Informe Alternativas de Estabilizacion y Cimentacion_v2

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA OBRAS DE TERRAPLENES DE ACCESO Y CIMENTACION DE SUBESTRUCTURA DE LA OBRA

DE CRUCE EN LA VIA DE ACCESO ENTRE CARAMELO 3 Y CARAMELO 3H

CONSULTOR

BOGOT, D.C., JUNIO DE 2015

CONSULTORA PARA LA ELABORACIN DE LOS ESTUDIOS Y DISEO DE LA OBRA DE CRUCE QUEBRADA SECA CON LA VA CARAMELO EN

EL MUNICIPIO DE AGUACHICA, CESAR.

ALTERNATIVAS DE ESTABILIZACION Y CIMENTACION

1

TABLA DE CONTENIDO

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA OBRAS DE TERRAPLENES DE ACCESO Y CIMENTACION DE SUBESTRUCTURA DE LA OBRA DE CRUCE EN LA VIA DE ACCESO ENTRE CARAMELO 3 Y CARAMELO 3H ........................................................ 3

1. INTRODUCCION ................................................................................................... 3 2. ALTERNATIVAS PARA OBRAS DE TERRAPLENES DE ACCESO Y ESTABILIZACION MARGEN DEL CAO. ...................................................................... 3 3. ALTERNATIVAS DE CIMENTACION SUBESTRUCTURA ..................................... 7 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 12




2

LISTADO DE FIGURAS

FIGURA 1- 1. ALTERNATIVA 1 ................................................................................................ 4 FIGURA 1- 2. ALTERNATIVA 2 ................................................................................................ 5 FIGURA 1- 3. ALTERNATIVA 3 ................................................................................................ 6




3

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA OBRAS DE TERRAPLENES DE ACCESO Y CIMENTACION DE

SUBESTRUCTURA DE LA OBRA DE CRUCE EN LA VIA DE ACCESO ENTRE CARAMELO 3 Y CARAMELO 3H

1. INTRODUCCION A continuacin se presenta a manera conceptual las alternativas de obras para

terraplenes de acceso y estabilizacin del margen del cao y alternativas de cimentacin

para subestructura en la va de acceso a la altura del cruce con la Quebrada Seca, en

donde se observa que el alineamiento de la va es paralelo en un longitud de 40 m a dos

corrientes de agua, por lo que se hace necesario revisar tres (3) alternativas para la

estabilizacin geotcnica de la va de acceso a la locacin Caramelo 3H.

2. ALTERNATIVAS PARA OBRAS DE TERRAPLENES DE ACCESO Y ESTABILIZACION MARGEN DEL CAO.

Se proponen para el estudio de la va de acceso tres (3) alternativas que se definen a

continuacin:

- Alternativa 1. Muro de gaviones

Consiste en la construccin de dos muros de gavin de 3 m de altura cada uno,

los cuales estarn cimentados a 1.0 m por debajo del nivel actual del terreno, de

acuerdo con el estudio de suelos a esta profundidad se encuentra una arena

arcillosa de compacidad media (Nstp = 11 golpes/pie). El objetivo de los muros es

el de confinar el relleno que servir de acceso hasta el sitio de cruce con la

quebrada Seca, en donde se proyecta la instalacin de un puente.

La longitud del muro 1 (costado derecho en direccin a Caramelo 3H) es de 16 m

y la del muro 2 (costado izquierdo) es de 58 m, la razn de este ltimo muro es

proteger en su totalidad la va en la margen derecha de la quebrada Seca, la cual

presenta en pocas de lluvias crecientes importantes. En la corona de los muros el

ancho de va que se alcanza es de 4.5 m.




4

Como medida de proteccin adicional se propone la instalacin de colchoneta reno

en los sitios donde se observa que las lneas de corriente de la quebrada producen

socavacin, la cual puede influir desfavorablemente en la estabilidad de la va de

acceso. En la Figura 4-1 se ilustra la seccin A-A con la implantacin de las obras

propuestas para la alternativa 1.

Figura 1- 1. Alternativa 1

PRESUPUESTO PRELIMINAR

tem Descripcin Unidad Cantidad Valor unitario Valor total

1 Excavacin mecnica m3 377 $ 14,000 $ 5,278,000

2 Muro de gavin 2x1x1 m3 370 $ 250,000 $ 92,500,000

3 Colchoneta reno 4x2x0.3 m3 56 $ 300,000 $ 16,650,000

4 Geotextil NT 1600 m2 553 $ 7,200 $ 3,982,680

5 Relleno con material granular m3 490 $ 42,000 $ 20,584,200

Costo total $ 138,994,880

- Alternativa 2. Pantalla de pilotes

Para esta alternativa se consider la instalacin de pantallas de pilotes hincados

de dimetro =18 pulgadas (0.45 m) y longitud 4.0 m, de los cuales 2.0 m

quedaran empotrados en la arena arcillosa de compacidad media, la separacin

entre pilotes en cada pantalla ser de 1.5 m, para sostener el material de relleno

entre pilotes se propone la instalacin de malla electrosoldada y geotextil no tejido

NT 2000.

X X

X

X

X

X X

X X

X

X

X

X X

XX

X X

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X X X X X X X X X

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XX

XX

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70.00

80.00

0.00 40.00

XX

XX

X

X X X XX

X

X

X

X

X

X

X

X

X X XX X X

X X X X X X X

X

X

X

X X X X X X X XX

X

XX X

XX X

X XX X

X XX X

10.00 20.00 30.00

75.00

SECCION A-A'

70.00

80.00

75.00

CO

TA

(M

SN

M)




5

De igual manera que en la alternativa 1 se recomienda la instalacin de la

colchoneta reno en las mrgenes de la quebrada. En la Figura 4-2 se muestra el

esquema conceptual de la obra.



tem Descripcin Unidad Cantidad Valor

unitario Valor total

1 Pilotes metlicos dimetro 0.18 m y longitud 4 m ml 215 $ 205,000 $ 44,075,000

2 Instalacin de pilotes ml 215 $ 55,000 $ 11,825,000

3 Malla electrosoldada de 15 cm x 15 cm m2 170 $ 10,800 $ 1,838,160

4 Geotextil NT 1800 m2 170 $ 9,800 $ 1,667,960



7 Geotextil NT 1600 m2 213 $ 7,200 $ 1,531,800


- Alternativa 3. Muro reforzado con geotextil

La alternativa 3 consiste en la construccin de un muro reforzado con geotextil de

3.0 m de altura y 40 m de longitud, cimentado a 1.0 m de profundidad, la base del

muro ser de 5.0 m y en la parte superior se contar con 4.0 m de ancho para la

va de acceso. El muro est conformado por capas de geotextil tejido T3000

espaciadas 0.50 m en la vertical, el objetivo del muro con geotextil es el confinar

0.00 40.00

XX

XX

X

X X X XX

X

X

X

X

X

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X

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X X XX X X

X X X X X X X

X

X

X

X X X X X X X XX

X

X XX X

X XX X

X X XX X

X

10.00 20.00 30.0070.00

80.00

75.00

70.00

80.00

75.00

CO

TA

(M

SN

M)




6

los materiales de relleno de la va. En la Figura 4-3 se presenta el esquema

conceptual de la alternativa 3.

De igual manera que en la alternativa 1 se recomienda la instalacin de la

colchoneta reno en las mrgenes de la quebrada.



tem Descripcin Unidad Cantidad Valor unitario Valor total

1 Instalacin de geotextil T 3000 m2 3468 $ 10,800 $ 37,458,720



4 Geotextil NT 1600 m2 213 $ 7,200 $ 1,531,800


20.00 30.000.00 40.00

XX

XX

X

X X X XX

X

X

X

X

X

X

X

X

X X XX X X

X X X X X X X

X

X

X

X X X X X X X XX

X

X XX X

X XX X

X XX X X

X

10.00

SECCION A-A'

70.00

80.00

75.00

70.00

80.00

75.00

CO

TA

(M

SN

M)




7

3. ALTERNATIVAS DE CIMENTACION SUBESTRUCTURA

Se proponen tres (3) alternativas que se definen a continuacin:

- Alternativa 1. Cimentacin profunda a 7.0 metros de profundidad

Se recomend cimentar con cimentacin profunda conformada principalmente por zapatas hasta 2.0 metros de profundidad y apoyadas sobre pilotes de 16 o 18 pulgadas de dimetro y 5.0 metros de longitud. El sistema de cimentacin profunda que se sugiere es el de pilotes. Los pilotes pueden ser hincados pre-excavados. Se recomienda en este caso pre-excavados. Los pilote deben quedar desplantados al menos a 7.00 metros para que queden enterrados

en una grava arcillosa mal gradada color gris caf, de consistencia dura, de tal manera que

se obtengan capacidad de carga aceptables y superen la cota mxima de socavacin

planteada en el estudio Hidrolgico e Hidrulico. La separacin mnima entre ejes de pilotes

es de 3.0 veces su dimetro. El nmero de pilotes depender de su dimetro que se

relaciona con la capacidad de carga y deber ser el suficiente para resistir las cargas

provenientes de la estructura.

A continuacin se presenta un presupuesto preliminar del costo total de puente con la

alternativa de cimentacin propuesta.


tem Descripcin Unidad Cantidad Valor Unitario Valor Total

1 Excavaciones varias en material comn bajo agua

m3 108.24 $ 37,620.00 $ 4,071,988.80

2 Relleno con material del sitio compactado mecnicamente

m3 86.59 $ 16,804.70 $ 1,455,152.58

3 Relleno para estructuras m3 31.73 $ 73,774.80 $ 2,340,726.85

4 Base concreto pobre e=0.05m m2 54.12 $ 19,890.20 $ 1,076,457.62

5 Concreto resistencia 21 Mpa m3 63.46 $ 431,484.90 $ 27,380,305.81




8

6

Pilote de concreto fundido in situ (D=18'', L=5m, 24un Incluye Perforacin, Bentonita, Concreto, Acero de refuerzo)

ml 120 $ 400,000.00 $ 48,000,000.00

7

Placa o losa Concreto resistencia 3000 psi (Metaldeck-Puentes) (e=0.1m, MD2'' cal 22)

m2 60 $ 182,544.34 $ 10,952,660.40

8 Acero de refuerzo fy=420 Mpa kg 6288.82 $ 8,495.30 $ 53,425,441.09

9 Fabricacin, montaje y transporte de la estructura metlica

kg 7241.86 $ 18,106.00 $ 131,121,117.16

11 Apoyo elastmero un 4 $ 446,570.30 $ 1,786,281.20

12 Barandas metlicas tubo galvanizado 4''

ml 30 $ 264,682.00 $ 7,940,460.00

Total Costo directo $ 289,550,591.53

AIU (25%) $ 72,387,647.88

Total Costo $ 361,938,239.41

- Alternativa 2. Cimentacin superficial a 2.0 metros de profundidad.

Se puede fundar la estructura con una zapata o zarpa de cimentacin a 2.0 metros de profundidad de profundidad por debajo del nivel actual del terreno, quedando apoyadas en suelo compuesto por arenas o gravas arcillosas, color caf y consistencia densa.

Se determin, mediante el software LoadCap versin 8.0.0 de GeoStru, que la capacidad admisible para la cimentacin propuesta (zapatas de cimentacin), puede tomarse para B = 2.00 m de qa = 165.14 KN/m. Para ste valor de capacidades portantes se obtienen asentamientos inmediatos y asentamientos por consolidacin menores a una pulgada.

Este tipo de cimentacin se puede utilizar con la limitante que el nivel de socavacin es de

3.50 metros en el evento ms extremo para un periodo de retorno de 10 aos. Debido a lo

anterior si se cimienta a esta profundidad cuando este evento ocurra la estructura

colapsar, por lo cual y teniendo en cuenta que no se sabe cundo ocurrir dicho evento,

tcnicamente no se recomienda este tipo de cimentacin.






9




m3 108.24 $ 37,620.00 $ 4,071,988.80


m3 86.59 $ 16,804.70 $ 1,455,152.58

3 Relleno para estructuras m3 31.73 $ 73,774.80 $ 2,340,726.85



6


m2 60 $ 182,544.34 $ 10,952,660.40



kg 7241.86 $ 18,106.00 $ 131,121,117.16



ml 30 $ 264,682.00 $ 7,940,460.00


AIU (25%) $ 56,063,200.37

Total Costo $ 280,316,001.85

- Alternativa 3. Cimentacin superficial a 3.50 metros de profundidad.

Se puede fundar la estructura con una zapata o zarpa de cimentacin a 3.50 metros de profundidad, quedando apoyadas en suelo compuesto por gravas arcillosas o arcillas, color caf y gris claro, consistencia muy densa y dura.

Se determin, mediante el software LoadCap versin 8.0.0 de GeoStru, que la capacidad admisible para la cimentacin propuesta (zapatas de cimentacin), puede tomarse para B = 2.00 m de qa = 254.63 KN/m. Para ste valor de capacidades portantes se obtienen asentamientos inmediatos y asentamientos por consolidacin menores a una pulgada.

Este tipo de cimentacin se puede utilizar con la limitante que el nivel fretico est

superficial y en el perfil de suelos se encuentran estratos granulares, lo cual para la

construccin representara una dificultad y durante el proceso de excavacin se tiene que

tener especial cuidado en la contencin con dichos estratos granulares y se debe

implementar un sistema de bombeo eficiente que garantice el completo desalojo del agua.




10

Por lo anterior tcnicamente se recomienda este tipo de cimentacin porque se cumple con

la profundidad mnima de socavacin recomendada en el estudio de hidrologa e hidrulica.






m3 231 $ 37,620.00 $ 8,690,220.00


m3 184.80 $ 16,804.70 $ 3,105,508.56



6


m2 60 $ 182,544.34 $ 10,952,660.40



kg 7241.86 $ 18,106.00 $ 131,121,117.16



ml 30 $ 264,682.00 $ 7,940,460.00


AIU (25%) $ 63,268,526.94

Total Costo $ 316,342,634.70

- Alternativa 4. Cimentacin superficial a 2.00 metros de profundidad y pozo

de cimentacin a 3.50m.

Se puede fundar la estructura con una zapata o zarpa de cimentacin a 2.00 metros de profundidad y apoyada sobre un pozo de cimentacin hasta los 3.50 metros de profundidad por debajo del nivel actual del terreno, quedando apoyadas en suelo compuesto por gravas arcillosas o arcillas, color caf y gris claro, consistencia muy densa y dura.

Se determin, mediante el software LoadCap versin 8.0.0 de GeoStru, que la capacidad admisible para la cimentacin propuesta (zapatas de cimentacin), puede tomarse para




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B = 2.00 m de qa = 254.63 KN/m. Para ste valor de capacidades portantes se obtienen asentamientos inmediatos y asentamientos por consolidacin menores a una pulgada.

Este tipo de cimentacin se puede utilizar con la limitante que el nivel fretico est

superficial y en el perfil de suelos se encuentran estratos granulares, lo cual para la

construccin representara una dificultad y durante el proceso de excavacin se tiene que

tener especial cuidado en la contencin con dichos estratos granulares y se debe

implementar un sistema de bombeo eficiente que garantice el completo desalojo del agua.

Por lo anterior tcnicamente se recomienda este tipo de cimentacin porque se cumple con

la profundidad mnima de socavacin recomendada en el estudio de hidrologa e hidrulica.






m3 189.42 $ 37,620.00 $ 7,125,980.40


m3 118.32 $ 16,804.70 $ 1,988,332.10

3 Pozo de cimentacin (concreto ciclpeo para bases 2500psi 40% rajn)

m3 67.65 $ 336,086.30 $ 22,736,238.20


5


m2 60 $ 182,544.34 $ 10,952,660.40



kg 7241.86 $ 18,106.00 $ 131,121,117.16



ml 30 $ 264,682.00 $ 7,940,460.00


AIU (25%) $ 61,789,756.58

Total Costo $ 308,948,782.89




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4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Para la alternativa de obras de terraplenes de acceso se recomienda la alternativa

3 que consiste en un muro reforzado con geotextil, y se selecciona porque es la

alternativa de menor costo y menor tiempo de ejecucin en obra y no requiere el

uso de equipo especial.

Para la cimentacin de la subestructura del puente se recomienda la alternativa 4,

se selecciona por ser la segunda ms econmica y se est cimentando la

estructura hasta una profundidad de 3.50m para garantizar la estabilidad en caso

de que exista la probabilidad de que se alcance la socavacin a dicha profundidad

en un periodo menor a 10 aos.

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