Estudio de Suelos Institucion Educativa El Hatillo - Municipio de Barbosa [PDF]

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JOHN JAIRO BOTERO MUÑOZ Ingeniero Civil - Especialista en Geotecnia Cel. 310 843 12 70

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MUNICIPIO DE BARBOSA (ANT.)

ESTUDIO GEOTECNICO Y DE SUELOS PARA LA CONSTRUCCION DE LA INSTITUCION EDUCATIVA EL HATILLO - BARBOSA (ANT.)

JOHN JAIRO BOTERO MUÑOZ Ingeniero Geotecnista SERGIO FERNANDEZ MARIN Laboratorista de Materiales Medellín, Noviembre del 2013 E334/13

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Medellín, Noviembre del 2013

Señores MUNICIPIO DE BARBOSA (ANT.) Barbosa (Ant.)

ASUNTO:

Estudio Geotécnico y de Suelos para la construcción de la Institución Educativa El Hatillo del Municipio de Barbosa (Ant.).

Estimados Señores: A continuación tenemos el gusto de presentarle en original y copia del Estudio Geotécnico y de Suelos para la construcción de la obra en referencia. Agradeciendo de antemano la confianza depositada para prestar nuestros servicios profesionales como Consultores en Geotecnia. Cordialmente,

JOHN JAIRO BOTERO MUÑOZ Ingeniero Civil - Especialista en Geotecnia Mat. Prof. 05202 - 18627 de Ant.

SERGIO FERNANDEZ MARIN Laboratorista de Materiales

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1.

INTRODUCCION

Con el fin de adelantar los estudios y diseños para la construcción de la Institución Educativa El Hatillo del Municipio de Barbosa (Ant.); fuimos contactados por el Ing. Leonel Urrea para adelantar el Estudio Geotécnico y de Suelos del lote donde quedará ubicado el proyecto. El presente informe contiene la descripción de los trabajos realizados en el campo y el laboratorio; se presentan y discuten los resultados obtenidos y se formulan las conclusiones y recomendaciones orientadas a garantizar la seguridad y estabilidad de la obra, desde el punto de vista geotécnico.

2.

EXPLORACION DE CAMPO

Esta se llevó a cabo mediante la realización de seis (6) perforaciones ejecutadas con taladro manual con profundidades variables entre tres con cincuenta (3,50) y ocho con cincuenta (8,50) metros lineales cada una, con realización del ensayo de penetración estándar cada metro y la determinación del nivel freático o superficie piezométrica; todo lo anterior se acompañó de reconocimientos detallados de la zona del proyecto y sus vecindades. Las perforaciones se denominaron P-1 a P-6; sus registros de exploración de campo aparecen en forma anexa al final del informe. Durante la ejecución de los sondeos se recuperaron muestras remoldeadas (tomadas en bolsa) de los materiales típicos de la zona del proyecto y servirán como suelo de cimentación de la estructura proyectada dentro del lote. De cada sondeo (perforación), se levantó una columna estratigráfica con la localización de las muestras tomadas, la descripción de los materiales detectados al avanzar la exploración y la posición del nivel freático. De los cuarenta y tres (43,00) metros lineales de perforación se recuperaron cuarenta (40) muestras para su análisis de laboratorio. Los testigos de las muestras permanecerán durante un mes dentro del laboratorio a partir de la fecha de entrega del presente informe; si durante este tiempo no se recibe instrucción alguna por parte del Ing. Leonel Urrea, se dará la orden al laboratorio para que disponga de ellas de la manera que lo estime conveniente.

3.

INVESTIGACION DE LABORATORIO

Al laboratorio ingresaron cuarenta (40) muestras obtenidas durante la exploración de campo, las cuales se sometieron a una detallada inspección visual con miras a confrontar las descripciones realizadas durante la exploración de campo y seleccionar las muestras más representativas para ejecutarles los ensayos de rigor (humedad natural, límites de Atterberg y lavado sobre tamiz # 200). ________________________________________________________________________________________ Estudio Geotécnico y de Suelos Institución Educativa El Hatillo - Municipio de Barbosa (Ant.) 2

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Los ensayos realizados fueron los siguientes: Tipo de ensayo

Cantidad

Humedad natural Límites líquidos Límites plásticos Lavado sobre tamiz # 200

10 10 10 10

4.

EL PROYECTO

El proyecto consiste en evaluar desde el punto de vista Geotécnico y de Suelos un lote, localizado en el Corregimiento El Hatillo del Municipio de Barbosa (Ant.); donde el Municipio adelanta los estudios y diseños para la posterior construcción de la Institución Educativa; dicha estructura contempla unas estructuras hasta cuatro (4) niveles de altura.

5.

GEOLOGIA REGIONAL

El Municipio de Barbosa, ubicado al norte del Valle de Aburrá, está conformado por un respaldo montañoso de vertientes largas y empinadas, un relieve colinado hacia el pie de las vertientes montañosas y un valle aluvial amplio.

El relieve montañoso está modelado por un perfil de meteorización de esquistos y del Batolito Antioqueño; en contraste, el relieve colinado está modelado tanto por depósitos de ________________________________________________________________________________________ Estudio Geotécnico y de Suelos Institución Educativa El Hatillo - Municipio de Barbosa (Ant.) 3

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flujo y aluviotorrenciales, como en suelos del Batolito Antioqueño; en este marco geomorfológico y sobre un gran abanico modelado en un flujo de lodo, se ubica la zona urbana del Municipio de Barbosa. Este abanico se encuentra circundado por el perfil de meteorización de la cuarzodiorita del Batolito Antioqueño y es incisado por quebradas que atraviesan el casco urbano en dirección SE-NW; según las consideraciones anteriores, para el Municipio de Barbosa las unidades geológicas aflorantes corresponden a los Esquistos de Cajamarca (TReC), rocas de contacto denominadas cornubianas que no fueron cartografiadas y el Batolito Antioqueño (KcdA). Por otra parte, buena parte del casco urbano del Corregimiento de El Hatillo, se encuentra sobre depósitos aluviales propios del Río Aburrá.,

6.

CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DE LA ZONA

Las características geomecánicas de la zona del proyecto se obtuvieron a partir de la exploración de campo y análisis de laboratorio. ZONA DE LA PERFORACION P-1

Entre 0,00 y 0,30 mts. de profundidad se encuentra un limo arcilloso orgánico color café; subyaciendo y hasta los 1,50 mts. un limo arcillo arenoso color naranja con motas amarillas; luego y hasta los 3,50 mts. un limo arcillo arenoso color amarillo rojizo; de allí y hasta los 5,50 mts. un limo arenoso color rojo con motas amarillas y blancas; finalmente y hasta los 8,50 mts. una arena limosa color rojiza con motas amarillas y naranjas; el nivel freático no se evidenció. A continuación se presentan las características geomecánicas del tercero y quinto estrato respectivamente: Tercer Estrato Clasificación USC Humedad natural

MH 25%

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Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo Quinto Estrato

52% 47% 5% Semisólido 52% Varía entre 20 y 44 32 golpes por pie Medio

Clasificación USC Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

SM 32% 40% 36% 4% Semisólido 46% Varía entre 30 y 45 36 golpes por pie Alto

ZONA DE LA PERFORACION P-2

Entre 0,00 y 0,30 mts. de profundidad se encuentra un limo arcilloso color café; subyaciendo y hasta los 1,50 mts. un limo arcillo arenoso color café amarillento; luego y hasta los 3,50 mts. un limo arenoso color rojo con motas amarillas y negras; luego y hasta los 5,50 mts. una arena limosa color roja con motas amarillas; finalmente y hasta los 8,50 mts. una arena limosa color rojiza con motas amarillas y negras. A continuación se presentan las características geomecánicas del cuarto y quinto estrato respectivamente: Cuarto Estrato Clasificación USC

SM

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Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

29% 43% 39% 4% Semisólido 47% Varía entre 17 y 27 22 golpes por pie Medio

Quinto Estrato Clasificación USC Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

ML 27% 46% 42% 4% Semisólido 53% Varía entre 34 y 45 39 golpes por pie Alto

ZONA DE LA PERFORACION P-3

Entre 0,00 y 3,50 mts. de profundidad se encuentra un lleno en limo arcilloso café amarillento con motas naranjas; subyaciendo y hasta los 6,50 mts. un limo arcillo arenoso color rojizo con motas amarillas; finalmente y hasta los 8,50 mts. una arena limosa café amarillenta con motas grises; el nivel freático no se evidenció. A continuación se presentan las características geomecánicas del segundo y tercer estrato respectivamente:

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Segundo Estrato Clasificación USC Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

MH 42% 51% 46% 5% Semisólido 57% Varía entre 12 y 35 24 golpes por pie Medio

Tercer Estrato Clasificación USC Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

SM 26% 42% 38% 4% Semisólido 27% Varía entre 39 y 46 43 golpes por pie Alto

ZONA DE LA PERFORACION P-4

Entre 0,00 y 3,00 mts. de profundidad se encuentra un lleno en limo arcillo arenoso café oscuro; subyaciendo y hasta los 5,50 mts. una arena limosa café amarillenta con motas grises; finalmente y hasta los 8,50 mts. una arena limosa con gravas café amarillenta con

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motas rojas y grises; el nivel freático no se evidenció. A continuación se presentan las características geomecánicas del segundo y tercer estrato respectivamente: Segundo Estrato Clasificación USC Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

SM 18% 29% 22% 7% Semisólido 31% Varía entre 19 y 34 27 golpes por pie Medio

Tercer Estrato Clasificación USC Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

SM 9% 27% 26% 1% Semisólido 12% Varía entre 43 y 70 56 golpes por pie Alto

ZONA DE LA PERFORACION P-5

Entre 0,00 y 1,50 mts. de profundidad se encuentra un lleno en limo arcilloso con gravas café oscuro; subyaciendo y hasta los 2,50 mts. un limo arenoso con gravas color café ________________________________________________________________________________________ Estudio Geotécnico y de Suelos Institución Educativa El Hatillo - Municipio de Barbosa (Ant.) 8

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oscuro con motas naranjas; finalmente y hasta los 5,50 mts. una arena limosa con gravs color grisácea; el nivel freático no se evidenció. A continuación se presentan las características geomecánicas del tercer estrato: Clasificación USC Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

SM 20% 27% 24% 3% Semisólido 14% Varía entre 49 y 68 58 golpes por pie Alto

ZONA DE LA PERFORACION P-6 (Sector Placa Polideportiva)

Entre 0,00 y 2,50 mts. de profundidad se encuentra un limo arenoso con gravas café oscuro; subyaciendo y hasta los 3,50 mts. una arena limosa con gravas color gris con motas blancas; el nivel freático no se evidenció. A continuación se presentan las características geomecánicas del primer estrato: Clasificación USC Humedad natural Límite líquido Límite plástico Índice plástico Estado de comportamiento del suelo Pasa la malla No. 200 Número de golpes Número promedio de golpes Estado de densificación del suelo

ML 30% 34% 24% 10% Semisólido 55% Varía entre 35 y 38 37 golpes por pie Alto

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7.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las conclusiones y recomendaciones consignadas en el presente informe se basan en la caracterización Geotécnica y de Suelos de la zona del proyecto, amplio conocimiento de la zona y en la magnitud de la obra a construir. 7.1.

CIMENTACIONES

Para cimentar la estructura se consideraron varias alternativas, encontrándose más práctica la cimentación indirecta por intermedio de pilas cortas de cimentación, garantizando con ello atravesar los primeros estratos con una capacidad de soporte baja según se pudo establecer del ensayo de Penetración Estándar SPT. -

Estrato de cimentación: Arena limosa color rojiza con motas amarillas.

-

Tipo de cimentación: Pilas cortas de cimentación.

-

Profundidad de desplante de la cimentación: Del orden de 6,00 mts. contados a partir del nivel actual del terreno.

-

Capacidad portante del suelo de cimentación: 30 ton/m2

-

Densidad del estrato de cimentación: 1,6 ton/m3

-

Módulo de reacción lateral del suelo: 600 ton/m2/m en la parte superior de la pila; 1800 ton/m2/m en la parte media de la pila y 3600 ton/m2/m en la base de la pila.

-

Cohesión del estrato de cimentación: 5 ton/m2

-

Angulo de fricción del estrato de cimentación: 30⁰

-

Asentamiento permisible: 1”

-

Tipo de perfil del suelo “C”

Recomendaciones: Las pilas deberán estar unidas entre sí por intermedio de vigas en direcciones ortogonales atendiendo las recomendaciones de la NSR-2010. 7.2.

LLENOS

Los llenos que se requieran para la adecuación de la obra, se deberán conformar con materiales libres de materia orgánica, basuras, lodos o terrones de arcilla. Los materiales provenientes de las excavaciones son adecuados para realizar este tipo de llenos, previa autorización por parte de la Interventoría.

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7.3.

RECOMENDACIONES DE LOS MATERIALES.

Los materiales a utilizar en la obra, deberán previamente ser sometidos a ensayos de laboratorio para su aprobación por parte de la Interventoría; además, durante el proceso constructivo se debe realizar el control de calidad con ensayos de campo y/o laboratorio. 7.4.

MUROS Y TABIQUES DIVISORIOS

Los muros y tabiques divisorios se apoyarán sobre vigas de cimentación apoyadas a su vez sobre las pilas de cimentación, o sobre vigas calculadas para atender no más de 5 ton/m2. 7.5.

OTRAS RECOMENDACIONES

Para el proceso constructivo de la cimentación se deberá tener en cuenta entre otras las siguientes recomendaciones: -

Continuidad en el proceso de excavación y vaciado de la cimentación, con el objeto de evitar el remoldeo del estrato de apoyo.

-

No dejar durante mucho tiempo la excavación expuesta a las aguas lluvias y/o de escorrentía; ya que el suelo podría saturarse y presentar asentamientos instantáneos de magnitud considerable.

-

Es necesario el anillado de las pilas; con el fin, de garantizar estabilidad y seguridad a los obreros que laboran en las mismas.

-

Se recomienda limpiar el fondo de la excavación previo el vaciado de las pilas, impidiendo así asentamientos instantáneos del cimiento.

8.

CONTROLES Y VERIFICACION

-

Una vez elaborados los cálculos estructurales de las cimentaciones con sus respectivos planos, deberá enviarse una copia para su revisión, ajuste y recomendaciones que se estimen convenientes; en los planos deberá quedar establecida la capacidad admisible del suelo.

-

Es necesario que el Ingeniero Geotecnista tenga un control sobre el comportamiento de las soluciones recomendadas a medida que se avance en la construcción de las cimentaciones; por lo tanto, antes de iniciar la construcción deberá tenerse una reunión con el Constructor e Interventoría, con el objeto de coordinar las visitas y controles de verificación a que habrá lugar durante el proceso constructivo.

-

Deberán dejarse referencias visibles e identificables fácilmente amarradas a BM, que permitan monitorear asentamientos en la estructura en cualquier momento. Las

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lecturas deberán ser programadas cada vez que se vaya cargando la estructura (determinar su periodicidad). -

Durante la construcción dela obra, deberá llevarse a cabo una observación sistemática del comportamiento real del suelo; con el objeto, de poder identificar y corregir oportunamente cualquier eventual situación anormal y poder así poder implementar medidas correctivas pertinentes.

9.

LIMITACIONES

Las conclusiones y recomendaciones consignadas en el presente informe se basan en los resultados de las exploraciones de campo y resultados de laboratorio que se describen en los capítulos pertinentes y en la experiencia de los profesionales que participaron del estudio. Si durante la etapa de construcción se encuentran condiciones diferentes a las descritas como típicas en el presente informe, se dará aviso al Ingeniero Geotecnista para complementar las conclusiones y recomendaciones.

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ANEXO.

LOCALIZACION DE SONDEOS, REGISTROS EXPLORACION DE CAMPO Y ANALISIS DE LABORATORIO

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