Suelos de Buenos Aires

(84.07) Mecánica de Suelos y Geología

Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar

Índice

• Estratigrafía de la Ciudad de Buenos Aires

• Formación Pampeano

• Formación Postpampeano

• Formación Puelchense

2

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

(Pereyra 2001)

Mapa geológico de la CiudadS

ue

los d

e B

ue

no

s A

ire

s

3

Perfil geotécnico tipico de laribera de Buenos Aires

Limos y arcillas muy compactasFundaciones directas

Limos y arenas sueltasRemoción total o fundación con pilotes

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

4

(Mioceno Medio)

(Plioceno)

(Pleistoceno)(Holoceno)

Perfil geotécnico en Puerto Madero

5

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

0m a 2m: rellenos artificiales2m a 7m: arcillas blandas con arenas intercaladas7m a 9m: arenas finas sueltas

Perfil geotécnico en Puerto Madero

6

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

0m a 2m: rellenos artificiales2m a 7m: arcillas blandas con arenas intercaladas7m a 9m: arenas finas sueltas

9m a 24m: limos y arcillas duras (Pampeano)24m a 28m: arcillas plásticas compactas

Perfil geotécnico en Puerto Madero

7

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

0m a 2m: rellenos artificiales2m a 7m: arcillas blandas con arenas intercaladas7m a 9m: arenas finas sueltas

9m a 24m: limos y arcillas duras (Pampeano)24m a 28m: arcillas plásticas compactas

28m a 50m: arenas muy densas (Puelchense)

Perfil geotécnico en Puerto Madero

8

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

0m a 2m: rellenos artificiales2m a 7m: arcillas blandas con arenas intercaladas7m a 9m: arenas finas sueltas

9m a 24m: limos y arcillas duras (Pampeano)24m a 28m: arcillas plásticas compactas

28m a 50m: arenas muy densas (Puelchense)

Arcillas azules muy duras(normalmente consolidadas)

9

Su

elo

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ue

no

s A

ire

s

10

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

(Rinaldi 2006)

Propiedades físicas y mecánicas

Puerto Madero está en el cauce del Río de la Plata

11

Su

elo

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e B

ue

no

s A

ire

s

La geotecnia de Puerto Madero en escala

Su

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ue

no

s A

ire

s

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Índice

• Estratigrafía de la Ciudad de Buenos Aires

• Formación Pampeano

• Formación Postpampeano

• Formación Puelchense

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Su

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ue

no

s A

ire

s

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Su

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ue

no

s A

ire

s

Origen del Pampeano

Loess modificado, redepositado y cementado

• Andesitas y basaltos de Cordillera central

• Depositado como loess en el norte de la Patagonia

• Transportado por acción eólica

• Redepositado en ambientes fluvial y lacustre en la zonacentral del país

(Bolognesi 1957)

15

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Secuencia de deposición

• Zonas de deposición eólica y fluvial

• Consolidación por desecación

• Precipitación

– Óxidos de calcio (tosca)

– Carbonatos (nódulos)

• Mineralogía

– Plagioclasas, cuarzo yvidrio volcánico

– Caolinita e ilita

(Bolognesi 1957)

-10m

+20m

+10m

-5m

-8m

CL o CH

Limos

Limo cinerítico

CL

-25m

CL o CH

Zona I, Eólica

Zona II, Fluvial

16

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Propiedades físicas

-10m

+20m

+10m

-5m

-8m

CL o CH

Limos

Limo cinerítico

CL

-25m

CL o CH

Zona I, Eólica

Zona II, Fluvial

(Bolognesi 1957)

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Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Propiedades mecánicas

Suelo muy rígido, sobreconsolidado por desecación, fisurado y erráticamente cementado con CaCO3

Características principales

• La cementación produce unacohesión confiable

• Las fisuras inducen altapermeabilidad: tiende a tenercomportamiento “drenado”

Túnel de drenaje para subte(Bolognesi&Moretto 1957, 1961. Núñez 1986, 1986b, 2007.

Sfriso 2006, 2008a, 2008b. Codevilla&Sfriso 2010)

Perfil típico

18

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

0m- 2m: Rellenos

2m-8/12m: ML & CL, pobremente cementado con bochones

8m-25/30m: ML & CL, fuertemente cementado y fisurado

30m-40m: CL & CH, poco cementado, no fisurado

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60

(N1)60 - SPT

19

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Evidencia del contacto Pampeano medio e inferior

Verdoso, no oxidado, no fisurado, ligeramente cementado, erosionable.

Castaño, oxidado, fisurado, fuertemente cementado, no erosionable.

20

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Evidencia del contacto Pampeano medio e inferior

Verdoso, no oxidado, no fisurado, ligeramente cementado, erosionable.

Castaño, oxidado, fisurado, fuertemente cementado, no erosionable.

21

Su

elo

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e B

ue

no

s A

ire

s

Rigidez: módulo de Young en laboratorio

UT1 CT1

UT2 CT2

UT3 CT3

UT4 CT4

UT5 CT5

UT6100

150

200

250

300

3 kPa

150100 200 250 300 400

130

0.70

refurE MPa

m

80

0.70

refurE MPa

m

ur MPaE InalteradoCompactado

(Sfriso et al 2008)

Su

elo

s d

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ue

no

s A

ire

s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

0 1000 2000 3000 4000

Depth [m]

K [MN/m3]

A

B

H

Rigidez: Módulo de Young in situ

22 (Codevilla & Sfriso 2011)

�~100MPa �~300MPa

23

Su

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e B

ue

no

s A

ire

s

Parámetros medios para modelización numérica

Parámetros usados para la modelización de túneles y obras subterráneas en Buenos Aires

(Codevilla & Sfriso 2011)

Excavaciones en el Pampeano

(Moretto, in T&P 1968)

• El Pampeano es un depósito fisurado

• Siempre hay que colocar un sostenimiento mínimo

• El Diagrama de Empujes del Código es suficiente para excavaciones comunes hasta 10m de profundidad

24

Form

aci

ón

Pa

mp

ean

o

Suelos de Buenos Aires

Excavaciones en el Pampeano

• La altura máxima de una excavación sin sostenimiento (y sin cargas en superficie) es

• En el Pampeano (esto es teórico)

25

Su

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s d

e B

ue

no

s A

ire

s

���� =8

3

�

�tan 45º +

�

2

���� =8

3

30 50 kPa

19 20 kN/m�tan 45º +

30º|34º

2= 7�|13�

Excavación en La Plata

26

Form

aci

ón

Pa

mp

ean

o

Suelos de Buenos Aires

Excavación en La Plata

27

Su

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e B

ue

no

s A

ire

s

Excavación en La Plata

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ue

no

s A

ire

s

Muy alta capacidad de carga de pilotesS

ue

los

de

Bue

no

s A

ire

s

29

Resultado de ensayo de carga

• Pilote cuadrado B = 40 cm, L = 12 m

• Capacidad de carga por la punta similar a capacidad de cargapor el fuste

• ���� = 3100��

• �� = 19.4���

Muy alta capacidad de carga de pilotes

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

30

Resultado de ensayode carga

• Pilote cuadradoB = 30 cm, L = 12 m

• Hincado con un D12

• ���� = 1440��

• �� = 16.0���

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

31

Muy alta capacidad de carga de pilotes

Resultado de ensayo de carga

• Pilote cuadrado B = 45 cm, L = 12 m

• Preperforación ~8 m

• Relleno con hormigón (1.45 vol. huelgo)

• Hincado con un K25(S10 < 2 cm)

• ���� = 3400��

• �� = 16.7���

Submuración de torres de Catedral de La Plata con micropilotes

Su

elo

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ue

no

s A

ire

s

32

Su

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no

s A

ire

s

33

Primera fundación platea-pilotes

34

Su

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s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Excavación de Estación Corrientes

caverna en sección completa, 18m x 14m @ 9m tapada

(Sfriso 2007, 2008)

Índice

• Estratigrafía de la Ciudad de Buenos Aires

• Formación Pampeano

• Formación Postpampeano

• Formación Puelchense

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Su

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ue

no

s A

ire

s

Origen y composición

Depósitos recientes de arenas limosas, limos y arcillas de origen fluvial y marítimo, normalmente consolidados y poco estructurados, con espesores de cinco a veinticinco metros, que se encuentran en la ribera del Paraná inferior, Río de la Plata y afluentes

La edad de la formación va desde el presente hasta unos diez mil años

36

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Origen y composición

Existen dos materiales:

• Limos y arenas limosas subangulares de origen fluvial

• Arcillas CH de origen fluvial y marino

37

Su

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s d

e B

ue

no

s A

ire

s

N - SPT

56312232223111111111111113

6035

4620

3160

556060-32

-30

-28

-26

-24

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

0 10 20 30 40 50 60

sandy siltw = 40%

#200 = 60%

dense

sand

Dr>75%

fill

plastic

clayw = 68%

wl = 72%

Ip = 42%

ecr

p (kPa)

Propiedades físicas

38

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Classification chart - Postpampeano soils

A

0

10

20

30

40

50

60

70

80

20 30 40 50 60 70 80 90 100

wL

Ip

fluvial

marine

39

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

(Rinaldi 2006)

Propiedades físicas y mecánicas

40

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Propiedades mecánicas

Índice de compresión vs. Límite líquido

Cc = 0.0083(wl - 18)

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

40 50 60 70 80 90 100

wl [%]

Cc [-]

41

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Propiedades mecánicas

Módulo vs. resistencia

Ei = 0.58 cu

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

cu [KPa]

Ei [MPa]

42

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Propiedades mecánicas

(Leoni 2009)

Propiedades mecánicas (ejemplos)

43

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Son Cota SPT

deo SUCS w wl wp IP e g Cr Ccmax Cc pc p0 OCR k Cv

- % % % % - KN/m3- - - KPa KPa - m/sec m2/sec

I 10 2.4 CH 45.3 55 24 31 1.20 17.6 0.020 0.31 0.31 75.6 67.1 1.13 1.E-08 3.E-0615 3.2 CH 60.3 65 28 37 1.60 16.4 0.030 0.50 0.44 110.4 98.4 1.12 1.E-09 3.E-0720 3.2 CH 69.3 72 30 42 1.84 15.8 0.030 0.55 0.44 138.2 128.1 1.08 1.E-09 2.E-07

II 7 0.8 CH 73.2 82 32 50 1.95 15.6 0.035 0.55 0.55 25.3 16.2 1.56 1.E-10 5.E-0811 1.6 CH 50.5 59 27 32 1.34 17.1 0.020 0.41 0.36 47.9 41.5 1.15 1.E-09 9.E-0818 1.6 CH 63.1 66 32 34 1.68 16.2 0.035 0.52 0.40 101.6 85.7 1.19 1.E-09 4.E-07

III 7 0.8 CH 83.6 81 28 53 2.22 15.1 0.030 0.52 0.52 60.8 47.8 1.27 1.E-10 1.E-0814 0.8 CH 64.7 71 27 44 1.72 16.1 0.030 0.50 0.40 103.3 92.9 1.11 1.E-09 3.E-0720 2.4 CH 58.0 61 28 33 1.54 16.5 0.020 0.45 0.33 156.9 133.1 1.18 1.E-09 5.E-07

IV 7 0.8 CH 74.2 82 29 53 1.97 15.6 0.040 0.59 0.59 55.4 48.3 1.15 1.E-10 1.E-0813 1.6 CH 46.7 51 25 26 1.24 17.4 0.020 0.30 0.30 96.1 86.7 1.11 1.E-08 2.E-0621 2.4 CH 46.9 56 28 28 1.25 17.4 0.020 0.40 0.27 145.0 144.9 1.00 1.E-08 5.E-06

V 7 0.8 CH 86.9 90 31 59 2.31 15.0 0.040 0.60 0.60 60.2 53.1 1.13 1.E-10 2.E-0812 1.6 CH 56.1 64 27 37 1.49 16.7 0.020 0.45 0.35 95.5 83.2 1.15 1.E-09 4.E-0722 2.4 CH 50.1 53 28 25 1.33 17.1 0.020 0.37 0.26 159.0 151.0 1.05 1.E-08 2.E-06

VI 10 0.8 CL 44.2 44 26 18 1.18 17.6 0.020 0.25 0.25 45.5 36.5 1.25 1.E-08 8.E-0718 2.4 CH 55.8 62 27 35 1.48 16.7 0.030 0.40 0.40 105.6 95.6 1.10 1.E-09 6.E-0724 3.2 CH 60.8 71 30 41 1.62 16.3 0.035 0.53 0.42 144.3 132.8 1.09 1.E-09 7.E-08

VII 9 0.8 CH 85.1 82 31 51 2.26 15.1 0.035 0.60 0.50 53.2 43.9 1.21 1.E-10 1.E-0814 1.6 CH 44.2 53 28 25 1.18 17.6 0.020 0.34 0.25 85.3 76.2 1.12 1.E-08 1.E-0620 3.2 CH 69.2 72 27 45 1.84 15.8 0.035 0.55 0.45 136.7 117.8 1.16 1.E-09 5.E-0728 3.2 CH 43.7 52 25 27 1.16 17.7 0.020 0.30 0.30 189.2 173.0 1.09 1.E-08 4.E-06

VIII 10 0.8 CH 89.2 90 26 64 2.37 14.9 0.035 0.70 0.60 40.3 25.1 1.61 1.E-10 3.E-0816 1.6 CH 65.4 72 26 46 1.74 16.1 0.035 0.54 0.45 77.2 61.5 1.26 1.E-09 9.E-0824 2.4 CH 43.1 54 26 28 1.15 17.7 0.020 0.32 0.32 132.5 119.6 1.11 1.E-08 5.E-06

Ensayos edométricosPropiedades índice

Propiedades mecánicas (ejemplos)

44

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Son Cota SPT

deo SUCS w wl wp IP e g s3 u s3' cu Af Ei Rf ef Nf f

- % % % % - KN/m3

KPa KPa KPa KPa - MPa - % - °

I 10 2.4 CH 45.3 55 24 31 1.20 17.6 50.0 28.5 21.5 17.5 0.81 9.6 0.87 1.75 2.63 26.715 3.2 CH 60.3 65 28 37 1.60 16.4 50.0 19.5 30.5 22.5 0.43 14.1 0.92 1.65 2.48 25.120 3.2 CH 69.3 72 30 42 1.84 15.8 75.0 31.0 44.0 28.5 0.54 16.5 0.90 2.20 2.30 23.2

II 7 0.8 CH 73.2 82 32 50 1.95 15.6 25.0 16.5 8.5 8.0 1.03 5.9 0.85 1.45 2.88 29.011 1.6 CH 50.5 59 27 32 1.34 17.1 25.0 11.0 14.0 11.0 0.50 7.1 0.82 1.50 2.57 26.118 1.6 CH 63.1 66 32 34 1.68 16.2 50.0 20.5 29.5 20.5 0.50 10.4 0.86 2.00 2.39 24.2

III 7 0.8 CH 83.6 81 28 53 2.22 15.1 25.0 9.0 16.0 12.5 0.36 8.3 0.84 1.50 2.56 26.014 0.8 CH 64.7 71 27 44 1.72 16.1 50.0 20.0 30.0 22.0 0.45 14.0 0.84 1.90 2.47 25.020 2.4 CH 58.0 61 28 33 1.54 16.5 75.0 35.5 39.5 31.5 0.56 17.3 0.90 2.50 2.59 26.4

IV 7 0.8 CH 74.2 82 29 53 1.97 15.6 25.0 3.5 21.5 15.0 0.12 8.2 0.93 2.20 2.40 24.313 1.6 CH 46.7 51 25 26 1.24 17.4 50.0 28.5 21.5 17.5 0.81 10.9 0.89 2.70 2.63 26.721 2.4 CH 46.9 56 28 28 1.25 17.4 75.0 41.0 34.0 25.5 0.80 15.7 0.91 2.40 2.50 25.4

V 7 0.8 CH 86.9 90 31 59 2.31 15.0 25.0 4.0 21.0 14.0 0.14 9.7 0.91 3.30 2.33 23.612 1.6 CH 56.1 64 27 37 1.49 16.7 50.0 20.0 30.0 22.0 0.45 11.2 0.89 3.50 2.47 25.022 2.4 CH 50.1 53 28 25 1.33 17.1 75.0 33.5 41.5 31.0 0.54 16.5 0.97 2.10 2.49 25.3

VI 10 0.8 CL 44.2 44 26 18 1.18 17.6 25.0 13.0 12.0 10.0 0.65 8.8 0.86 1.80 2.67 27.0

18 2.4 CH 55.8 62 27 35 1.48 16.7 50.0 24.0 26.0 22.5 0.53 11.9 0.78 1.50 2.73 27.724 3.2 CH 60.8 71 30 41 1.62 16.3 75.0 47.5 27.5 24.0 0.99 12.3 0.86 1.50 2.75 27.8

VII 9 0.8 CH 85.1 82 31 51 2.26 15.1 25.0 9.5 15.5 12.0 0.40 6.5 0.82 2.10 2.55 25.914 1.6 CH 44.2 53 28 25 1.18 17.6 50.0 26.5 23.5 19.5 0.68 10.9 0.80 1.30 2.66 27.020 3.2 CH 69.2 72 27 45 1.84 15.8 75.0 35.0 40.0 26.5 0.66 17.6 0.78 1.60 2.33 23.528 3.2 CH 43.7 52 25 27 1.16 17.7 75.0 32.0 43.0 36.0 0.44 17.9 0.98 2.00 2.67 27.1

VIII 10 0.8 CH 89.2 90 26 64 2.37 14.9 25.0 11.0 14.0 9.0 0.61 6.4 0.83 1.50 2.29 23.016 1.6 CH 65.4 72 26 46 1.74 16.1 50.0 29.0 21.0 15.5 0.94 10.0 0.92 1.80 2.48 25.124 2.4 CH 43.1 54 26 28 1.15 17.7 75.0 39.0 36.0 31.0 0.63 17.5 0.95 2.10 2.72 27.6

Ensayos triaxialesPropiedades índice

Calibración modelo HSMS

ue

los d

e B

ue

no

s A

ire

s

Tecplata

45

Asentamiento de tanques en EssoCampana

46

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 20 40 60 80 100 120

Asen

tam

ien

to (

mm

)

Carga (KPa)

ASENTAMIENTO DE TANQUES 1 y 2

T - 1

T - 2

Modelo

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 20 40 60 80 100 120

Ase

nta

mie

nto

(m

m)

Carga (KPa)

ASENTAMIENTO DE TANQUES 3 y 4

T - 3

T - 4

Modelo

0

50

100

150

0 50 100 150 200

Ca

rga

(K

Pa

)

T (días)

PROGRAMA DE CARGA

Índice

• Estratigrafía de la Ciudad de Buenos Aires

• Formación Pampeano

• Formación Postpampeano

• Formación Puelchense

47

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Formación Puelchense

Depósitos continuos de arenas finas cuarzosas SP y SP-SM con escasas intercalaciones arcillosas, espesor de 20m a 35m

• Estrato muy denso, (N1)60 >40

• ϕ (fricción de pilotes) ~ 40º - 45º

• ϕ (punta de pilotes) ~ 33º - 36º

48

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Ensayo TX de arena del Puelchense

suelta densa

49

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Ensayo TX de arena del Puelchense

suelta densa

50

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Ensayo TX de arena del Puelchense

suelta densa

51

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

Ensayo TX de arena del Puelchense

suelta densa

52

Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s

28

30

32

34

36

38

40

42

100 1000 10000

p[KPa]

f [°]

Dr=35

Dr=97

Arena Puelchense

emin=0.58

emax=0.89

pr=65

c=29.6°

Ensayo TX de arena del Puelchense

53

Arena Puelchense

���� = 0.58

���� = 0.89

�� = 30º

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54

Su

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s d

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ue

no

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ire

s

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Su

elo

s d

e B

ue

no

s A

ire

s