ESTUDIO GEOTECNICO - PTE JARUMA.docx

EEIA

EI TESA PUENTES VEHICULARES PAIRUMANI, PARACHI, CALAJAHUIRA Y JARUMA

ESTUDIO DE PUENTE VEHICULAR JARUMA

INDICE DE CONTENIDO

Contenido Pg. 1.UBICACIN DE LOS PUENTES12.MARCO GEOLOGICO - GEOTECNICO22.1.UBICACIN GEOGRAFICA22.2.ESTUDIOS GEOLOGICOS22.3.ESTUDIOS GEOTECNICOS52.4.EVALUACION SISMICA DE LA ZONA102.4.1.ZONIFICACION SISMICA132.4.2.COEFICIENTE DE ACELARACION SISMICA142.5.ESTUDIO PARA LA DETERMINACION DE CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE PARA FUNDACIONES SUPERFICIALES Y/O PROFUNDAS15

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.- Ubicacin de los Puentes1Figura 2.- Ubicacin geogrfica del Puente2Figura 3.- Perfil Geolgico lito estratigrfico donde se ubicara el Puente4Figura 4.- Del lecho del rio Jaruma5Figura 5.- Del lecho del rio Jaruma8Figura 6.- Perfil Lito estratigrfico determinado con el estudio SEV.9Figura 7.- Mapa de profundidad de la placa de Nazca por debajo de Bolivia11Figura 8.- Mapa de epicentros ssmicos en Bolivia12Figura 9.- Mapa estimativo de epicentros ssmicos en La Paz.14Figura 10.- Perfil de la fundacin profunda diseada.18Figura 11.- Mostrando material con sobre tamao.20

NDICE DE TABLAS

Tabla 1.- Formaciones Existentes en el rea del Puente3Tabla 2.- Ficha de campo Puente JarumaDescripcin lito estratigrfica del suelo.6Tabla 3.- Resumen de ensayos en pozos donde emplazaremos las fundaciones del puente Jaruma.7Tabla 4.- Regiones con relativa frecuencia y concentracin de sismos superficiales.12Tabla 5.- Tabla de coeficientes de aceleracin ssmica de localidades en La Paz.15Tabla 6.- Parmetros caractersticos del terreno de fundacin.18Tabla 7.- Evaluacin de la Capacidad de Carga del pilote.19Tabla 8.- Planilla de registro de toma de muestras accesos21Tabla 9.- Resumen de ensayos en muestras de accesos.22Tabla 10.- Planilla de Registro de toma de muestra para yacimientos.23Tabla 11.- Resumen de ensayos de materiales de los yacimientos.24


ESTUDIO GETOTECNICO PUENTE JARUMA 3

ESTUDIO DE PUENTE VEHICULAR JARUMA

El proyecto para realizar el diseo de una obra de arte mayor Puentes, participan tiene diferentes reas de especialidad, dentro de estos se encuentran los estudios geotcnicos, cuyo objetivo es el anlisis de los materiales sobre los que apoyaremos estructuras que trasmiten cargas, vemos como se comportara el suelo o roca ante dicha accin. En la evaluacin de los materiales, nos informamos de la geologa de la zona, la topografa y el tipo de estructura que se colocara en las riberas de los lechos de ros.1. UBICACIN DE LOS PUENTESEn la figura presentamos la posicin donde se ubica el puente a ser analizado, diseado para luego ser ejecutado.

Figura 1.- Ubicacin de los Puentes

2. MARCO GEOLOGICO - GEOTECNICO2.1. UBICACIN GEOGRAFICASe encuentra ubicado en el Departamento de La Paz, en la Segunda Seccin - Catacora, en la Provincia Jos Manuel Pando. La zona donde se ubicaran dichas estructuras tiene acceso por vas de ripio, de caminos vecinales.

Figura 2.- Ubicacin geogrfica del Puente2.2. ESTUDIOS GEOLOGICOSEn el presente documento, realizaremos una descripcin resumida de la geologa del rea donde se emplazara la futura estructura, cuya longitud est estimada en 30 metros de luz, superficialmente observamos que el material est constituido por una llanura aluvial y presentan un caudal constante de agua.Describimos las formaciones observadas en la zona del proyecto desde la ms antigua a las recientes.

Tabla 1.- Formaciones Existentes en el rea del Puente

Formacin Mauri.-Compuesto litolgicamente por secuencias de areniscas y conglomerados hacia la base de esta unidad y la parte superior compuesta por potentes niveles de tobas de hasta 100 metros de espesor.Depsitos Glaciales y Fluvioglaciares.-Tiene dos formas particulares de presentacin, un primer caso se presentan formando niveles compuestos por; bloques, gravas, arenas y en menor proporcin limos que actan como matriz o ligante entre los clastos de mayor tamao, tienen un espesor de aproximadamente 10 metros. La segunda forma de presentarse es la presencia de niveles arcillosos de reducido espesor hasta (5 metros) que forman zonas de bofedales con presencia de humedad constante.Depsitos Aluviales.-Estn constituidos por una mezcla con una cierta gradacin y clasificacin de materiales heterogneos, como ser gravas, arenas, limos y en menor proporcin arcillas. El espesor de esta cubierta alcanza los 5 metros y estn relacionados como ya mencionamos con llanuras de inundacin que fluyen sus aguas hacia niveles de base locales

ESTUDIO GETOTECNICO PUENTE JARUMA 19

En la figura presentamos el perfil lito estratigrfico geolgico, a lo largo el eje de va, es decir el puente ir en forma paralelo a este perfil.

Figura 3.- Perfil Geolgico lito estratigrfico donde se ubicara el Puente

El lecho de rio como se observa en la figura 8, no es muy caudaloso, posiblemente por la poca de estiaje, respecto del material en el lecho vemos que existe material granular con sobre tamaos con dimetros mayores a los 25 cm, por tanto este puede ser empleado en la ejecucin de la obra


La estructura a ser disea tendr una luz de 30 metros, el lecho de rio en esta poca no tiene mucho caudal, como se observa en la figura.

Figura 4.- Del lecho del rio Jaruma 2.3. ESTUDIOS GEOTECNICOS

I.- TRABAJO DE CAMPO PARA LAS FUNDACIONES PUENTE JARUMARealizamos la exploracin de los suelos de fundacin, mediante calicatas, en ambos puntos de fundacin, encontrando en el suelo del lado Catacora (SPT-01), el nivel fretico a los 1.30 metros, la exploracin se lleg a 1.50 m, debido a la presencia de bolones nos impidi ejecutar el ensayo SPT, en el otro lado (SPT-02) lado Pajchiri, el pozo se realiz hasta los 3.0 m encontrando el nivel fretico a los 2.80 metros, el material encontrado en este lado est constituido por una arena, gravoso envuelto en un matrix limoso color marrn a naranja, posteriormente en el laboratorio realizamos los ensayos para caracterizar el material, llegando a obtener, en el pozo (SPT-01) material grava pobremente gradada con limo y arena (GP-GM), en el pozo (SPT-02), encontramos un material de arena con limo y grava (SM).En la siguiente tabla, presentamos la toma de muestra y el resultado del ensayo SPT en el pozo, adems presentamos la planilla resumen de la caracterizacin de las muestras.Tabla 2.- Ficha de campo Puente JarumaDescripcin lito estratigrfica del suelo.n


Tabla 3.- Resumen de ensayos en pozos donde emplazaremos las fundaciones del puente Jaruma.


En los resultados observamos el material del pozo P-01, es predominante granular, entre gravas y arenas tenemos el 88%, sin embargo tiene un IP de 11.1, valor que nos indica una material plstico, adems en base al nmero de golpes podemos indicar que el suelo es resistente. En el caso del pozo P-02, se tiene una mayor informacin del suelo de fundacin, ingresamos hasta los 3 m, el material es una arena limosa con grava, debido a que hay predomino de la arena, en esta muestra nos muestra que la parte final no tiene plasticidad al obtener como NP, sin embargo de la informacin en base al nmero de golpes del ensayo observamos que el suelo es de resistencia de media a buena.Tambin realizamos ensayos de Sondeo de Resistividad Elctrica (SEV), cuyo informe detallado se encuentra en anexo, sin embargo, en el presente documento entregamos los resultados que cuya importancia es para la valoracin geotcnica de las cimentaciones de la estructura. En la figura presentamos los puntos donde realizamos los SEV.

Figura 5.- Del lecho del rio Jaruma

Los resultados obtenidos son los siguientes:SEV. 7. Bloques, gravas y arenas con resistividades 3518, 343.1, 1724, 531.1, 684.2, 227.9 y 1144 -m y de espesor promedio 2.66 m; continua tobas de 942, 400,85.5 y 429 -m y de espesor 18 m; continuando Ignimbritas intercaladas con roca dura de 748.7 y 512.7 -m, 38m de espesor; luego toba arcillosa de 17.26 -m con espesor indeterminada.

SEV. 8. Bloques, gravas y arenas de resistividades 4151, 238.1, 1493, 334.3, 1369 y 293.1 -m, 25m de espesor promedio; luego tobas de 160.1 -m, con un espesor de 14 m; continua Ignimbritas intercaladas con roca de 672.8 y 417.9 -m constituyndose 58m de espesor; continuando tobas arcillosas de 14.9 -m con espesor indeterminada.SEV. 9. Suelo arena-limoso resistividades de 947.4 y 1230 -m, de espesor promedio 1m; luego se tiene bloques, gravas y arenas con 534.9, 1014,329.7, 526.4 y 2886.6 -m y de espesor promedio 17 m; continua tobas de 253.7 -m y de espesor 14m; luego se tiene Ignimbritas intercaladas con roca dura de 466.9 -m, con espesor de 25m, continuando con tobas arcillosas de 39.56 1133.4 -m y de espesor indeterminada.

Figura 6.- Perfil Lito estratigrfico determinado con el estudio SEV.

Mediante los sondeos elctricos verticales se logr establecer una correlacin geoelctrica con la litologa presente en el rea, con una precisin en la correlacin geoelctrica de hasta un 90 y 95% con un error de 5 %, donde se determin la presencia de suelo, material aluvial, terraza aluvial, tobas, Ignimbritas y toba arcilloso. Que las resistividades, espesores y litologa se encuentran en las tablas establecidas en anexos de estudios geofsicos.Cabe aclara que la Toba, es una roca gnea, encontrando en nuestro proyecto la toba volcnica o tufo volcnico es un tipo de roca gnea volcnica, ligera, de consistencia porosa, formada por la acumulacin de cenizas u otros elementos volcnicos muy pequeos expelidos por los respiraderos durante una erupcin volcnica. Se forma principalmente por la deposicin de cenizas y lapilli durante las erupciones piroclsticas. Su velocidad de enfriamiento es ms rpida que en el caso de rocas intrusivas como el granito y con una menor concentracin en cristales. No hay que confundirla con la toba calcrea ni tampoco con la pumita.En la figura observamos en el perfil obtenido por el ensayo SEV, vemos que se tiene un manto de suelo granular de un espesor promedio de 12 a15 metros, por tanto las fundaciones para la estructura deberamos realizar en dicho material, considerando la resistencia de este, determinado a travs de los ensayos SPT, mediante pozos o calicatas.2.4. EVALUACION SISMICA DE LA ZONALos sismos en Bolivia son generados por la subduccin de la placa de Nazca por debajo de la placa Sudamericana, el movimiento de la placa de Nazca es de aproximadamente 8 cm por ao, generndose de esta manera un esfuerzo de tensiones tan crtico que la ocurrencia de sismos es constante y continua.Las magnitudes mximas e intensidades sentidas no son muy fuertes pero en contraparte la vulnerabilidad es muy alta, por lo que el riesgo ssmico es elevado ya que la mayora de las construcciones no estn preparadas para soportar acciones ssmicas, sin embargo, es posible considerar la sismicidad en Bolivia como moderada.La historia ssmica de Bolivia registra una gran cantidad de eventos ssmicos, varios terremotos han ocasionado daos en diferentes regiones del pas e incluso en ciudades capitales. Se destaca ntidamente uno de los ltimos eventos ssmicos registrado en las localidades de Aiquile, Totora y Mizque, en el valle cochabambino.

Figura 7.- Mapa de profundidad de la placa de Nazca por debajo de BoliviaFuente: Tomado de la publicacin del Observatorio San Calixto, Mapa sismo tectnico de Bolivia 2004, Memoria explicativa diciembre de 2004De acuerdo a la publicacin del Observatorio San Calixto, Mapa sismo tectnico de Bolivia 2004, Memoria explicativa diciembre de 2004, la sismicidad en Bolivia se puede dividir en tres zonas de acuerdo a su profundidad, la actividad que ocurre en la corteza superficial se presenta en la mayor parte del territorio. Las otras dos zonas, aproximadamente paralelas segn su direccin, corresponden a la sismicidad de profundidad intermedia y profunda, generada en el plano de Benioff de la placa ocenica de Nazca. (Ver figuras 10 y 11); (zona de Benioff: Zona estrecha definida por los focos de los terremotos, del espesor de unas decenas de kilmetros, que desciende desde la superficie bajo la corteza terrestre).

Figura 8.- Mapa de epicentros ssmicos en Bolivia Fuente: Tomado de la propuesta de la Norma Boliviana de diseo ssmico, versin v.1.4 nov. 2006 (Ministerio de obras pblicas, servicios y vivienda).La sismicidad superficial se manifiesta con mayor frecuencia y concentracin en algunas zonas, que de acuerdo al catlogo ssmico de Bolivia se presenta en la siguiente tabla.Tabla 4.- Regiones con relativa frecuencia y concentracin de sismos superficiales. DepartamentoProvincias

Cochabamba Todas al sur de 17S de latitud

Chuquisaca Oropeza, Yamparaez, Zudez

Santa Cruz Ichilo, Caballero, Florida Valle Grande, A. Ibez y Warnes

Tarija Gran Chaco

La Paz Murillo norte, Larecaja oeste, Aroma sur, G. Villarroel este, JM Pando

Oruro Cercado norte, Saucar norte, Sajama y Atahuallpa

Potos Daniel Campos

2.4.1. ZONIFICACION SISMICAEn razn a la falta de un documento oficial o norma sismo resistente aprobada en nuestro pas, se ha considerado para una valoracin de informacin la propuesta de Norma Boliviana de diseo ssmico, versin v.1.4 nov. 2006 del Ministerio de obras pblicas, servicios y vivienda, que emplea el enfoque determinista para la zonificacin ssmica del pas. Este enfoque tiene las siguientes consideraciones:a) Se emple principalmente la informacin publicada por el Observatorio San Calixto y del servicio geolgico de los Estados Unidos (USGS) consistente en datos histricos de sismos ocurridos entre los aos de 1975 a 1985, a partir del cual se hizo una depuracin trabajando con sismos de magnitud mayor a 4 y foco superficial, es decir aquellos ocurridos a una profundidad mxima de 70 Km.b) A partir del tratamiento de la informacin anterior, se han obtenido las aceleraciones generadas por cada sismo en la superficie, empleando la frmula de McGuire (Ver propuesta de la norma). Cada sismo genera una aceleracin mxima en superficie, esa aceleracin depende de la magnitud y de la profundidad del sismo. Segn McGuire, los sismos de mayor magnitud y de menor profundidad son los que generan mayores aceleraciones.Una vez determinadas las aceleraciones mximas para cada evento ssmico se ha procedido a la generacin de las curvas de iso aceleracin definiendo 8 zonas ssmicas. La figura 2.16 muestra ests tres zonas (ocho colores), para el departamento de La Paz. (La propuesta de norma no especfica la probabilidad de excedencia para un periodo de retorno determinado. Los datos del observatorio San Calixto corresponden a informacin registrada durante 10 aos).

Figura 9.- Mapa estimativo de epicentros ssmicos en La Paz. 2.4.2. COEFICIENTE DE ACELARACION SISMICAEl coeficiente de aceleracin ssmico viene dado por la relacin entre la aceleracin de diseo y la aceleracin de la gravedad.Debido a que las aceleraciones ssmicas mximas se manifiestan slo durante periodos muy cortos, la aceleracin de diseo se define como una fraccin de la aceleracin mxima, el Cuerpo de Ingenieros del Ejrcito de los Estados Unidos (U.S. Army Corps of Engineers), recomienda el uso de un coeficiente ssmico igual al 50% (1/2) de la aceleracin pico de diseo, el mismo que est basado en numerosos estudios del comportamiento de terraplenes durante eventos ssmicos. Existen tambin otras guas y normas internacionales que sugieren el uso de una fraccin comprendida entre 1/2 a 2/3 de la aceleracin pico de diseo. En la tabla 2.4 se puede observar algunos valores de coeficientes de aceleracin ssmica recomendadas.Tabla 5.- Tabla de coeficientes de aceleracin ssmica de localidades en La Paz.LocalidadDepartamentoAo / g *Espectro *

ChulumaniLa Paz0.05Tipo 1

ApoloLa Paz0.06Tipo 2

IxiamasLa Paz0.05Tipo 1

* Fuente: Tomado de la propuesta de la Norma Boliviana de diseo ssmico, versin v.1.4 nov. 2006 (Ministerio de obras pblicas, servicios y vivienda).

Sobre la base de la propuesta de la norma de diseo ssmico (ver figura 12) se ha considera, en los anlisis geotcnicos emplear en el rango de estos coeficientes de aceleracin ssmico de 0.05 a 0.07, dado ltimos eventos que tuvimos en el pas.2.5. ESTUDIO PARA LA DETERMINACION DE CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE PARA FUNDACIONES SUPERFICIALES Y/O PROFUNDASLas fundaciones se apoyan en suelos o rocas, y su comportamiento de las cimentaciones es muy diferente, de acuerdo al material de apoyo. As cuando apoyamos en suelos podremos tener diversos problemas, tales como asentamientos, rotura plstica, debido a que el material es heterogneo. En el caso de rocas y de acuerdo a su origen que los separa en rocas gneas, metamrficas y sedimentarias, tendremos una anisotropa, rotura y deformacin de acuerdo a la rigidez de este material.Por tanto la capacidad de carga o soporte de una fundacin ser su aptitud para transmitir cargas al subsuelo sin que se produzcan desplazamientos detrimentales para la fundacin misma o para la estructura que soporta.Finalmente el concepto de capacidad portante se refiere, al riesgo de formaciones de superficies de falla por corte o zonas plsticas en el suelo de soporte, que generan grandes desplazamientos o el colapso del cimiento, cuando la presin promedio fundacin suelo alcanza un valor critico denominado capacidad portante ultima. Esta capacidad portante ltima se divide por un factor de seguridad para obtener la capacidad portante admisible.Los clculos realizamos de acuerdo a la norma AASHTO 2002 17th Edition, se indica las diferentes metodologas para los clculos de capacidad de carga, para cimentaciones superficiales y profundas.En el caso de CIMENTACIONES SUPERFICIALES es posible emplear el propuesto por los autores Terzaghi y Vesic, introduciendo los factores de forma, profundidad, inclinacin, base inclinada y proximidad al talud.a) Mtodo de Terzaghi - Vesic.-El mtodo para estimar la capacidad de carga de un cimiento superficial se realiz considerando la siguiente ecuacin:

En el caso de CIMENTACIONES PROFUNDAS de acuerdo a la norma AASHTO 2002 17th Edition, en su punto 4.6.5.1 correspondiente a la capacidad de carga axial en suelos, recomienda no considerar un aporte de la capacidad de carga una longitud de1.50 metros del inicio del pilote y tampoco hay una contribucin en la parte inferior en una longitud correspondiente a un dimetro.El mecanismo de transferencia de carga de un pilote al suelo es complicado. La determinacin de la capacidad de carga realizamos a travs de la evaluacin de carga de punta, analizando con base en las teoras de capacidad de carga y por friccin del suelo y pilote, considerando que el suelo comprime al pilote otorgando una resistencia por friccin perimetral en una longitud del fuste del pilote.Las metodologas empleadas son las siguientes:a) Mtodo de Meyerhof.-La base de su teora es la contribucin de la resistencia al corte por encima del plano de fundacin. Para su evaluacin se tiene la ecuacin:

b) Mtodo de Vesic.-Propuso un mtodo para estimar la capacidad de carga de punta de un pilote con base en la teora de expansin de cavidades. La ecuacin empleada es la siguiente:

c) Mtodo de Janbu.-La superficie de falla en el suelo es algo parecida a la de Meyerhof, sin embargo como todo investigador los factores de capacidad son diferentes. La ecuacin para el clculo de la capacidad de carga por la punta es:

El valor de la friccin lateral debido en a la presin vertical, debe tenerse en cuenta varios factores, como ser:1.- La naturaleza de la instalacin del pilote, hace que vare el efecto cuando es pre-excavado y cuando es hincado.2.- La friccin unitaria superficial crece con la profundidad ms o menos lineal hasta una profundidad L y luego permanece constante.3.- Para profundidades hasta el valor L, el clculo lo realizamos con la ecuacin:

En el caso del puente en estudio, la capacidad de carga fue realizada para FUNDACIONES PROFUNDAS, como se muestra el esquema de la estructura diseada, donde empleamos pilotes cortos, de manera que sern ejecutados pre-excavados y luego vaciados in situ.

Figura 10.- Perfil de la fundacin profunda diseada.

Asimismo presentamos los parmetros resistentes considerados:Tabla 6.- Parmetros caractersticos del terreno de fundacin.

El clculo de la capacidad de carga para el caso de la pila de fundaciones, realizamos en base a datos del terreno y empleando parmetros de la tabla, para lo cual empelamos coeficientes de minoracin, de manera de valorar al terreno desde un punto de vista ms desfavorable.En la tabla siguiente presentamos el clculo donde podemos ver el valor de carga admisible del terreno de fundacin para el caos de fundaciones profundadas.Tabla 7.- Evaluacin de la Capacidad de Carga del pilote.

Determinando el factor de seguridad, obteniendo el siguiente resultado:

Demostrando que se tiene una seguridad y capacidad de carga del suelo de apoyo.2.6. ESTUDIO DE MATERIALES PARA CONSTRUCCIONEl material del lecho aluvial servir de material para la preparacin de pastones de prueba de hormigones, existiendo sobre tamaos de los agregados estos sern sujetos a la trituracin para mejorar la resistencia. En la siguiente figura mostramos el material granular que puede ser empleado para la produccin de material chancado.

Figura 11.- Mostrando material con sobre tamao. 2.6.1. Muestras de AccesosLos accesos al puente fueron sujetos a una evaluacin de los suelos de subrasantes, para lo cual presentamos en anexos la planilla de registro como se observa en la siguiente tabla.Tabla 8.- Planilla de registro de toma de muestras accesos

Los Resultados de los ensayos se muestran en la siguiente planilla resumen:


Tabla 9.- Resumen de ensayos en muestras de accesos.


2.6.2. Yacimiento.En la zona buscamos materiales para el empleo en la ejecucin de la obra, en la siguiente tabla mostramos el registro de las calicatas realizadas.

Tabla 10.- Planilla de Registro de toma de muestra para yacimientos.


Tabla 11.- Resumen de ensayos de materiales de los yacimientos.


3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESEfectuamos los estudios de suelos de fundaciones, para los estribos de fundacin, los accesos y buscamos un yacimiento til para la ejecucin de la obra.

Determinamos las caractersticas de los materiales presentes en terreno, a travs de ensayos en laboratorio, de manera que realizamos para los puntos donde irn las fundaciones, tambin de los accesos al puente, asimismo vimos los materiales para su uso como yacimiento.

Realizamos en 3 puntos ensayos (Sondeo Elctrico Vertical SEV7, SEV8, SEV9), de manera que pudimos determinar en forma aproximada los materiales que se pueden tener en profundidad, obteniendo que pasado el material aluvial, se tiene Tobas volcnicas que es una roca gnea, de acuerdo a su resistencia podemos considera roca blanda.

Determinamos la capacidad de carga del suelo de apoyo de la pila de fundacin obteniendo valores mayores a la carga a transmitir por el estribo, por consiguiente tenemos un margen de seguridad para el cual es determinado por el factor de seguridad, demostrando que el suelo de apoyo tiene una capacidad de carga y resistir la carga a transmitir.

ANEXOS.-1. Evaluacin mediante el ensayo SPT1.1. Registro de Campo1.2. Ensayos de Caracterizacin2. Evaluacin para Accesos2.1. Registro de Campo2.2. Ensayos de Caracterizacin.3. Evaluacin material de Prestamos3.1. Registro de Campo3.2. Ensayos de Caracterizacin4. Evaluacin material para Hormigones

ESTUDIO GEOTECNICO - PTE JARUMA.docx

Documents

Transcript of ESTUDIO GEOTECNICO - PTE JARUMA.docx