UNIVERSIDAD DE MANIZALESMAESTRIA DE DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

SEMINARIO MANEJO INTEGRADO DEL SUELO

APORTE INDIVIDUAL – TRABAJO COLABORATIVODESCRIPCION DE UN PERFIL DEL SUELO

ALUMNA:MARTHA LILIANA HERNANDEZ GALVIS

AREA DE INTERES:TERRENOS DESTINADOS A LA CIUDADELA EDUCATIVA ISAIAS DUARTE CANCINO

CONTENIDO

1. Resumen2. Introducción3. Características del proyecto4. Geología General5. Estratigrafía – Nivel freático6. Características del subsuelo7. Potencial contracto-expansivo del suelo

7.1 Determinación del potencial de expansión7.2 Presión de expansión

8. Potencial de licuación del suelo

1. RESUMEN

Para la realización del trabajo individual de la descripción de un perfil de suelo se escogió como área de interés los terrenos destinados a la construcción del proyecto CIUDADELA EDUCATIVA ISAIAS DUARTE CANCIO en Santiago de Cali, Departamento del Valle, para el desarrollo del mismo se tomo como base informativa el Estudio de Suelos realizado para el Municipio de Santiago de Cali, una vez estudiado el documento se sintetizaron los datos más relevantes para el objetivo del ejercicio y dicha información corresponde a los datos que se describen en el presente documento.

La investigación de la documentación geotécnica existente sobre el área donde se planea desarrollar la Ciudadela Educativa Isaías Duarte Cancino, ubicada en el Sector de Navarro, distante del orden de 1.8 Km de la margen izquierda del cauce actual del rio Cauca, permitió establecer la presencia de gruesos depósitos de suelos origen sedimentario reciente, constituidos en los estratos superficiales por limos y arcillas, y en los más profundos por depósitos de arena.

Situado en una zona de topografía relativamente plana, pendiente longitudinal promedia de 0.33%,sobre la margen izquierda del cauce actual del rio Cauca, predominan gruesos depósitos de suelos de origen sedimentario (aluvial) pertenecientes a la llanura aluvial o antiguas zonas de inundación del rio Cauca (Qal), en donde predominan desde aluviones arcillosos (Qalarc), hasta aluviones arenosos (Qalar).

El nivel freático a partir del nivel del terreno natural, se encuentra a profundidades entre los 1.40 a 1.70 mts, medidas en periodo de transición entre invierno y verano. Es probable que en periodo de verano prolongado el nivel freático se abata, hasta profundidades que pueden ser del orden de los 2.50 mts.

La capacidad portante del suelo en los depósitos de limos y arcillas superficiales se clasifica como baja a media, mientras que en los depósitos de arena esta se considera mediana a alta, fluctuando en aumento con la profundidad. Los limos y arcillas presentan un potencial contracto-expansivo alto, el cual se encuentra controlado debido al efecto de saturación que produce el nivel freático relativamente superficial, estimándose presiones de expansión bajas, entre 0.09 y 0.16 Kg/cm2.

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2. INTRODUCCION

El Municipio de Santiago de Cali, a través de la Empresa Municipal de Renovación Urbana (EMRU) adelanta los Estudios y Diseños correspondientes al desarrollo de varias Ciudadelas Educativas en la ciudad, con el objeto de ampliar y mejorar la cobertura en educación. Dentro de dichas Ciudadelas se encuentra la denominada CIUDADELA EDUCATIVA ISAIAS DUARTE CANCINO, la cual se desarrollará en un predio de 300.000 mt2, que envuelve el Hospital Isaías Duarte Cancino, localizado al oriente de Santiago de Cali.

El predio está limitado al norte por la Calle 96, al sur por la Sub-Estación Eléctrica y la Hacienda Aldovea, al oriente por un canal de aguas lluvias, y al occidente por una escombrera. Por solicitud de la EMRU, se ha llevado a cabo un Estudio de Suelos con el objeto de evaluar las características geotécnicas y de fundación del subsuelo donde se desarrollará la Ciudadela Educativa, así como el de establecer las recomendaciones que permitan el diseño y construcción de la fundación requerida por las edificaciones que la conforman.

Localización General del proyecto

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Hacienda Aldovea

Cauce actual rio Cauca

1.8 Km aprox.

C.E. Isaias Duarte Cancino Canal

Calle 96

3. CARACTERISTICAS DEL PROYECTO

El proyecto se desarrollará en tres zonas de topografías diferentes, la Zona A, donde esta ubicada la Ciudadela Educativa propiamente dicha, de topografía relativamente plana, con una diferencia de nivel entre sus extremos de 2.00mts aproximadamente y una pendiente longitudinal promedia de 0.33%, cuya topografía actual se encuentra aproximadamente 1.50 a 2.00 mts por debajo del nivel de piso del Hospital Isaías Duarte Cancino, cuyo proyecto arquitectónico esta siendo desarrollado por la firma Idearquitectura, a través de los Arquitectos Joe Delgado y Andrés Colonia, en donde se ubicarán el ICBF, la Biblioteca, Colegio, Edificio de Administración, Teatrinos, Canchas Múltiples, Áreas de Circulación Peatonal y un Puente Peatonal para conexión interna. El proyecto contempla además un sótano (N-2.00 aprox.) para aprovechar la diferencia de nivel topográfica entre el terreno actual y los pisos del Hospital Isaías Duarte Cancino, los cuales están previstos como el N 0.00 del proyecto. El plano siguiente muestra la localización de la Zona A y del proyecto mencionado.

Localización del desarrollo del proyecto.

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Zona A

Zona BZona C

4. GEOLOGIA GENERAL

El predio investigado está situado en una zona de topografía relativamente plana, sobre la margen izquierda del cauce actual del rio Cauca, en donde predominan gruesos depósitos de suelos de origen sedimentario (aluvial) pertenecientes a la llanura aluvial o antiguas zonas de inundación del rio Cauca (Qal), en donde predominan desde aluviones arcillosos (Qalarc), hasta aluviones arenosos (Qalar). La figura siguiente tomada de la Plancha No. 300 – Cali de Ingeominas permite apreciar la geología general del área del proyecto:

Geología General del área del proyecto

Según Tenjo (1977) en los primeros 70.00 mts del relleno aluvial, que corresponde a la parte superficial del relleno del rio Cauca , predominan los sedimentos arcillosos y limosos de plasticidades y características muy variables, estos en mayor proporción con relación a los sedimentos arenosos. También se presentan lentes de arenas y gravas con arcillas. Los materiales de llanura de desborde del rio son muy difíciles de correlacionar, por la irregularidad tanto en el sentido horizontal como en el sentido vertical en la distribución de los depósitos, presentándose generalmente en forma de lentes tubulares alargados, formados por diferentes corrientes a lo largo del tiempo. De acuerdo con investigaciones hechas por CVC, y al Estudio de Microzonificación Sísmica de la Ciudad, el espesor del relleno aluvial en esta zona fluctúa entre 800 y 1400 mts. Bajo el y en discordancia angular aparecen formaciones rocosas sedimentarias de Edad Terciaria, constituidas por areniscas, limolitas y arcillolitas, algunas de las cuales afloran en los cerros que bordean la ciudad en el costado occidental. La profundidad al basamento fluctúa entre 1.6 a 2.2 Kmts.

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AREA DEL PROYECTO

5. ESTRATIGRAFIA – NIVEL FREATICO

La estratificación del subsuelo aparece representada en forma gráfica en la siguiente figura

Debido a la presencia de rellenos antrópicos superficiales, la estratificación muestra las siguientes características:

Zona A (Sondeos) Las figuras muestran la estratificación del subsuelo hasta profundidades que varían entre los 10.00 y 12.00 mts. Se observa en ellas la siguiente secuencia con la profundidad:

a. Superficialmente aparece una capa vegetal limo arcillosa de color café, cuyo espesor es del orden de los 0.50 mts. En los sondeos P-4, P-7 y P-8 se detectaron limos arcillosos mezclados con escombros, y otras veces grava meteorizada. Este relleno presenta espesores entre los 0.80 a 1.60 mts. b. Subyaciendo los rellenos y la capa vegetal, hasta profundidades entre los 3.80 mts (P-9) y 6.10 mts (P-6) aparecen estratos intercalados de limos y arcillas de mediana a alta plasticidad, de color variable con la profundidad entre café y gris. c. Bajo los limos y arcillas aparecen arenas limosas de color gris, que se extienden hasta las máximas profundidades investigadas de 10.00 a 12.00 mts.

El nivel freático aparece en esta zona a profundidades entre los 1.40 a 1.70 mts, medidas estas a partir del nivel actual del terreno en los sitios de sondeo. La medición se llevó a cabo a finales del mes de Diciembre de 2008, en periodo de transición entre invierno y verano.

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6. CARACTERISTICAS DEL SUBSUELO

Los rellenos depositados son de compacidad muy variada, de compacidad desde suelta hasta media, con una resistencia a la penetración estándar que fluctúa entre 7 y 32 golpes/pie, depositados a volteo, sin compactación alguna. Los registros mas altos se deben a la presencia de material sólido (ladrillo, tejas, pedazos de concreto, etc.).

Los limos y arcillas detectados son suelos de mediana a alta plasticidad, con algunos limos de baja plasticidad, de los tipos CH las arcillas, y MH, MH-ML y ML los limos, tal como se aprecia en la Carta de Plasticidad siguiente:

Carta de Plasticidad

Estos suelos presentan una resistencia a la penetración estándar (N) que varía entre 3 y 11 golpes/pie, indicando suelos de consistencia desde blanda hasta media, con un contenido de humedad próximo y algunas veces inferior a su limite plástico, indicando suelos preconsolidados a muy preconsolidados. Su resistencia a la compresión inconfinada registra valores que oscilan entre 0.71 y 1.61 Kg/cm2. Su peso unitario oscila entre 1.72 y 1.87 ton/m3.

Las arenas son suelos de gradación fina a mediana, con una fracción pasa tamiz No. 200 que oscila entre el 11% y el 31%.

Granulometría de las arenas detectadasSu resistencia a la penetración estándar (N) y parámetros estimados con base en ella muestran la siguiente fluctuación con la profundidad:

PARAMETROS DEL ESTRATO DE ARENA

(1)Prof.mts

(2)N

golp/pie

(3)Ø°

(4)Dr%

(5)

Ton/m34.50 11 (7) 30-31 35-38 1.8-1.96.00 18 (12) 32-33 45-55 1.8-1.97.50 32 (18) 36-38 65-67 1.9-2.09.00 43 (25) 39-40 78-80 +2.0

10.50-12.00 47 (27) 40-41 80-85 +2.0

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(1) Profundidad medida a partir del nivel actual del terreno.(2) Resistencia a la penetración estándar . Valor promedio. Entre paréntesis el mínimo valor

registrado.(3) Angulo de fricción interna para el valor promedio de N. Según Teng. (4) Densidad relativa según Teng para el valor promedio de N.(5) Peso Unitario del suelo.

Son suelos granulares de compacidad media a densa, cuya resistencia a la penetración estándar (N) promedia fluctúa entre 11 y 47 golpes/pie, con registros mínimos entre 7 y 27 golpes/pie. Su densidad relativa se estima varía entre 35% y 85% , en aumento con la profundidad. Su ángulo de fricción interna (Ø) se estima entre 30° y 41°

7. POTENCIAL CONTRACTO-EXPANSIVO DEL SUELO

La Contracto-Expansividad de un suelo se refiere a la susceptibilidad que este presenta a cambios volumétricos por fluctuaciones en su contenido de humedad. Lo anterior quiere decir que cuando el suelo se reseca o pierde humedad se contrae o asienta y cuando se humedece o aumenta su humedad, se expande o hincha, situaciones que generan deformaciones del terreno de fundación con el consecuente daño a las estructuras soportadas por este.

En nuestro caso la evaluación se realizó para los suelos que conforman el terreno natural, bajo los rellenos antrópicos, ubicados dentro de la denominada “Zona Activa”, es decir aquellos que están sujetos a cambios de humedad . Esta se precisa en los primeros 2.50 mts.Los contenidos de humedad del suelo, por encima del nivel freático se encuentran próximos de su Limite Plástico. Los suelos bajo los 2.50 mts de profundidad se encuentran saturados por debajo el nivel freático, lo que hace que su potencial expansivo sea nulo. Entre los 1.50 y 2.50 mts de profundidad se puede presentar la variación de la posición del nivel freático y por lo tanto cambios en su contenido de humedad. 7.1 Determinación del potencial de expansiónEl potencial expansivo del suelo se evaluó mediante varios métodos indirectos. De acuerdo al estimativo se concluye que los suelos detectados se clasifican, de acuerdo con la norma NSR-98 como de un potencial expansivo alto, el cual se encuentra controlado debido a que su contenido de humedad se encuentra próximo o por encima de su Limite Plástico. Así lo hace prever el estimativo hecho mediante el método de O’Neill y Ghazzdy, el cual involucra el contenido de humedad del suelo, registrando porcentajes de expansión negativos, que indican que no hay expansión.

7.2 Presión de expansiónSe concluye por lo tanto que, no obstante que los suelos superficiales clasifican como de un potencial expansivo alto, las presiones de expansión que se esperan son bajas, debido al contenido relativamente alto de su humedad. Estas presiones de expansión, en caso de saturación total de la muestra se estiman entre 0.09 y 0.16 Kg/cm2.

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8. POTENCIAL DE LICUACIÓN DEL SUELO

Los suelos superficiales (limos y arcillas), por ser de comportamiento cohesivo, su potencial de licuación es bajo a nulo. De acuerdo con el criterio de evaluación de varios autores, las arenas detectadas en los sondeos P-1 y P-4 entre los 4.10 a 5.50 mts de profundidad presentan una alta posibilidad de licuación. El resto del depósito arenoso se localiza en la zona de la gráfica que corresponde a baja posibilidad de licuación según Ohsaki. Según Kishida algunas arenas se localizan en la zona de transición entre alta posibilidad y baja posibilidad de licuación. Estas están ubicadas entre los 6.00 y 7.00 mts de profundidad.

Con base en el estimativo efectuado mediante la gráfica de Nishiyama mencionada se establecieron para cada sondeo el espesor H2, involucrando tanto las arenas licuables (sondeos P-1 y P-2) como las de licuación cuestionable, asumiendo que estas se licuan para sismo de magnitud M= 7.5, y el espesor H1, de la columna estratigráfica correspondiente a cada sondeo.

Según Ishihara, para sismos de magnitud M = 7.5, en ninguno de los casos se presentarán daños sobre la superficie del terreno, por el fenómeno de licuación, ni en las arenas clasificadas como licuables por el método de Nishiyama, o de alta posibilidad de licuación, según Kishida y Ohsaki, que corresponden a los sondeos P-1 y P-4, ni en las arenas de licuación cuestionable, asumiendo el caso remoto de que se licuen bajo sismos de magnitud M = 7.5.

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REGISTRO FOTOGRAFICO DE LOS SONDEOS

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BIBLIOGRAFIA

ESTUDIO DE SUELOS CIUDADELA EDUCATIVA ISAIAS DUARTE CANCINO SANTIAGO DE CALI - EMPRESA MUNICIPAL DE RENOVACION URBANA – EMRU - DICIEMBRE 200808-12-13 CPS Carlos H. Parra & Asoc Ingenieros Civiles

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