ESTUDIO GEOTECNICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN EDIFICIO DE TRES PLANTAS, UBICADO EN LA ... · 2019. 9. 12. · universidad de santander - udes centro de investigaciÓn 2014 estudio

UNIVERSIDAD DE

S ANT AN DE R - UDES

CENT RO DE

INVEST IG AC IÓN

2014

ESTUDIO GEOTECNICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN EDIFICIO DE

TRES PLANTAS, UBICADO EN LA CALLE 9 N° 15 – 59 DEL BARRIO LAS

ACACIAS DEL MUNICIPIO DE EL SOCORRO, SANTANDER

INVESTIGACIÓN FORMATIVA Pág. 1 de 56

ESTUDIO GEOTECNICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN EDIFICIO DE

TRES PLANTAS, UBICADO EN LA CALLE 9 N° 15 – 59 DEL BARRIO LAS

ACACIAS DEL MUNICIPIO DE EL SOCORRO, SANTANDER

Rev. Fecha Descripción de Revisión Elaboró Elaboró Aprobó

Emitido para revisión y

comentarios

A1 02-02-15 O. Peña F.

Dueñas

E.

Valencia

UNIVERSIDAD DE SANTANDER - UDES

BUCARAMANGA

2015


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INVESTIGACIÓN 2014

ESTUDIO GEOTECNICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN EDIFICIO DE TRES PLANTAS, UBICADO EN LA CALLE 9 N° 15 – 59 DEL

BARRIO LAS ACACIAS DEL MUNICIPIO DE EL SOCORRO, SANTANDER

INVESTIGACIÓN FORMATIVA Rev. A1 Pág. 2 de 56 Fecha: 02-02-15

CONTENIDO

1 GENERALIDADES ....................................................................................... 7

1.1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 7

1.2 LOCALIZACIÓN GENERAL DEL PROYECTO ............................................. 8

1.3 OBJETIVO .................................................................................................... 9

1.3.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS ...................................................................... 9

1.3.2 ALCANCE ................................................................................................ 10

1.4 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO .............................................................. 10

2 GEOLOGIA ................................................................................................. 12

2.1 FORMACIÓN TABLAZO. ............................................................................ 13

2.2 FORMACIÓN SIMITI................................................................................... 13

2.3 CUATERNARIO .......................................................................................... 14

3 INVESTIGACIÓN GEOTECNICA................................................................ 15

3.1 EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO .............................................................. 15

4 CARACTERISTICAS GEO-MECANICAS ................................................... 17

4.1 PERFILES ESTRATIGRÁFICOS ................................................................ 17

4.2 OBTENCIÓN DE PARÁMETROS EFECTIVOS DE RESISTENCIA AL

CORTE MEDIANTE ENSAYOS DE SPT .............................................................. 18

4.3 PARAMETROS GEOTECNICOS DE DISEÑO ........................................... 22

4.4 ENSAYOS DE LABORATORIO .................................................................. 30


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4.5 LIMITES DE CONSISTENCIA .................................................................... 31

5 CARGA ÚLTIMA PARA CIMENTACIÓN ..................................................... 34

5.1 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL CAPÍTULO .................... 44

5.1.1 Conclusiones ........................................................................................... 44

5.1.2 Recomendaciones para la ejecución de las excavaciones, entibados y

construcción ......................................................................................................... 46

5.1.3 Recomendaciones generales para la construcción de la cimentación...... 48

6 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................... 51

7 ANEXOS ..................................................................................................... 53


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TABLAS

Tabla 1. Número de sondeos por categoría de construcción ................................ 15

Tabla 2. Descripción de los sondeos realizados. .................................................. 17

Tabla 3. Características generales de compacidad de los materiales, según el

número N del SPT. ............................................................................................... 19

Tabla 4. Registro de ensayos de penetración estándar. ....................................... 20

Tabla 5. Correlación del N corregido .................................................................... 21

Tabla 6. Parámetros obtenidos con el N corregido ............................................... 22

Tabla 7. Resultados obtenidos del Software Dynamic. Sondeo 1 ......................... 23

Tabla 9. Resultados obtenidos del Software Dynamic. Sondeo 2 ......................... 26

Tabla 11. Resultados obtenidos del Software Dynamic. Sondeo 3 ....................... 28

Tabla 10. Normas Invias para realización de ensayos de Laboratorio. ................. 30

Tabla 11. Límites de Consistencia ........................................................................ 31

Tabla 12. Tabla 10. Gradación.............................................................................. 31

Tabla 13. Resistencia a la compresión inconfinada .............................................. 32

Tabla 14. Relación consistencia del suelo – Resistencia a la compresión

inconfinada. .......................................................................................................... 32

Tabla 15. Corte directo ......................................................................................... 33

Tabla 16. Calculo de límite de carga, según resultados del programa. ................. 36

Tabla 17. Valores para el cálculo de CD ............................................................... 38

Tabla 18. Perfil del suelo con relación al N ........................................................... 41

Tabla 19. Parámetro sísmico ................................................................................ 43


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FIGURAS

Figura 1. Localización general del predio ................................................................ 8

Figura 2. Geometría del predio ............................................................................... 9

Figura 3. Mapa Geológico Municipio De El El El Socorro...................................... 12

Figura 4. Localización de los sondeos .................................................................. 16

Figura 5. Relación espacial de los sondeos y número de golpes vs profundidad .. 20

Figura 6. Valores de N vs Profundidad ................................................................. 21

Figura 7. Diagrama de número de golpes Vs perforación. Sondeo 1 .................... 25



Figura 10. Modelo de construcción de zapatas ..................................................... 47


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LISTA DE ANEXOS

Anexo A. Registro fotográfico ............................................................................... 53

Anexo B. Perfiles de los sondeos ......................................................................... 55

Anexo C. Ensayos de laboratorio .......................................................................... 56


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1 GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCIÓN

El incremento desproporcionado de la población en las áreas urbanas, exige cada

día la implementación de estructuras elevadas en áreas más pequeñas; la

ubicación estratégico - geográfica del municipio de El Socorro presenta áreas

susceptibles de presentar inestabilidad de los suelos, siendo necesario realizar

una caracterización físico – mecánica de los mismos in situ para determinar si el

predio estudiado es apto para levantar o construir una edificación, que en el caso

que nos ocupa debe ser de tres plantas.

El presente informe contiene la caracterización físico- mecánica del subsuelo y las

recomendaciones de cimentación para la construcción de un edificio de tres

plantas, ubicado en la calle 9 con carrera 15 del municipio de El Socorro,

Santander.

El estudio incluye el conjunto de actividades que comprenden el cumplimiento del

Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente o norma NSR-10,

(Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010) como son: El

reconocimiento de campo, la investigación del subsuelo, los análisis y

recomendaciones que sirvan de soporte para el análisis y cálculos en el diseño de

la estructura, de tal forma que garantice la integridad de las personas que lo

ocupen ante cualquier fenómeno externo; la estabilidad de la estructura misma y la

protección de los predios aledaños.


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1.2 LOCALIZACIÓN GENERAL DEL PROYECTO

El proyecto bajo estudio está localizado en la calle 9 con carrera 15 del Barrio

Acacias en la parte occidental del municipio de El Socorro, Santander; en la figura

N. 1 se puede observar la localización general del predio.

Figura 1. Localización general del predio

Fuente: Esquema de Ordenamiento Territorial de El Socorro

El lote en estudio presenta una topografía plana de forma irregular como se señala

en la figura 2. Las viviendas aledañas se componen de casas de una planta con

25% de zonas verdes o “solares” en los costados oriente, sur y occidente.


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Figura 2. Geometría del predio

Fuente. Elaboración propia

Forma del lote: Irregular

Longitud del lote: Entre 32 y 42 metros en dirección Norte-Sur

Ancho del lote: Aproximadamente entre 5 y 9 metros en sentido

Oriente-Occidente

Área aproximada del lote estudiado: 338 metros cuadrados

Diferencia de niveles en sentido Norte- sur : 1.0 m

1.3 OBJETIVO

Realizar la evaluación geotécnica del lote de la calle 9 N ° 15 – 59 de El Socorro,

donde se proyecta construir un edificio de tres plantas.

1.3.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificar la estratigrafía del suelo superficial presente en el área de

influencia directa


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Evaluar y calcular la capacidad de soporte admisible del suelo que sirva

de base para el diseño estructural de la cimentación

Identificar la presencia de niveles freáticos.

Establecer medidas preventivas o de ajuste y adaptación del diseño de

cimentación de la obra.

1.3.2 ALCANCE

Para la realización del estudio se ejecutaron sondeos geo-mecánicos tipo roto-

percusión y rotación, además de ensayos de laboratorio y se analizó la geología

local. También se tuvo en cuenta otros estudios realizados en el municipio.

El presente estudio busca cumplir con lo establecido en la ley 400 del 19 de

agosto de 1997, Reglamento Colombiano de Construcción y lo estipulado en el

decreto 926 del 19 de marzo de 2010, Reglamento Colombiano de Construcción

Sismo Resistente o norma NSR-10.

El grupo investigador da fe de que conoce el sitio y lo visitó para efectos de la

elaboración del estudio.

1.4 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

De acuerdo con la información suministrada por el dueño del predio, el proyecto

contempla la construcción de una torre de tres pisos de altura sin sótano, la cual

estará constituida por pórticos convencionales de concreto reforzado.

Con base en un estimativo preliminar de cargas realizado por el grupo investigador

para el caso más extremo, el cual debe ser revaluado por el Asesor Estructural, se


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transmitirán cargas a nivel de cimentación variables entre 50 t para el caso de

columnas. En el caso que las cargas reales obtenidas a nivel de cimentación

difieran por más de un 10% del anterior estimativo, se deberá evaluar la validez de

las recomendaciones contenidas en el presente estudio; a continuación se

describe las características generales del proyecto.

Localización del proyecto:

El lote se localiza en la calle 9 N°15-59 del barrio Acacias en El Socorro

Altura de Niveles:

Tres niveles (sin sótano)

Clasificación del proyecto:

Con fundamento en los lineamientos del Reglamento Colombiano de Construcción

Sismo Resistente NSR - 10, el proyecto consiste en una torre de apartamentos de

tres niveles

Número de unidades de construcción:

Según los parámetros de la NSR-10, el proyecto está compuesto por una unidad.

Categoría de la Unidad:

La construcción propuesta se clasifica como categoría Baja, debido a que los

niveles de construcción no superan los tres niveles

Sistema Estructural:

El sistema estructural de construcción será por medio de pórticos convencionales

de concreto reforzado

Evaluación de cargas:

La carga máxima transmitida a nivel de cimentación será de 50 t


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2 GEOLOGIA

De acuerdo con el mapa geológico del Departamento de Santander editado por

Ingeominas en 1998, el Municipio de El Socorro está ubicado sobre las

formaciones Simití y Tablazo. El proyecto bajo estudio se encuentra en la

formación Tablazo (Kit) tal como se observa en la figura 3. Dicha formación está

constituida por lutitas y areniscas. Teniendo en cuenta la ubicación del lote en el

sector, se evidencia a escasos 120 m el cauce de la quebrada la Guayacana y se

estima la presencia de posibles depósitos aluviales (QL) antiguos de sedimentos

que forman el valle de inundación de la quebrada. A continuación se describen las

unidades de la geología existente en el área. (INGEOMINAS, 2001)

Figura 3. Mapa Geológico Municipio de El Socorro

Fuente. Ingeominas

Sitio del

Proyecto


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2.1 FORMACIÓN TABLAZO.

Descrita por Wheeler (en MORALES, et al., 1958); la localidad tipo está en el sitio

Tablazo, en el puente del cruce del Río Sogamoso de la vía Bucaramanga- San

Vicente. La secuencia de esta unidad consiste en calizas grises a negras,

fosilíferas, localmente glauconíticas y arcillosas de color negro, con niveles

intercalados de arcillolitas grises a gris azulado, calcáreas, fosilíferas, en capas

medianas a gruesas, con intercalaciones de areniscas grises, grano fino a medio.

Arcillosas, levemente calcáreas, en capas delgadas. El ambiente de depósito

parece corresponder a condiciones neríticas, poco profundas. El espesor varía

entre 150 m y 325 m

La formación Tablazo se encuentra en contactos concordantes con la infra

yacente formación Paja y la supra yacente formación Simití. Su edad es

considerada del Aptiano superior - Albiano inferior. Esta unidad en parte es Crono-

estratigráficamente correlacionable con las formaciones Tibú - Mercedes y

Aguardiente.

2.2 FORMACIÓN SIMITI.

Fue descrita por geólogos de Intercol (en MORALES, et al., 1958) y su localidad

tipo está en la orilla sur de la Ciénaga de Simití, Bolívar. La unidad consta de

shales grises a negros, carbonosos, levemente calcáreos, con concreciones

calcáreas hasta tres metros, con intercalaciones de areniscas y calizas grises,

localmente arcillosas y fosilíferas, en capas delgadas. Las condiciones paleo

ambientales fueron neríticas de agua intermedias a profundas. Su espesor varía

entre 250 m y 650 m


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Los contactos de la formación Simití son concordantes con la infra yacente

Formación Tablazo y supra yacente de la Formación La Luna. Su edad se ha

establecido como Albiano superior - Cenomaniano. Se correlaciona con la

formación Capacho.

2.3 CUATERNARIO

Está representado por depósitos de terraza, aluviales y de derrubio. Los de terraza

son de poca extensión y están constituidos por grandes cantos de roca,

sedimentarias, metamórficas e ígneas. Los aluviones son de mayor extensión y

están compuestos por cantos rocosos heterogéneos. Sobresalen los depósitos del

río Suárez, Chicamocha y Pientá. Por último, los depósitos de derrubio se

presentan en las diferentes laderas y su composición depende de la unidad que

sirve de aporte. Son notorios los de las laderas del valle del río Suárez entre los

municipios de El Socorro - Barichara - Galán y también algunos depósitos en el

Cañón del río Fonce.


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3 INVESTIGACIÓN GEOTECNICA

Para el planteamiento de la presente investigación geotécnica se tomaron los

criterios y lineamientos especificados por el Reglamento Colombiano de

Construcción Sismo Resistente o norma NSR-10, además de sanos criterios del

conocimiento de geología y geotecnia vistos en la academia

3.1 EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO

Con el objetivo de conocer las características físicas y obtener muestras de los

diferentes estratos que conforman el perfil del subsuelo en el área del proyecto, se

programaron tres perforaciones cuya profundidad alcanzada se encuentra entre

los 6,0 m y 9,0 m aproximadamente. En la figura No. 4 se presenta la distribución

y números de las perforaciones realizadas, Cumpliendo los parámetros

establecidos en la norma NSR-10, el número mínimo de sondeos por unidad de

construcción está definido por la tabla H.3.2.1 que se reproduce en la tabla 1 a

continuación:

Tabla 1. Número de sondeos por categoría de construcción

Categoría Baja Categoría Media Categoría Alta Categoría Especial

Profundidad mínima de sondeos: 6 m

Número mínimo de sondeos: 3







Fuente. (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010)

Se ejecutaron sondeos continuos en tramos de 45.0 cm empleando el método de

percusión mediante el uso de un equipo mecánico y manual. Simultáneamente, se

llevó a cabo el ensayo de penetración estándar (SPT) cumpliendo los lineamientos


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de la Norma ASTMD 1586, I.N.V.E 111, para establecer un índice complementario

de la resistencia del subsuelo y obtener un muestreo continúo del sector bajo

estudio.

Tipo de muestras obtenidas: De los sondeos realizados de extrajeron muestras

alteradas e inalteradas las cuales fueron rotuladas y empacadas cuidadosamente

para llevarlas al laboratorio, sobre las cuales se realizaron diferentes ensayos para

determinar las propiedades índices y mecánicas de los materiales presentes en el

sector.

Perforaciones Realizadas: En el anexo de los registros de los sondeos se

muestra la relación de las perforaciones ejecutadas, así como el resumen del

resultado de ensayo de penetración estándar, SPT.

La localización de las perforaciones se presenta en la figura 4 y los registros,

detallados en cada una de estas se relacionan en el anexo B de los registros de

perforación, donde se incluye información sobre la estratigrafía del sub suelo y la

resistencia del mismo.

Figura 4. Localización de los sondeos



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4 CARACTERISTICAS GEO-MECANICAS

4.1 PERFILES ESTRATIGRÁFICOS

A continuación, en la tabla 2, se describen los perfiles estratigráficos de los suelos

encontrados, según descripción de campo.

Tabla 2. Descripción de los sondeos realizados.

Sondeo 1

Profundidad Descripción Muestra Permeabilidad Consistencia

1.00 Limo Arcilloso Habano Alta Baja

2,70 Arcilla color Habano 1 Media Blanda

3,80

Arcilla Rojiza con trazos Habanos, algo de arena y

grava fina con cantos ocasionales

2 Media Media

9,00 Limo Arcilloso Gris con fragmentos de Arenisca

3 Media Media-Alta

Sondeo 2


1,50 Relleno antrópico de

escombros

4,00 Arcilla limosa Carmelita con trazos Rojizos con algo de

Gravas y arena fina. 1 Media Baja

6,00 Arcilla Limosa Gris con algo

de grava 2 Media Alta

Sondeo 3


1,65 Relleno Antrópico

3,60 Arcilla Limosa Carmelita con

Trazos Rojizos 1 Media Media

6,00 Arcilla Limosa Gris con algo

de Gravas 2 Media Media-Alta



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El software utilizado para la descripción de los perfiles del suelo fue el Dynamic

Proding; este software permite presentar parámetros como información de los

sondeos, resultados de SPT y localización de los Niveles Freáticos si existieran.

Teniendo en cuenta que la descripción de la muestra fue realizada en campo y la

misma se lleva a cabo de manera subjetiva, la caracterización real del material se

ejecuta con base en el sistema de la USCS, según los resultados obtenidos en los

ensayos de laboratorio.

4.2 OBTENCIÓN DE PARÁMETROS EFECTIVOS DE RESISTENCIA AL

CORTE MEDIANTE ENSAYOS DE SPT

El ensayo de SPT consiste en hincar mediante impacto, un toma muestras en el

terreno contando el número de golpes necesarios para hincar tramos de 6” (15,0

cm). La hinca se realiza mediante la descarga de una masa de 140,0 lb (63,5 kg)

que cae desde una altura de 30” (76,0 cm) en una cabeza de golpeo o yunque, lo

que corresponde a un trabajo de 0.473 kJ por golpe.

El número de golpes requeridos para la penetración del muestreador de tres

intervalos de 15.0 cm es registrado en los formatos de campo. El número de

golpes requeridos para los dos últimos intervalos se suman para obtener el

número de penetración estándar a esa profundidad. A esa cifra se le denomina

generalmente “valor N” (American Society for Testing and Materiales 1997,

designación D – 1586)

A continuación se observan las correlaciones realizadas para el valor obtenido del

SPT en campo y según Hunt, 1984.


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Tabla 3. Características generales de compacidad de los materiales, según el

número N del SPT.

Fuente. Hunt, 1984.

A continuación en la tabla 4 se relaciona un cuadro de todos los tres sondeos,

mostrando los números de golpes registrados en campo junto con el promedio de

los mismos y la tabla 5 nos señala la gráfica que relaciona espacialmente los

sondeos realizados y el número de golpes registrado con respecto a la

profundidad.


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Tabla 4. Registro de ensayos de penetración estándar.


Figura 5. Relación espacial de los sondeos y número de golpes vs profundidad


0,00 0,50 25 7 4 12 12

0,50 1,00 18 8 6 11 11

1,00 1,50 15 7 9 10 10

1,50 2,00 13 14 13 13 13

2,00 2,50 15 18 16 16 16

2,50 3,00 16 20 22 19 19

3,00 3,50 17 22 23 21 21

3,50 4,00 17 22 29 23 23

4,00 4,50 18 22 30 23 23

4,50 5,00 18 22 33 24 24

5,00 5,50 10 22 36 23 23

5,50 6,00 14 20 36 23 23

6,00 6,50 15 17 16 16

6,50 7,00 17 23 20 20

7,00 7,50 18 18 18

7,50 8,00 22 22 22

8,00 8,50 23 23 23

8,50 9,00 25 25 25

9,00 9,50

9,50 10,00

18 17 21 19

PROFUNDIDAD

SONDEO 1SONDEO 1 SONDEO 2 SONDEO 3 PROMEDIOHASTADE

VALORES DE N DEL ENSAYO DE SPT

PROMEDIO

PROMEDIO


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A continuación se realiza un análisis estadístico de la variación de los valores de N

con la profundidad, determinando la ecuación de la recta para estudiar el

comportamiento del suelo.

Figura 6. Valores de N vs Profundidad


Los valores obtenidos de N se corregen multiplicándolos por un factor de 0.61, el

cual se determina y se representa en la siguiente tabla 6

Tabla 5. Correlación del N corregido

Fuente. Reglamento colombiano de Construcción Sismo resistente NSR-10

factor término corrección CORRECIÓN

0.5 a 1.0

0.7 a 1.2

0.8 a 1.5

1.00

1.05

1.15

1.00

1.1 a 1.3

longitud de 0.75

varillas 0.85

0.95

1.00

200 mm

3 a 4 m

Cr

diámetro del

sondeo

1,2Csmuestreo no estándar

150 mm

método de

muestreo

equipo variable

relación de

energía

martillo donut

65 a 115 mm

4 a 6 m

martillo automático

1

martillo de seguridad0,6

10 a > 30 m

6 a 10 m

muestreo estándar

0,85

Cb

Ce = er/60

0,61


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Con este valor se proyecta y se calcula el valor de N como se indica en la tabla 7,

arrojando a su vez el N corregido, la cohesión Cu, el Angulo de fricción interna y el

Angulo de fricción interna corregido.

Tabla 6. Parámetros obtenidos con el N corregido

Fuente. . Reglamento colombiano de Construcción Sismo resistente NSR-10

4.3 PARAMETROS GEOTECNICOS DE DISEÑO

Como se mencionó anteriormente, se utilizó como herramienta el software

Dynamic Proding; este software permite presentar parámetros como información

de los sondeos, resultados de SPT, clasificación del perfil del suelo y localización

de los Niveles Freáticos si existieran. Los perfiles registrados para la

PROFUNDIDAD N N(CORREG) DR (%) Cu (KN/m2) Ø Ø´

0 0 0 0 0 20 15

0,5 12 7 35 122 29 22

1 11 7 33 112 29 22

1,5 10 6 32 109 29 22

2 13 8 37 131 30 22

2,5 16 10 41 152 31 23

3 19 12 44 172 32 24

3,5 21 13 46 180 32 24

4 23 14 48 193 33 25

4,5 23 14 49 197 33 25

5 24 15 50 203 34 25

5,5 23 14 48 193 33 25

6 23 14 49 197 33 25

6,5 16 10 40 150 31 23

7 20 12 45 176 32 24

7,5 18 11 43 163 32 24

8 22 13 47 189 33 25

8,5 23 14 48 195 33 25

9 25 15 50 207 34 25

30 23


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caracterización y descripción en cada sondeo se consignan a continuación en la

tabla 7.

ENSAYO: No. 1

Equipo utilizado: SPT (Standard Penetration Test)

Ensayo realizado el 19/02/2015

Profundidad ensayo, 9,0 m

No se encontró NF

Tabla 7. Resultados obtenidos del Software Dynamic. Sondeo 1

Profundidad (m)

N° de golpes, N

Cálculo coef.

reducción sonda Chi

Res. dinámica reducida (kg/cm²)

Res. dinámica (kg/cm²)

Pres. admisible con reducción

Herminier - Olandesi (kg/cm²)

Pres. admisible


0,50 25 0,749 76,81 102,56 3,84 5,13

1,00 18 0,790 53,32 67,52 2,67 3,38

1,50 15 0,781 43,95 56,26 2,20 2,81

2,00 13 0,773 34,73 44,91 1,74 2,25

2,50 15 0,766 39,68 51,82 1,98 2,59

3,00 16 0,759 38,87 51,24 1,94 2,56

3,50 17 0,752 40,94 54,44 2,05 2,72

4,00 17 0,746 37,84 50,73 1,89 2,54

4,50 18 0,740 39,76 53,71 1,99 2,69

5,00 18 0,735 36,96 50,28 1,85 2,51

5,50 10 0,780 21,79 27,94 1,09 1,40

6,00 14 0,725 26,67 36,76 1,33 1,84

6,50 15 0,721 28,41 39,39 1,42 1,97

7,00 17 0,717 30,20 42,12 1,51 2,11


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Profundidad (m)

N° de golpes, N

Cálculo coef.






Pres. admisible


7,50 18 0,713 31,81 44,59 1,59 2,23

8,00 22 0,660 34,04 51,58 1,70 2,58

8,50 23 0,657 35,41 53,93 1,77 2,70

9,00 25 0,653 36,36 55,64 1,82 2,78

Tabla 7. (Continuación)

Prof. Estrato

(m) NPDM

Rd (kg/cm²)

Tipo Peso

específic. (t/m³)

Peso específic. saturado

(t/m³)

Tensione efficace (kg/cm²)

Coefic. de correlac. con Nspt

Nspt Descripc.

1 21,5 85,04 Cohesivo 2,03 2,23 0,1 0,6 12,9 Limo

2 14 50,59 Cohesivo 1,92 2,11 0,3 0,6 8,4 Limo

arcilloso

3 15,5 51,53 Cohesivo 1,95 2,14 0,49 0,6 9,3 Limo

arcilloso



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Figura 7. Diagrama de número de golpes Vs perforación. Sondeo 1


ENSAYO... Nr.2

Equipo utilizado... SPT (Standard Penetration Test)


Profundidad ensayo 7,0 m

No se encontró NF


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Profundidad (m)

N° de golpes,

N

Cálculo coef.




Pres. admisible con reducción Herminier

- Olandesi (kg/cm²)

Pres. admisible Herminier - Olandesi (kg/cm²)

0,50 7 0,849 24,38 28,72 1,22 1,44

1,00 8 0,840 25,20 30,01 1,26 1,50

1,50 7 0,831 21,82 26,26 1,09 1,31

2,00 14 0,773 37,40 48,37 1,87 2,42

2,50 18 0,766 47,62 62,19 2,38 3,11

3,00 20 0,759 48,59 64,04 2,43 3,20

3,50 22 0,702 49,46 70,45 2,47 3,52

4,00 22 0,696 45,69 65,65 2,28 3,28

4,50 22 0,690 45,32 65,65 2,27 3,28

5,00 22 0,685 42,10 61,46 2,11 3,07

5,50 22 0,680 41,80 61,46 2,09 3,07

6,00 20 0,725 38,10 52,52 1,91 2,63

6,50 17 0,721 32,19 44,64 1,61 2,23

7,00 23 0,667 38,02 56,98 1,90 2,85



Prof. Estrato

(m) NPDM

Rd (kg/cm²)

Tipo Peso

específico (t/m³)

Peso específico saturado

(t/m³)


Coefic. de correlación con Nspt

Nspt Descripción

1 7,5 29,36 Cohesivo 1,73 1,87 0,09 0,6 4,5 Arcilla

2 10,5 37,31 Cohesivo 1,83 1,89 0,26 0,6 6,3 Arcilla limosa


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ENSAYO Nr. 3

Equipo utilizado... SPT (Standard Penetration Test)


Profundidad ensayo 6,0 m

No se encontró NF


Profundidad (m)

N° de golpes,

N

Cálculo coef. reducción sonda Chi





Pres. admisible


0,50 4 0,849 13,93 16,41 0,70 0,82

1,00 6 0,840 18,90 22,51 0,94 1,13

1,50 9 0,831 28,06 33,76 1,40 1,69

2,00 13 0,773 34,73 44,91 1,74 2,25

2,50 16 0,766 42,33 55,28 2,12 2,76

3,00 22 0,709 49,93 70,45 2,50 3,52

3,50 23 0,702 51,71 73,65 2,59 3,68

4,00 29 0,696 60,23 86,53 3,01 4,33

4,50 30 0,690 61,80 89,52 3,09 4,48

5,00 33 0,635 58,54 92,19 2,93 4,61

5,50 36 0,630 63,37 100,57 3,17 5,03

6,00 36 0,625 59,13 94,54 2,96 4,73



Prof. Estrato

(m) NPDM

Rd (kg/cm²)

Tipo Peso

específico (t/m³)

Peso específico saturado

(t/m³)


Coefic. de correlación con Nspt

Nspt Descripción

1 5 19,46 Cohesivo 1,63 1,86 0,08 0,6 3 Arcilla



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4.4 ENSAYOS DE LABORATORIO

Una vez descritas las muestras recuperadas en cada una de las perforaciones, se

identificaron las más representativas y se realizaron ensayos de laboratorio

teniendo en cuenta los parámetros establecidos en la norma I.N.V-07 y

presentados en la tabla 10, que se ilustra a continuación; a partir de los resultados

obtenidos se realizó el siguiente informe, en el cual se clasifican los suelos

mediante el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, según (Juárez, 2005) y

cuyos resultados se resumen en las tablas 11 – 15.

Tabla 10. Normas Invias para realización de ensayos de Laboratorio.

Fuente. Manual de ensayos INV-07.


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4.5 LIMITES DE CONSISTENCIA

Tabla 11. Límites de Consistencia

Sondeo Muestra Prof. [m] LL %] LP [%] IP[%] USCS

1 1 1,45 - 1.90 28,5 22,46 6,04 CL-ML

1 2 3,30 – 3,80 43,8 25,52 18,28 CL

1 3 7,50 – 8,00 34,0 22,5 11,51 CL

2 1 3,25 – 3,90 46,0 25,18 20,82 CL

2 2 5,50 35,0 22,05 12,95 CL

3 1 3,50 42,0 23,00 19,00 CL

3 2 5,80 34,0 22,69 11,31 CL


Tabla 12. Tabla 10. Gradación

Sondeo Muestra Prof. [m] Tamiz [%] Retenido [%] Pasa

1 1 1,45 - 1.90 200 9,6 55,7

1 2 3,30 – 3,80 200 9,6 80,5

1 3 7,50 – 8,00 200 9,2 67,0

2 1 3,25 – 3,90 200 7,9 74,9

2 2 5,50 200 9,8 68,2

3 1 3,50 200 7,8 75,9

3 2 5,80 200 13,7 64,8



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Tabla 13. Resistencia a la compresión inconfinada

Sondeo Muestra Prof. [m] Carga Qu (kg/cm2) Cohesión Cu (kg/cm2)

1 2 3,10 – 3,50 1,89 0,95

1 3 6,30 – 6,90 1,48 0,74

2 2 4,00 – 4,50 2,17 1,08

3 1 3,20 – 3,50 1,85 0,93


Con el resultado de la resistencia a la compresión inconfinada se puede obtener la

consistencia del suelo como se indica en la siguiente tabla

Tabla 14. Relación consistencia del suelo – Resistencia a la compresión

inconfinada.

Consistencia del suelo

Resistencia a la compresión inconfinada

kg/cm2 kPa

Muy Blanda 400


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Tabla 15. Corte directo


PROFUNDID

ADC

(m) Kg/Cm²

1 2 3,00 - 4,00 4,8 0,644

2 1 2,000 - 4,00 13,1 0,066

CORTE DIRECTO

SONDEO MUESTRA Ф°


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5 CARGA ÚLTIMA PARA CIMENTACIÓN

Según (Alva), la capacidad de carga o de soporte del suelo es la máxima presión

que puede soportar sin que se presente falla general ni local, pero a partir de la

cual los asentamientos empiezan a crecer considerablemente. Generalmente la

capacidad de soporte se toma afectando el valor de la capacidad ultima de soporte

por un factor de seguridad el cual antes de entrar en vigencia por ley las normas

NSR-10 se tomaba igual a 3 o un poco mayor si el suelo bajo la cimentación

estaba afectado por la presencia del nivel freático o por filtraciones de fuentes o

depósitos próximos. En la actualidad, como ya es de ley la norma citada arriba y

según lo establece el capítulo H.4 en el literal H.4.11, el factor de seguridad que

garantiza la estabilidad por capacidad de soporte puede tomarse entre 2.5 – 3.0,

por esta razón tomamos el Fs = 3

Para el análisis de los valores correspondientes al suelo admisible de cimentación

el grupo investigador utilizó una herramienta de software aprendido en la

academia, llamado FREEWARE, elaborado por Dott. Geol. F, CETRARO y

traducido al español por www.civilqeeks.com

Para la implementación del software se debe tener en cuenta los valores o

propiedades del suelo estudiado, obtenidos en los ensayos de laboratorio como el

ángulo de fricción, cohesión, peso unitario, porcentaje de humedad.

Este software arroja datos de capacidad de carga admisible (Qamm)

correlacionando a cuatro autores, entre ellos Meyerhof, Vesic, Hansen y Terzaghi.

A continuación se resumen los valores obtenidos por el grupo investigador y que

se describen en la tabla 16.

http://www.civilqeeks.com/


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Autor: TERZAGHI (1955)

Carga última [Qult] 342,04 kN/m²

Factor de seguridad Fs=3

Autor: MEYERHOF (1963)



Autor: VESIC (1975)



Autor: HANSEN (1970)




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Tabla 16. Cálculo de límite de carga, según resultados del programa.



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OTROS CALCULOS COMPARATIVOS

En este caso se tiene en cuenta el N del ensayo de SPT para calcular la

capacidad portante del suelo sin tener en cuenta el ángulo de fricción ni la

cohesión del material.

Fórmula de trabajo: Meyerhoff

²

N 0,3 + B Qa = 12 B

Dónde:

Qa= Presión admisible en kg/cm2.

N= Número de golpes por pie de profundidad.

B= ancho del cimiento en metros. El ancho de zapata se determina entre el 60% y

el 80% de la profundidad de la cimentación recomendada.

Del cuadro de penetración Normal y considerando una profundidad de cimentación

de 2,0 m, un ancho de zapata de 1.50m, tenemos:

² 19 0,3+1.50

Qa = = 2.27 kg/cm² 12 1.50

= 22,7 t/m²

Cálculo de la presión admisible con el N corregido

N corregido para diseño = CE*CD*N


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CE = Corrección por energía. Para determinar el coeficiente de corrección por

energía CE se utilizó el criterio de TOKIMATSU y SEED 1987:

CE= 0.75

El cual corresponde a un sistema de pesa con hueco circular y sistema de polea,

similar al utilizado en la ejecución de los ensayos de campo en el presente

estudio.

CD = Corrección por profundidad, el cual se determina por el criterio de

TOKIMATSU y SEED 1984.

Tabla 17. Valores para el cálculo de CD

Fuente. TOKIMATSU y SEED 1984

N corregido para diseño = CE*CD*N

Nc = 15+0.5*(N-15)

Qa= Presión admisible en kg/cm2

N= Número de golpes por pie de profundidad (19)

Nc= número de golpes corregido (17)

PROFUNDIDAD ( M) CD

menos de 1,5 1,60

2 1,50

3 1,35

4 1,20

5 1,00

10 0,70

15 0,55

20 0,50


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B=ancho del cimiento en metros.

De la tabla 7 y considerando una profundidad de cimentación de 2,0 m, un ancho

de zapata de 1.50 m, tenemos:

²

17 0,3+1.50

Qa = = 2.04 kg/cm²

12 1.50

= 20,4 t/m²

Entre el qúltimo y el qadmisible se escoge el menor valor

El término N es el número de penetración estándar =19 golpes / pie

Del análisis anterior se concluye que para el diseño estructural de los cimientos

con un ancho B entre 0.60 y 3.0 m se podría tomar una presión de contacto que

no sea mayor a la presión admisible qa = 20.4 t/m², siempre que el asentamiento

real no sea mayor a 2.5 cm

DETERMINACIÓN DEL ASENTAMIENTO, SEGÚN BOWLES

Para cimentaciones con B > 1.22 m se utiliza la siguiente fórmula:

Q(kg/m2)=11.98*Nc*(3.28*B+1/3.28*B)2*Fd*(Se/25.4) = 0.141 mm

Nc = N corregido


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B= Base de cimentación

Fd= factor de profundidad

Se= Asentamiento

Q= carga en (kg/m2)

Asentamiento = 0.131 mm = 1.41 cm

Angulo de fricción ᴓ: 13°

Nivel Freático: No se reporta.

Coeficiente sísmico: Aa= 0.20 Av= 0.20

-Coeficiente de Importancia l=1.0

-Coeficiente de amplificación del suelo Fv=2.00

-Coeficiente de Amplificación del suelo Fa= 1.40

-Perfil del suelo =D

--Zona de Amenaza sísmica INTERMEDIA, Municipio de El Socorro (Santander)

-Ae=0.11

-Ad=0.07

Perfil del suelo

Clasificación de perfil de suelo

De acuerdo al NSR-10 (Tabla A.2.4-1) el tipo y perfil de suelo es: D

Perfil de suelo MEDIO que cumple con las condiciones:

N : 19


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Tabla 18. Perfil del suelo con relación al N

Fuente. Constructora Solano Ltda.


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ZONAS DE AMENAZA SÍSMICA APLICABLE A EDIFICACIONES PARA LA

NSR-10 EN FUNCIÓN DE Aa Y Av

Figura 5. Mapa amenaza sísmica

Fuente: Reglamento Colombiano de Construcción Sismo resistente NSR-10


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Valores de Aa y Av

De acuerdo con el (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010),

Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR 10, las

aceleraciones sísmicas de diseño son los siguientes:

Aa (aceleración horizontal pico efectivo en roca): 0.20

Av (velocidad horizontal pico efectivo): 0.20

Tabla 19. Parámetros sísmicos

COEFICIENTES SISMICOS (NSR 10)

LUGAR

EL EL SOCORRO SANTANDER

68001

Zona de amenaza sísmica

INTERMEDIA

NSR 10 PágA-171

Capacidad de disipación de energía mínima

Moderada DMO

Pág 49-57

Capacidad de disipación de energía

Especial DES

Coeficiente de aceleración Aa 0,20

Av 0,20

Coeficiente de importancia Grupo de uso I I

A.2.5-1 Pág 21

Coeficiente de sitio

Perfil del suelo D

A.2.4-1 Pág 20

Fa 1,7

A.2.4-3

Fv 3.2

A.2.4-4

Fuente. Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR 10


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5.1 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL CAPÍTULO

El municipio de El Socorro se caracteriza por ser una región que se encuentra en

plena transformación urbanística, pasando de edificaciones generalmente de baja

altura y construcción antigua de tapia y adobe a edificios de más de tres niveles

con estructura de concreto reforzado, buscando una mejor utilización y distribución

de los espacios, tales que permitan a los urbanizadores un mejor aprovechamiento

de sus recursos y, por ende, de sus ingresos.

Se debe anotar que la tapia o adobe son materiales predominantes utilizados en el

desarrollo urbano de poblaciones no sólo como El Socorro sino de todo el territorio

santandereano; sin embargo, aunque aún están en pie gran cantidad de estas

estructuras, deben dar paso a las estructuras aporticadas o de muros confinados,

más fáciles de mantener y más resistentes a la acción sísmica.

Como resultado de la exploración, se determinó una sola zona homogénea en

todo el lote, encontrando similitud en los materiales encontrados.

5.1.1 Conclusiones

RESUMEN DE PARÁMETROS GEOTÉCNICOS PARA EL DISEÑO

Peso Unitario

El peso unitario del tipo de suelo presente en el lote, arcilla limosa, a una

profundidad de 2.0 metros: 18.0 kN/m2


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Ángulo de fricción Interna

El ángulo de fricción interna del tipo de suelo presente en el lote, arcilla limosa, a

una profundidad de 2.0 metros: 13°

Profundidad de Cimentación

Se propone cimentar a una profundidad de 2.0 m, habida cuenta de la

presencia de rellenos aproximadamente hasta la profundidad

mencionada

El tipo de cimentación recomendada son zapatas aisladas cuadradas,

de sección no menor de 1.50 m. Estas zapatas deben amarrarse entre

sí mediante vigas de amarre, cuyo cálculo escapa del alcance de este

estudio.

El asentamiento esperado es de 1.41 cm

La capacidad portante del suelo teniendo en cuenta el ángulo de fricción

y la cohesión es de 34,9 t/m2

Capacidad de soporte del suelo

El Qamm obtenido es de 342,04 kN/m² según Terzaghy, para zapatas

de 1,5 m X 1,5 m a 2.0 m de profundidad y es el que se recomienda

adoptar para los cálculos estructurales de la cimentación.


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Tipo de suelo encontrado

Mediante las perforaciones realizadas en el sitio y los resultados de

ensayos de laboratorio ejecutados, se determinó los suelos encontrados

clasifican como arcillo- limosos.

Se encontró una sola zona homogénea en toda el área estudiada.

En el perfil litológico se encontraron materiales no consolidados en toda

la perforación, pertenecientes a Depósitos Cuaternarios

Perfil de suelo para diseño estructural

De acuerdo con la norma NSR10, el perfil del suelo en el sector de las

perforaciones es Tipo D. Los sondeos ejecutados por el método SPT

confirman la presencia de dicho tipo de suelo D, según los valores de N

promedios medidos, mayores de 15 y menores de 50, a la profundidad

de cimentación propuesta.

5.1.2 Recomendaciones para la ejecución de las excavaciones, entibados y

construcción

Las excavaciones para zapatas y vigas de amarre, entre otras, no

deberán dejarse expuestas a la intemperie, debiendo protegerse de las

posibles lluvias mediante cubrimiento con materiales impermeables, tipo

“plásticos de polietileno”, para evitar la humectación del material

superficial (rellenos), aumentando su peso y disminuyendo su cohesión,

situaciones que pueden causar algún derrumbe peligroso para los

operarios de la obra.


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Se recomienda entibar las excavaciones mediante tableros de madera

de 1.5 m X 0,70 m, debidamente apuntalados a terreno firme

Se deben colocar un concreto para solado de 5.0 cm de espesor, para

aislar el contacto directo del concreto con el terreno natural, a su vez

que ayuda a proteger el suelo en caso de lluvia repentina

Tratándose de cimientos y vigas de amarre embebidas en el suelo, se

debe garantizar para protección del acero de refuerzo un recubrimiento

mínimo de 7.0 cm

Figura 10. Modelo de construcción de zapatas

Fuente. Proyecto empresa Peña de Santander

Las zapatas deben unirse entre sí mediante vigas de amarre, como lo

indica la foto, esto ayuda a que toda la estructura tenga un

comportamiento uniforme.


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Impermeabilización y drenaje

Se debe evitar infiltraciones exteriores por aguas lluvias que alteren las

condiciones de humedad del suelo. Las zonas verdes que se proyecten deben

poseer bermas y sistemas de evacuación rápida de aguas para evitar infiltración

que altere la humedad del suelo.

Los materiales de relleno de las excavaciones para la cimentación deberán ser de

características granulares para evitar la saturación por ascensión capilar desde el

nivel de aguas freáticas que se puedan presentar en las edificaciones vecinas.

5.1.3 Recomendaciones generales para la construcción de la cimentación

Es recomendable que en el momento de realizar las excavaciones para la

cimentación del edificio, se programe la visita e inspección de un profesional

Geotecnista para, en caso de encontrar suelos de características diferentes a las

reportadas en este documento, se lleven a cabo investigaciones adicionales para

ajustar los parámetros de diseño acá determinados.

Una vez replanteada la excavación del terreno se sugiere utilizar maquinaria tipo

retroexcavadora y volquetas para hacer la extracción del grueso del volumen de

manera rápida, sin acercarse a la periferia del terreno y diseñando adecuando la

rampa de acceso para que dicha maquinaria puedan lograr un ascenso y

descenso favorable.

Las zapatas deberán cimentarse a una profundidad de 2.0 m del nivel de

desplante, en el estrato de arcilla limosa densa de color rojizo.


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A continuación se detallan algunas recomendaciones para tener en cuenta:

Se debe disponer un sitio para desechar el material de las excavaciones

y un camino para el acarreo del mismo. Temporalmente, estos

materiales se deben depositar a no menos de 0.80 m del borde de la

excavación.

Se debe realizar una excavación a la vez y en la medida de lo posible

fundir la zapata y vigas respectivas y realizar los rellenos en forma

adecuada.

Se debe cuidar que los arriostres o bases de los puntales estén

colocados sobre terreno firme.

Se debe continuar hacia abajo el entibado y el arrostramiento conforme

se profundiza la zanja.

Cuando las aguas lluvias inunden las excavaciones, es imprescindible

hacer una revisión minuciosa y detallada de la estabilidad de la

excavación antes de reanudar los trabajos. Se abatirán inmediatamente

las aguas que afloren o caigan en el interior de las zanjas para evitar

alteraciones en estabilidad de los taludes. En época lluviosa o por

escorrentías provenientes de drenajes u ojos de agua, deben tomarse

medidas preventivas para el desvío o bombeo de las mismas.

La remoción de los sistemas de apuntalamiento deberá empezar y

continuar desde el fondo de la excavación.

Si se encuentran capas de tierra poco consistentes o grandes bloques

de roca, estos deben removerse comenzando desde la parte superior

de la excavación.

Guiar los baldes con materiales durante su izado para que no golpeen

las paredes de la entibación.


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La excavación debe poseer un pequeño terraplén a manera de dique

para evitar la entrada de agua a las mismas en caso de lluvias.

Se debe constatar que los puntales estén arriostrados entre sí.

Al final de cada jornada de trabajo y cuando se presenten lluvias se

cubrirá la excavación con un material impermeable y se deberá

señalizar la localización de la excavación.

Debe colocarse escalera que cubra toda la profundidad de la

excavación y sobresalga de la misma.

Todos los trabajadores deberán usar zapatos de seguridad y también

deberán usar casco, en general, deben disponer de sus EPP

correspondientes.


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6 BIBLIOGRAFÍA

(s.f.). Esquema de Ordenamiento Territorial. El Socorro. Recuperado el 10 de 02 de 2015, de:

http://cdim.esap.edu.co/BancoMedios/Documentos%20PDF/eot_etapa_valoraci%C3%B3n_El El Socorro_santander_%2846_pag_178_kb%29.pdf

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Bowles, J.E. (1988).- Foundation Analysis and Design.- 4rd. Ed. - 1004 pp.-

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Terzaghi, K. V. (1955) “Evaluation of Coefficient of Subgrade Reaction,”

Geotechnique, 5(4): 297-326. . (s.f.).


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7 ANEXOS

Anexo A. Registro fotográfico

Sondeo 1: Patio de la casa

Sondeo 1: Suelo extraido

Sondeo 2: Sala de la casa Muestra extraída


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Sondeo 3: Corredor


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Anexo B. Perfiles de los sondeos


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Anexo C. Ensayos de laboratorio

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ESTUDIO GEOTECNICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN EDIFICIO DE TRES PLANTAS, UBICADO EN LA ... · 2019. 9. 12. · universidad de santander - udes centro de investigaciÓn 2014 estudio