,7 T1700 0,3 1,851 1,0 1,037 2,037 1,0 2,4 3,7 Cumple

1,0 T1700 0,3 1,296 1,0 0,864 1,864 1,0 2,4 3,7 Cumple

1,3 T1700 0,3 0,997 1,0 0,691 1,691 1,0 2,4 3,7 Cumple

1,6 T1700 0,3 0,81 1,0 0,519 1,519 1,0 2,4 3,7 Cumple

1,9 T1700 0,3 0,682 1,0 0,346 1,346 1,0 2,4 3,7 Cumple

2,2 T1700 0,3 0,589 1,0 0,173 1,173 1,0 2,4 3,7 Cumple

2,5 T1700 0,3 0,518 1,0 0,0 1,0 1,0 2,4 3,7 Cumple

Tabla 29. Resultados Estabilidad Externa

Valor de Coeficiente de Presión Activa Kad: 0,541

CAPACIDAD PORTANTE

Nc : 30,381

Nq : 18,611

Ny : 22,736

Sigma Ultimo [kPa]: 1.266,419

Sigma Aplicado [kPa]: 59,884

Factor de Seguridad Capacidad Portante Calculado: 21,148

Observación Capacidad Portante: Cumple

Excentricidad [m]: 0,144

Observación Excentricidad: Cumple

DESLIZAMIENTO

Fuerzas Resistentes Condición Estática [kN]: 100,545

Fuerzas Resistentes Condición Dinámica [kN]: 100,545

Fuerzas Actuantes Condición Estática [kN]: 18,27

Fuerzas Actuantes Condición Dinámica [kN]: 29,759

Factor de Seguridad Deslizamiento Condición Estática: 5,503

Observación Deslizamiento Condición Estática: Cumple

Factor de Seguridad Deslizamiento Condición Dinámica: 3,379

Observación Deslizamiento Condición Dinámica: Cumple

VOLCAMIENTO

Momentos Resistentes Condición Estática [kN*m]: 126,792

Momentos Resistentes Condición Dinámica [kN*m]: 126,792

Momentos Actuantes Condición Estática [kN*m]: 15,225

Momentos Actuantes Condición Dinámica [kN*m]: 24,799

Factor de Seguridad Volcamiento Condición Estática: 8,328

Observación Volcamiento Condición Estática: Cumple

Factor de Seguridad Volcamiento Condición Dinámica: 5,113

Observación Volcamiento Condición Dinámica: Cumple

Tabla 30. Cantidades de Obra (ml)

ITEM Unidad Cantidad

T1700 𝑚2 33,1

Suelo de Relleno 𝑚2 6,0

Geodrén Vial ml 1

Geodrén Planar H:1.0m (Espaldón) ml 1,0

Geodrén Planar H:0.5m (lloraderos) ml 2,4

Imagen 24. Esquema Muro en suelo reforzado programa Geosoft Pavco.

Nota: Los valores de los geosinteticos corresponden a valores mínimos promedio por rollo

(VMPR) o (MARV) por su nombre en inglés.

8.11.4.1.3. Advertencia

Esta herramienta de cálculo es un complemento al Manual de Diseño. El usuario debe conocer

las ecuaciones, su aplicabilidad y limitaciones. Esta herramienta de cálculo no debe ser usada en

reemplazo de un ingeniero diseñador.

La información contenida aquí no puede ser garantizada ya que las condiciones del usuario están

más allá de nuestro control. El usuario de esta herramienta asume todos los riesgos asociados

con su uso.

A pesar de que todos los esfuerzos han sido hechos para verificar su funcionamiento y resultados,

GEOSISTEMAS-PAVCO no se hace responsable por cualquier error en los cálculos obtenidos

con esta herramienta. Datos asumidos o valores entrados erróneos pueden dar soluciones

incorrectas.

9. ESTRUCTURARA DE PAVIMENTO

9.1. GENERALIDADES

A continuación, se presenta el diseño de pavimento con sus respectivos espesores por capas. La

estructura se diseñó mediante el método empírico, No está de más mencionar que zona para

diseño del tramo de vía (Buriticá, Antioquia) fue asignada por docentes del diplomado de

geotecnia vial

9.2. AFORO VEHICULARES

Para cuantificar la clase y cantidad de vehículos que transitan por la vía se realizó un aforo

vehicular durante tres días en un horario de 6:00 am a 7:00 pm.

Tabla 31.. Aforo vehicular de tránsito. Fuente: Autor

Nota: como la medida del tránsito se hizo por 12 horas (6:00 a 18:00) diurnas, para realizar un

cálculo más adecuado se asigna un porcentaje de 70% a lo aforado, dejando un 30% faltante

asignado al horario Nocturno. Extrapolando las cantidades tenemos una nueva tabla

Tabla 32. Aforo vehicular de tránsito. Fuente: Autor

Al no ser una medida exacta semanal dado que solo se tienen 3 días de la semana, un TPDS más

apropiado es el calculado mediante la expresión

(Ec 16)

REGISTRO 1 2 3 4 6 7 8

DIA AUTOS BUSES C-2P C-2G C-3-4 C-5 C-6

MIERCOLES 29/08/2018 67 40 17 7 1 0 0 133

JUEVES 30/08/2018 56 40 6 9 4 0 0 114

DOMINGO 9/09/2018 80 47 9 3 0 0 0 139

TRANSITO TRES DIAS 203 127 31 19 6 0 0 386

TPDS(TRES DIAS) 68 42 10 6 2 0 0 129

PORCENTAJE 18% 11% 3% 2% 0% 0% 0% 33%

CORREDOR VIAL LA QUIEBRA- ARGELIA, COPACABANA, ANTIOQUIA

TPD AFORO DE TRANSITO LOS DIAS 29/08/2018, 30/08/2018, 09/09/2018 EXTRAPOLADO TABLA 2

TRANSITO

DIARIO

Tabla 33. Aforo vehicular de tránsito. Fuente: Autor

9.2.1. Factor camión (fc)

El factor camión corresponde al promedio ponderado de ejes por cada camión que circule por

una determinada vía; es particular para cada zona y depende del tipo de camiones, su ocupación,

tipo, actividad comercial y magnitud de cargas.

Es un valor que representa el daño causado por un vehículo pesado sobre el pavimento, en

funcion de una unidad llamada “eje equivalente” que entrega una carga de 8,2 toneladas al

pavimento.

Para la realización de este trabajo se decidió trabajar con los valores dados por la Universidad del Cauca

Tabla 34Factor de equivalencia o Factor camión Fuente: Docente Hernando Muñoz

1 2 3 4 6 7 8

AUTOS BUSES C-2P C-2G C-3-4 C-5 C-6

64 41 11 7 2 0 0 125,7

PORCENTAJE 51% 33% 9% 6% 2% 0% 0% 100%

53% 35% 12% 0% 0%

16%

125

TPDs redondeado

PORCENTAJE VEHICULOS PESADOS

20

REGISTROTPDs

TPD AFORO DE TRANSITO LOS DIAS 29/08/2018, 30/08/2018, 09/09/2018 EXTRAPOLADO TABLA 3

CORREDOR VIAL LA QUIEBRA- ARGELIA, COPACABANA, ANTIOQUIA

PORCENTAJE ENTRE VEHICULOS PESADOS

TOTAL PESADOS

C2 pequeño 1,14

1,40 promedio

C2 grande 3,44

C3 2,4 3,76

C2-S1 3,37

C4 3,67 6,73

C3-S1 2,22

C2-S2 3,42

C3-S2 4,67 4,4

C3-S3 5 4,72

Bus P 600

0,20 promedio 0,4

Bus P 900 1

Buseta 0,05

Factores de equivalencia (o Factores de camión)

Tipo de

vehículoMopt-Ingeroute U del Cauca (1996)

Tabla 35 cálculo del Factor Camión fuente: Autor

Tabla 35 Resultados de numero de equivalencia para 8,2 Toneladas fuente: Autor

Para efectos de cálculo manejaremos un CBR de diseño definitivo de 2,48 extraído de la

información recibida por el docente Hernando Muñoz.

Teniendo en cuenta que la temperatura influye de manera importante en las propiedades de

las capas asfálticas, se halla el valor de W-MAAT para determinar el módulo de rigidez de la

mezcla asfáltica, se tiene un W-MMAT de 22˚ para realizar el diseño de estructura de

pavimento.

tipo de vehículo U del cauca TPDS FC

C2 pequeño 1,14 11 12,54

C2 Grande 3,44 7 24,08

C3 y C4 5,43 2 10,86

C5 4,72 0 0

C6 4,72 0 0

P600 y P900 0,76 41 31,16

61 78,64

1,3

Totales

FC total

CALCULO DE FC

TPD 125

A 49,03

B 50

r 3%

n 10

FC 1,32

N 172304

NUMERO DE EJES DE EQUIVALENCIA

PARA 8,2 TONELADAS

Tabla 36.. Cálculo del w-MMAT municipio de Buritica. Fuente: Autor

Tabla 37. Datos para cálculo de estructura de pavimento. Fuente: Elaboración propia

CBR 2,48

MR(kg/cm2) 353

MR(MPa) 35

CATEGORIA DE SUBRASANTE S1

CATEGORÍA DE VIA TPD < 1000 III

DESIGNACION DE RANGOS DE TRANSITO

500000<=N< 1000000

T1

9.3. METODO EMPIRICO

Para este método tomamos el expedido para un proyecto de transito medio y alto, sabemos que

este método (INV 98 TMA) es una adaptación al método AASHTO-93 para el medio colombiano,

por tanto, es considerado lo suficientemente apto para el diseño de este proyecto.

9.3.1. Datos de entrada para dimensionar el proyecto.

Tabla 38.. Datos de entrada. Fuente: Elaboración propia

Ponderado de temperatura media anual del aire, w-MAAT 22°C

Precipitación media anual 1215 mm.

CBR de diseño 2,48%.

Período de diseño 10 años.

Tránsito equivalente 172304

TPD 125

9.3.2. Cartas elegidas

Teniendo en cuenta los datos de entrada, para la siguiente información aplicamos la carta de

entrada:

W-MAAT 18°C a 22°C

Precipitación: ˂ 2000 mm/año

Designación de la carta: 5

Subrasante S1

Tránsito T1

9.4. DIMENSIONAMIENTO

Con la anterior información, obtenemos tres alternativas de Diseño

Imagen 25. Esquema, estructura de pavimento para cada alternativa de diseño. Fuente: Cartas de

diseño TMA Invias 20

9.4.1. Alternativa N. 1

Con carpeta asfáltica en caliente y capas granulares:

MDC-19 5 cm

MDC-25 7.5 cm

Base granular 20 cm

Sub-base granular 35 cm

Total espesor 67.5 cm


Con carpeta asfáltica en caliente, base estabilizada con emulsión asfáltica y capas granulares:

• MDC-19 5 cm

• MDC-25 7.5 cm

• Base estabilizada con emulsión asfáltica-25 18 cm

• Subbase granular 35 cm

• Espesor total 65.5 cm


Con carpeta asfáltica en caliente, capas granulares y suelo cemento:

• MDC-19 5 cm

• MDC-25 7.5 cm

• Base granular 20 cm

• Suelo cemento 28 cm

• Espesor total 60.5cm

9.5. PROPUESTA

Para efectos de diseño empírico tomamos la alternativa N. 3 ya que da especificaciones sencillas

y muy comunes en este medio, lo cual nos permite avanzar con más seguridad y correr menos

riesgo de errores en la ejecución de cada capa.

10. OBRAS DE DRENAJE

Los taludes y sistema vial que involucra el tramo de vía, necesitan un sistema de drenaje que

evacúe de manera controlada todas las aguas subsuperficiales y superficiales que puedan afectar

y vida útil de los diseños civiles.

Imagen 26. Esquema, vista tramo de vía. Fuente: Google Earth Modificado.

La velocidad del agua sobre la plataforma de la carretera debe estar comprendida entre límites

apropiados; ni muy baja que produzca obstrucciones por la sedimentación de materiales

acarreados, y ni muy alta que produzca cualquier tipo de erosión. (Comunicaciones, 2010)

Con el fin de propiciar la auto limpieza y evitar la erosión, la pendiente transversal debe fijarse

en el rango de 0.5% a 2%. La sedimentación excesiva (de grava, arena y limo) debe evitarse

mediante un programa adecuado de conservación y mantenimiento. (Comunicaciones, 2010).

Las obras propuestas para el proyecto son las siguientes:

10.1. Cunetas

Las cunetas se proyectan para todos los tramos ubicados al pie de los taludes de corte, y/o en

los lugares donde se esperen flujos considerables de agua que puedan interferir con la

transitabilidad de la carretera.

Dadas las condiciones topográficas recomendamos cunetas triangulares con las siguientes

características.

Imagen 27. Esquema típico cuneta pata de talud y eje vía.

10.2. Rondas de coronación

Una zanja de coronación (o cuneta de coronación) se construye en la parte superior de un talud

de corte, con el objeto de colectar las aguas que bajan por las pendientes naturales y conducirlas

hacia el área de descarga más próxima del sistema general de drenaje, evitando de este modo la

erosión del terreno, particularmente en zonas con pendiente pronunciada. (Comunicaciones,

2010).

Imagen 28. Localización de rondas de coronación

Las Rondas de coronación son normalmente de forma rectangular, pero también pueden ser

trapezoidales, si se requiere un mayor tamaño.

Es recomendable sembrar especies naturales a ambos lados de la zanja (pastos, uchú, maleza,

raíces, o árboles). También pueden incluirse ramas cortadas amarradas entre sí en forma de

estructuras alargadas. Éstas se entierran o se colocan como estacas siguiendo el contorno de un

talud, para evitar que el agua erosione bajo la cuneta y ésta se obstruya con sedimentos.

Imagen 29. Esquema típico rondas de coronación

10.3. Subdrenaje

Los drenes horizontales de penetración transversal constituyen un sistema de subdrenaje, que

consiste en la introducción de tuberías ranuradas insertadas transversalmente en los taludes de

cortes y eventualmente en terraplenes, para aliviar la presión de poro.

Este trabajo comprende la perforación de barrenos en los taludes del proyecto, la instalación de

tubería perforada en los mismos, con o sin recubrimiento exterior de la tubería perforada con

un geotextil, en los sitios establecidos en los planos o en los que indique el Interventor.

Un dren de penetración consiste en una tubería perforada colocada a través de una masa de suelo

(o talud), mediante una perforación profunda subhorizontal (ligeramente inclinada), con el objeto

de abatir el nivel freático hasta un nivel que aumente la estabilidad del talud.

Localización drenes sub-superficiales no menores a 15 m de profundidad.

10.4. Materiales y Equipos

Salvo que los documentos del proyecto indiquen algo en contrario, la tubería de drenaje sera

de PVC, con diámetro interior de cincuenta milímetros (50 mm), perforada de acuerdo a lo

establecido en los planos o a las instrucciones del Interventor. (Instituto Nacional de Vias, 2012)

En el caso de que se requiera la utilización de un geotextil para el recubrimiento externo de la

tubería, este debera cumplir con lo que le sea pertinente del numeral 673.2.1 del Artículo 673

de estas especificaciones. (Instituto Nacional de Vias, 2012)

El equipo que se utilice para la instalación de drenes de penetración transversal, sera el

adecuado para obtener la calidad especificada en el proyecto y en cantidad suficiente para

producir el rendimiento establecido en el programa de trabajo, siendo responsabilidad del

Constructor su selección, pero debera contar con la aprobación del Interventor. (Instituto

Nacional de Vias, 2012)

Los tubos deberán cumplir con la norma ASTM D 2729-96 A o con la norma AASHTO M 278-

02.

10.5. Perforación del barreno e instalación del dren

En general, la instalación de los drenes de penetración transversal se hara de acuerdo con la

ubicación indicada en los planos del proyecto; sin embargo, la ubicación exacta se determinara

conforme lo indique el Interventor.

El esviaje y la inclinación de las tuberías horizontales serán los establecidos en el proyecto o

aprobados por el Interventor, pudiéndose realizar los últimos ajustes en campo, según las

condiciones del terreno en el punto de instalación de cada dren.

Si la perforación se hace en materiales sueltos o inestables, se colocara inmediatamente tubería

de revestimiento, la cual se removera después de haber instalado la tubería ranurada de PVC.

Durante la perforación, se cuidara que el agua, si esta es usada en la barrenación, no contamine

los cauces de agua superficiales. (Instituto Nacional de Vias, 2012)

10.6. Geotextil

El geotextil debera cumplir con lo estipulado en el numeral 674.2 de este Articulo. El

Constructor debera entregar al Interventor una certificación expedida por el fabricante con los resultados de los ensayos de calidad pertinentes. Esta certificación no implica la aceptación

del lote de geotextil por parte del Interventor. (Instituto Nacional de Vias, 2012).

11. CONCLUSIONES ACADÉMICAS

La realización del diplomado en geotecnia vial permitió identificar fundamentos técnicos

sobre la geotecnia tales como la factibilidad de obras de estabilidad y contención en el

desarrollo de proyectos viales.

Como futuros ingenieros es importante comprender las diferentes normatividades de

construcción de proyectos civiles en Colombia, tales como la norma sismo resistente

NSR-10 y Normas técnicas del Instituto Nacional de vías.

En proyectos geotécnicos es importante siempre realizar una caracterización física y

mecánica detallada de los materiales que hacen parte de la zona de estudio, de tal forma

se pueden implementar las soluciones de obras de contención y estabilidad.

Para un buen diseño de estructura de pavimento, el realizar un buen estudio del tránsito,

garantizará la vida útil del pavimento, ya que los flujos vehiculares en gran parte son los

que desgastan el tramo de vía diseñado

Los sistemas de drenaje en un proyecto vial y de estabilidad de taludes son

garantía de obras que logren satisfacer las necesidades, con ello garantizando la

seguridad y vida útil.

12. TRABAJOS CITADOS

Alejandro ORDONEZ ALFARO, J. F. (16 de Noviembre de 2012). Correlacion entre el numero de golpes

(N) del ensayo de penetracion estandar y la velocidad de ondas de corte (Vs) para las arcillas de

Tuxtla Gutierrez, Chiapas. Obtenido de Correlacion entre el numero de golpes (N) del ensayo

de penetracion estandar y la velocidad de ondas de corte (Vs) para las arcillas de Tuxtla Gutierrez,

Chiapas:

https://www.smig.org.mx/admArticulos/eventos/1_Reunion_Cancun/2_XXVI_Reunion_Nacional

/6_Geotecnia_sismica/I5ORAJ_1.pdf

Comunicaciones, M. d. (2010). Manual de Drenaje: Hidrología, hidráulica, y drenaje. Lima: Ministerio de

Transportes y Comunicaciones Perú,.

Geologíaweb. (10 de Febrero de 2021). Ensayo de penetración estándar (SPT). Obtenido de Ensayo de

penetración estándar (SPT): https://geologiaweb.com/ingenieria-geologica/ensayo-spt/

Gonzalez, A. (1999). Estimativos de parametros efectivos de resistencia con el SPT. Obtenido de

Estimativos de parametros efectivos de resistencia con el SPT: https://www.scg.org.co/wp-

content/uploads/ESTIMATIVOS-DE-PARAMETROS-DE-RESISTENCIA-CON-SPT.pdf

Ingeominas. (2010). Estado de la cartografía Colombiana. Bogotá: Ingeominas. Obtenido de Estado de la

cartografía Colombiana .

Instituto Nacional de Vias. (2012). ARTICULO 674- 07 DRENES HORIZONTALES EN TALUDES.

Bogotá: INVIAS.

INVIAS. (10 de Julio de 2012). Analisis granulometrico por tamizado . Obtenido de Analisis granulometrico

por tamizado : ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-

07/Normas/Norma%20INV%20E-123-07.pdf

INVIAS. (10 de Julio de 2012). Determinación de limite liquido de los suelos . Obtenido de Determinación

de limite liquido de los suelos :

ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-


INVIAS. (10 de Julio de 2012). Determinación del contenido de humedad natural de los suelos. Obtenido

de Determinación del contenido de humedad natural de los suelos:

https://studylib.es/doc/5185910/norma-inv-e-122-07---laboratorio-de-suelos

INVIAS. (10 de Julio de 2012). Determinación del limite plastico e indice de plasticidad. Obtenido de

Determinación del limite plastico e indice de plasticidad:



INVIAS. (10 de Julio de 2012). Ensayo de Corte directo. Obtenido de Ensayo de Corte directo:



Municipio de Buriticá. (10 de Febrero de 2021). Alcaldía Municipal de Buriticá en Antioquia. Obtenido de

Alcaldía Municipal de Buriticá en Antioquia: http://www.buritica-

antioquia.gov.co/municipio/nuestro-municipio

NSR-10. (2 de Julio de 2010). NSR-10 titulo A. Obtenido de NSR-10 titulo A:

https://www.idrd.gov.co/sitio/idrd/sites/default/files/imagenes/titulo-a-nsr-100.pdf

estudio geotecnico y diseÑo de estructura de …

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