diplomado como modalidad de grado en geotecnia vial

DIPLOMADO COMO MODALIDAD DE GRADO EN GEOTECNIA VIAL

PROYECTO:

DISEÑO GEOTECNICO Y DE PAVIMENTO PARA UN TRAMO DE 141

METROS DE VIA PARA EL MUNICIPIO DE SALGAR (ANTIOQUIA)

POR:

SINDY PAOLA CARRASCAL

GUSTAVO ADOLFO FERNANDEZ SANTAMARIA

JUAN DAVID VALENCIA AGUDELO

ASESORES:

OSCAR EGIDIO RODRIGUEZ GONZALEZ

EDWARD DANILO VANEGAS CHAVERRA

HERNANDO MUÑOS LARA

FACULTAD DE INGENIERIA

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

MEDELLIN

2020-2

Tabla de contenido

AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... 9

RESUMEN ...................................................................................................................... 10

ABSTRACT .................................................................................................................... 10

INTRODUCCION ........................................................................................................... 11

OBJETIVOS .................................................................................................................... 12

General ............................................................................................................................ 12

Específicos ....................................................................................................................... 12

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.......................................................................... 13

JUSTIFICACION ............................................................................................................ 14

I. CAPITULO DEL PROYECTO ................................................................................ 15

1. Generalidades ........................................................................................................... 15

1.1. Ubicación general del proyecto ............................................................................. 15

1.2. Ubicación específica del proyecto ........................................................................ 16

1.2.1. Reconocimiento lugar del proyecto ................................................................... 16

1.3. Descripción general del proyecto .......................................................................... 19

1.4. Metodología realización del proyecto. .................................................................. 20

II. CAPITULO SUBSUELO ..................................................................................... 21

2. Geología................................................................................................................... 21

2.1. Formación Penderisco – Miembro Urrao. (Kaa).................................................... 21

3. Analisis Multitemporal ............................................................................................. 23

4. Exploración de campo .............................................................................................. 26

5. Caracterización fisicomecanica del suelo .................................................................. 28

5.1. Nivel Freatico ....................................................................................................... 28

5.2. Ensayos de laboratorio.......................................................................................... 28

5.2.1. Seleccion de muestras ....................................................................................... 28

5.2.2. Ensayo de Humedad Natural ............................................................................. 29

5.2.3. Limites de Consistencia .................................................................................... 30

5.2.4. Granulometría .................................................................................................. 33

5.2.5. Ensayo de corte directo ..................................................................................... 40

5.3. Correlaciones del nº de golpes del spt ................................................................... 41

5.3.1. Estimativos de parametros efectivos de resistencia con el spt. ........................... 41

5.3.2. Correccion por Energia (η1) ............................................................................. 41

5.3.3. Correccion por Confinamiento (Cn) .................................................................. 41

5.4. Perfil del suelo por correlacion velocidades de onda de corte Vs con el numero de

golpes (N) ........................................................................................................................ 46

5.5. Parametros mecanicos y fisicos de los materiales .................................................. 48

5.5.1. Material Organico ............................................................................................. 49

5.5.2. Suelo Residual .................................................................................................. 49

5.5.3. Saprolito ........................................................................................................... 49

III. PARAMETROS SISMICOS ................................................................................ 50

6. Parametros sismicos particulares de sitio. ................................................................. 50

6.1. Valores del coeficiente Fa..................................................................................... 50

6.2. Valores del coeficiente Fv .................................................................................... 51

6.3. Coeficiente de importancia ................................................................................... 51

IV. ANALISIS DE ESTABILIDAD ........................................................................... 52

7. Espectro de diseno.................................................................................................... 52

7.1. Coeficiente Horizontal .......................................................................................... 52

7.2. Coeficiente Vertical .............................................................................................. 54

7.3. Factores de seguridad ........................................................................................... 54

8. Perfil 1 ..................................................................................................................... 55

8.1. Perfil 1 Natural – Estatico ..................................................................................... 55

8.2. Perfil 1 Natural – Seudostatico ............................................................................. 56

8.3. Perfil 1 Corte Talud – Estatico .............................................................................. 57

8.4. Perfil 1 Corte talud – Seudostatico ........................................................................ 59

8.5. Perfil 1 Obras de Estabilidad y Contención – Estatico........................................... 60

8.6. Perfil 1 Obras de estabilidad y Contención – Seudostatico .................................... 61

9. Perfil 2 ..................................................................................................................... 62

9.1. Perfil 2 Condición actual – Estatico ..................................................................... 62

9.2. Perfil 2 Condición actual – Seudostatico ............................................................... 63

9.3. Perfil 2 Obras de Estabilidad y Contención – Estatico .......................................... 64

9.4. Perfil 1 Obras de estabilidad y Contención – Seudostatico .................................... 65

V. OBRAS DE CONTENCIÓN Y ESTABILIDAD ...................................................... 66

10. Muro en voladizo ................................................................................................. 66

10.1. Calculo de Empujes .......................................................................................... 66

10.1.1. Presion activa de tierra de rankine .................................................................... 66

10.1.2. Presion activa de tierra para condiciones sismicas. ............................................ 66

10.2. Recomendaciones para el diseño de muros ....................................................... 67

10.2.1. Deslizamiento ................................................................................................... 68

10.2.2. Volcamiento ..................................................................................................... 68

10.2.3. Capacidad portante ........................................................................................... 69

11. Anclajes activos ................................................................................................... 70

11.1. Instalacion del anclaje. ...................................................................................... 70

11.2. Tensionamiento de anclajes .............................................................................. 71

11.3. Prueba del anclaje. ............................................................................................ 71

12. Drenes superficiales y subsuperficiales ................................................................. 71

12.1. Drenaje superficial............................................................................................ 72

12.2. Drenes horizontales o de penetracion ................................................................ 73

12.2.1. Equipos de perforación de subdrenes horizontales ............................................ 74

12.2.2. Equipo a Rotopercusión .................................................................................... 74

12.2.3. Equipo a rotación Hidráulica ............................................................................ 74

12.2.4. Equipo a Rotación simple (Auger) .................................................................... 74

12.2.5. Mantenimiento de subdrenes de penetración ..................................................... 74

VI. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ...................................................................... 75

13. Metodología propuesta ......................................................................................... 75

13.1. Caracterizacion de la resistencia de diseno de la subrasante .............................. 75

13.2. Ensayos de laboratorio ...................................................................................... 76

13.3. Transito ............................................................................................................ 77

13.4. Clima................................................................................................................ 79

13.5. wMMAT .......................................................................................................... 79

13.6. Parametros para el dimensionamiento ............................................................... 81

13.7. Determinación de la estructura de pavimento .................................................... 81

VII. CONCLUSIONES ............................................................................................... 83

Bibliografía ...................................................................................................................... 84

Lista Imágenes

Imagen 1. Ubicación general del municipio de Salgar Antioquia. Fuente: (Salgar, 2020).. 15

Imagen 2. Ubicación específica del priyecto. Fuente: (Earth, 2018), modificado. ............. 16





Imagen 7. Topografía del proyecto . Fuente: Entregada por docente del diplomado Eduard

Vanegas, (modificado). .................................................................................................... 19

Imagen 8. Geologia, plancha 166 Jericó . Fuente: (INGEOMINAS, 2010) ....................... 21

Imagen 9. Formación Penderisco – Miembro Urrao. (Kaa) sacado de la Geologia, plancha

166 Jericó . Fuente: (INGEOMINAS, 2010) .................................................................... 21

Imagen 10. Geologia, plancha 166 Jericó, ubicación del municipio de salgar Ant.. Fuente:

(INGEOMINAS, 2010) .................................................................................................... 22

Imagen 11. Analisis multitemporal año 2007. Fuente: Google Earth (modificado)............ 23





Imagen 16. Analisis multitemporal año 2018 Fuente: Google Earth (modificado). ........... 25

Imagen 17. Ubicación de los sondeos realizados en el proyecto. Fuente: Topografía entregada

por el docente del diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado). .............. 26

Imagen 18. Esquema, realización ensayo de penetración estándar (SPT). Fuente:

(Department of the US Army, 1988), (modificado). ......................................................... 27

Imagen 13. Resultados ensayos de laboratorio Limites de Atterberg, Sondeo 1 (Muestra 3-4,

muestra 5-6). Fuente: (INVIAS, Determinación del Limite liquido de los suelos, 2012)

modificado. ...................................................................................................................... 32



modificado. ...................................................................................................................... 32



modificado. ...................................................................................................................... 33

Imagen 22. Resultados ensayos de laboratorio Granulometria, Sondeo 1 (Muestra 3-6,).

Fuente: (INVIAS, Analisis granulometrico de suelos por tamizado, 2012), modificado. ... 34











Imagen 28. Resultados ensayos corte directo Sondeo 3 (Muestra 5,). Fuente: (INVIAS,

Determinacion De La Resistencia Al Corte Metodo De Corte Directo (Cd) (Consolidado

Drenado), 2012), modificado. .......................................................................................... 40

Imagen 29. Resultados Coreelaciones del Nº Golpes SPT Sondeo 1 (Material Residual,).

Fuente: (Gonzalez, 1999), modificado. ............................................................................. 43





Imagen 32. Resultados Coreelaciones del Nº Golpes SPT Sondeo 3 (Saprolito,). Fuente:

(Gonzalez, 1999), modificado. ......................................................................................... 45

Imagen 33. Resultados Coreelaciones del Nº Golpes SPT Sondeo 3 (Saprolito,). Fuente:

(Gonzalez, 1999), modificado. ......................................................................................... 46

Imagen 28. Espectro Elastico de Aceleraciones de Diseno como fraccion de g. Fuente

(Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo

Resistente, 2010), modificado. ......................................................................................... 53

Imagen 29. Espectro Elastico de Aceleraciones de Diseno como fraccion de g. Fuente:

entregada por el docente del diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado).

........................................................................................................................................ 55

Imagen 30. Análisis de estabilidad perfil 1, natural estatico. Fuente: Herramienta Slide V.6.

(modificado). ................................................................................................................... 56

Imagen 37. Análisis de estabilidad perfil 1, natural seudoestatico. Fuente: Herramienta Slide

V.6. (modificado). ............................................................................................................ 57

Imagen 38. Análisis de estabilidad perfil 1, geometria del talud modificado estatico. Fuente:

Herramienta Slide V.6. (modificado). ............................................................................... 58

Imagen 39. Análisis de estabilidad perfil 1, geometria del talud modificado seudoestatico.

Fuente: Herramienta Slide V.6. (modificado). .................................................................. 59

Imagen 40. Análisis de estabilidad perfil 1, obras de estabilidad y contención, estatico.


Imagen 41. Análisis de estabilidad perfil 1, obras de estabilidad y contención seudoestatico.


Imagen 42. Análisis de estabilidad perfil 2, condición actual estatico. Fuente: Herramienta

Slide V.6. (modificado). ................................................................................................... 62

Imagen 43. Análisis de estabilidad perfil 2, condición actual seudoestatico. Fuente:

Herramienta Slide V.6. (modificado). ............................................................................... 63

Imagen 44. Análisis de estabilidad perfil 2, obras de estabilidad y contención, estatico.


Imagen 45. Análisis de estabilidad perfil 2, obras de estabilidad y contención seudoestatico.


Imagen 46. Detalle de ronda de coronación para el control de aguas superficiales en un talud..

Fuente: (Erosión, 2015). (modificado). ............................................................................. 72

Imagen 47. Detalle dren subhorizontal para el control de aguas subsuperficiales en un talud..

Fuente Herramienta Slide V.6. (modificado). ................................................................... 73

Imagen 48. Grafico ensayo cbr.. Fuente: Entregados por el docente del diplomado. ......... 76

Imagen 49. Grafico wMMAT.. Fuente: Elaboración propia. ............................................. 80

Imagen 50. Opciones de estructura de pavimento mediante las Cartas de diseño.. Fuente:

(Vias, 2013) ..................................................................................................................... 81

Imagen 51. Opcion de estructura de pavimento. Fuente: Elaboración propia. ................... 82

Lista de Tablas

Tabla 1. Registro de perforación realizado en el proyecto. Fuente: entregada por el docente

del diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado). ..................................... 26 Tabla 2. Registro de perforacion, profundidad del nivel freático. Fuente: entregada por el

docente del diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado). ........................ 28 Tabla 3. Cantidad de ensayos de laboratorio. Fuente: entregada por el docente del diplomado

en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado). ............................................................ 29 Tabla 4. Resultados ensayos de humedad natural. Fuente: Datos entregados por el docente

del diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado). ..................................... 30 Tabla 5. Resultados Perfil del suelo por correlacion velocidades de onda de corte Vs con el

numero de golpes (N) Sondeo 1 . Fuente: (J. Alejandro Ordonez Alfaro, 2012)(modificado).

........................................................................................................................................ 46 Tabla 6. Resultados Perfil del suelo por correlacion velocidades de onda de corte Vs con el






........................................................................................................................................ 47 Tabla 9. Tabla A.2.4-1 Clasificacion de los perfiles de suelo . Fuente: (Ministerio de

Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente,

2010) ............................................................................................................................... 48 Tabla 10. Perfil estratigrafico del area de estudio . Fuente: entregada por el docente del

diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado). ........................................... 48 Tabla 11. Tabla A.2.4-3 Valores del coeficiente Fa, para la zona de periodos cortos del

espectro. Fuente: (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y

Construccion Sismo Resistente, 2010), (modificado). ....................................................... 50 Tabla 12. Tabla A.2.4-4 Valores del coeficiente Fv, Valores del coeficiente Fv , para la zona

de periodos intermedios del espectro. Fuente: (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos

Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010), (modificado). ................. 51 Tabla 12. Tabla A.2.5-1 Valores del coeficiente de importancia, I. Fuente: (Ministerio de

Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente,

2010), (modificado). ........................................................................................................ 51 Tabla 14. Tabla H.5.2-1 Valores de KST amax Minimos para Analisis Seudoestatico de

Taludes. Fuente: (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y

Construccion Sismo Resistente, 2010), (modificado). ....................................................... 53 Tabla 15. Tabla H.2.4-1 ................................................................................................... 54 Tabla 16. Propiedades mecanicas de los materiales. Fuente: Realización propia............. 55 Tabla 17. Datos propiedades mecanicas de los materiales. Fuente: Realización propia. .. 67 Tabla 18. Resultados empujes del suelo. Fuente: Realización propia. .............................. 67 Tabla 19. Resultados factores de seguridad muro en voladizo. Fuente: Realización propia.

........................................................................................................................................ 70

Tabla 20. Datos para el calculo de la categoria de subrasante. Fuente: Realización propia.

........................................................................................................................................ 76 Tabla 21. Categoria de subrasante. Fuente: (Vias, 2013)................................................. 76 Tabla 22. Calculo del Transito promedio semanal. Fuente: Elaboración propia .............. 77 Tabla 23. Calculo del Factor Camion. Fuente: Elaboración propia ................................. 77 Tabla 24. Factor equivalente Universidad del Cauca. Fuente: Universidad del Cauca. ... 78 Tabla 25. Resultados del N ejes equivalentes. Fuente: Elaboración propia ...................... 78 Tabla 26. Temperatura Salgar. ........................................................................................ 79 Tabla 27. Calculo wMMTA Salgar Antioquia. Fuente: Elaboración propia ..................... 80 Tabla 26. Datos generales resultado de las cartas de diseño. . ......................................... 81

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan su más sincero agradecimiento a:

A Dios porque en medio de una Pandemia nos dio las fuerzas protección y herramientas para

terminar este trabajo.

A nuestras familias por su compresión apoyo y amor, a nuestros hijos por ser nuestro motor,

inspiración y motivación.

A los Ingenieros Oscar Egidio Rodríguez, Edward Danilo Vanegas Chaverra

Hernando Muños Lara asesores del seminario, por su tiempo paciencia y compartir su

conocimiento.

A la profesora Judy Gómez Salazar por ser nuestra amiga, concejera y motivadora.

A la UCC por creer en nosotros y brindarnos los medios para realizar el diplomado.

RESUMEN

Este trabajo describe una adecuada caracterización geotécnica del suelo para recomendar

obras de contención y estabilidad en taludes necesarias que garanticen la construcción de una

estructura de pavimento.

En la realización del presente trabajo se valoran los aspectos geológicos, geotécnicos y

sísmicos del proyecto, de igual forma el diseño de una estructura de pavimento, estabilización

de taludes, sistema de contención y drenaje para un tramo de 141 metros de vía ubicado en

el municipio de salgar en el departamento de Antioquia.

Con el fin de recomendar una solución de obras de contención y estabilidad para el proyecto,

se propone una metodología de estudio y diseño paso a paso que permite desarrollar una

adecuada propuesta y unas recomendaciones generales para el proyecto.

Por tal motivo la importancia de iniciar con un capítulo sobre la ubicación general y

especifica del proyecto que permitiera comprender y direccionar la información suministrada

por los docentes del diplomado en geotecnia vial.

Palabras claves: Estabilización de taludes, muros de contención, estructura de pavimento

ensayos de laboratorio.

ABSTRACT

This work describes an adequate geotechnical characterization of the soil to recommend

containment and stability works on slopes necessary to ensure the construction of a pavement

structure.

In carrying out this work, the geological, geotechnical and seismic aspects of the project are

evaluated, as well as the design of a pavement structure, slope stabilization, containment and

drainage system for a stretch of 141 meters of track located in the municipality of Salgar in

the department of Antioquia.

In order to recommend a solution of containment and stability works for the project, a step-

by-step study and design methodology is proposed that allows developing an appropriate

proposal and general recommendations for the project.

For this reason, the importance of starting with a chapter on the general and specific location

of the project that would allow to understand and direct the information provided by the

teachers of the diploma in road geotechnics.

Keywords: Slope stabilization, retaining walls, pavement structure, laboratory tests.

INTRODUCCION

El trabajo realizado en este documento tiene como propósito el análisis y solución de una

actividad donde se requiere estabilidad de taludes, estructuras de contención y diseño de una

estructura de pavimento de una vía de 141 m ubicado en el municipio de salgar (Antioquia)

teniendo en cuenta las diferentes variables que influyan en la realización del proyecto.

Si bien se sabe, existen diferentes métodos para la estabilización de terrenos y estructuras de

contención, es de entender que no todos son viables, debido a las condiciones físicas,

mecanicas y geológicas del terreno y su alto sobrecosto.

En apoyo a la consecución de este objetivo y en aras de obtener comodidad, seguridad y

economía, se utilizarán una serie de herramientas tecnológicas, de campo y parámetros

normativos establecidos que permitan cumplir los objetivos propuestos. Este contiene una

serie de ensayos geotécnicos, elaborados tanto en campo como en laboratorio.

Ensayos:

Humedad natural

Límites de consistencia

Granulometría

Corte directo

Correlaciones del nº de golpes del SPT

Dichos ensayos derivan en unos resultados que permiten analizar las características fisicas y

mecanicas de los suelos y que podrán coadyuvar a determinar adecuadamente las obras de

estabilidad y complementarias requeridas.

Salgar presenta alta periodicidad en los movimientos de masa o deslizamiento ya que la zona

del suroeste es afectada por fallas sísmicas como: la falla remolino, la falla guasábra, la falla

mistrato, la falla de san juan. La variabilidad y susceptibilidad de los suelos, especialmente

aquellos quienes se encuentran en laderas, requieren unas medidas de protección que eviten

su deterioro prematuro o inestabilidad, ya que, debido a las condiciones climáticas, fuerzas

externas, movimientos sísmicos y otras características especiales, tienden a reducir

gradualmente su eficacia a través de los años y por ende presentar fallos que pueden producir

el colapso parcial o total de las estructuras viales y/o adyacentes relacionadas.

OBJETIVOS

General

Plantear y diseñar obras de estabilización y contención para la construcción de una estructura

de pavimento

Específicos

1. Analizar e interpretar los resultados de los ensayos de laboratorio realizados a los

suelos objeto de estudio.

2. Diseñar las estructura de contención y metodología de estabilización del tramo a

intervenir de acuerdo a las herramientas de cálculo y los parámetros técnicos de las

normas NSR 10, e Invias.

3. Determinar los espesores de la estructura de pavimentos de tal manera que sea

funcional, cómoda, estética, transitable y económica para la región afectada.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

PALABRAS CLAVES: Análisis de estabilidad, mecanismos de falla, geotecnia vial factor

de seguridad, diseño.

La estabilización y contención de suelos para proyectos de infraestructura, es un trabajo

complejo que requiere de metodologías especializadas de diseño y construcción. Los

problemas que pueden presentar estas estructuras son, en su gran mayoría, los deslizamientos,

meteorización, erosión y hundimiento, siendo el problema de deslizamiento el más grave de

todos.

No hay duda de que el talud constituye la estructura más compleja de las vías terrestres; por

eso es preciso analizar la necesidad de definir criterios de estabilidad y contención de taludes

entendiéndose, por tal algo tan simple como poder decir en un instante dado cual será la

inclinación apropiada en un corte o en un terraplén. De igual forma hay que prestar gran

atención a la caracterización geotécnica del suelo para recomendar obras de contención y

estabilidad en taludes necesarias que garanticen la construcción de una estructura de

pavimento. El ingeniero como es usual, analiza estos problemas tratando de extraer los

suficientes conocimientos de carácter general como para poder establecer un modelo

matemático en el que analiza la estabilidad.

El presente informe tiene como función dar solución al diseño de estructuras de contención,

estabilización en taludes y pavimento de un tramo de vía de 141 m de vía ubicados en el

municipio de Salgar Antioquia, donde se trabajara con base en perfiles de vía previamente

establecidos con problemáticas reales que requieren un análisis y decisiones acertadas que

permitan lograr el desarrollo del proyecto.

JUSTIFICACION

Es importante precisar que la estabilización de taludes garantiza una vida más amplia a lo

largo de una vía o proyecto de infraestructura; evitando deslizamientos que puedan causar

daños a la estructura del pavimento o un cierre total de la vía afectando la movilidad.

Es por ello que se debe tener en cuenta que no todos los suelos tienen igual comportamiento,

todos son casos diferentes, por lo tanto el debido diseño de anclajes, muros en tierra armada

o de contención, drenes adecuados, entre otros, deben facilitar y garantizar la estabilidad de

la obra, posterior a ello se diseña el tipo de pavimento más adecuado para la zona.

Con el propósito de asegurar el funcionamiento y el tránsito continúo de un tramo de vía de

141 m en el municipio de Salgar departamento de Antioquia y su importancia

socioeconómica en comunicar el municipio y sus zonas de producción cafetera con la capital

del departamento.

Los estudios geotécnicos llevados a cabo mediante la implementación de sondeos y apiques

permiten la obtención de las características mecánicas y físicas de los materiales presentes

en el suelo, los cuales dan la posibilidad de definir de manera más adecuada la viabilidad del

proyecto y soluciones acertadas a los problemas encontrados.

Las condiciones climáticas de la zona pueden incidir en la estabilización de taludes, para lo

cual se debe tener en cuenta obras de drenaje que permitan evacuar las aguas de escorrentía

y niveles freáticos que se encuentran desde los 3.0m hasta los 18.0m, los cuales, de no tratar

esta situación con prontitud, se verían afectadas la durabilidad y estabilidad de las respectivas

estructuras.

.

I. CAPITULO DEL PROYECTO

1. Generalidades

1.1.Ubicación general del proyecto

Salgar limita al Norte con los Municipios de Urrao, Betulia; al Oriente con los Municipios

de Concordia, Tarso y Pueblo Rico; al Sur con el Municipio de Ciudad Bolívar y al Occidente

Con el Departamento del Choco. (Salgar, 2020)

Extensión total: 418 Km2

Extensión área rural: 4 Km2

Altitud de la cabecera municipal: 1250 metros sobre el nivel del mar

Temperatura media: 23º C

Distancia de referencia: 97 kilómetros de la ciudad de Medellín.

Coordenadas Globales: 5°57′50″N 75°58′39″O

Imagen 1. Ubicación general del municipio de Salgar Antioquia. Fuente: (Salgar, 2020)

1.2.Ubicación específica del proyecto

El proyecto esta ubicado en la zona Urbana y rural del municipio de Salgar Antioquia,

saliendo del municipio con dirección a ciudad Bolívar y Betulia.

Las coordenadas globales son de 5°57'46.26"N y 75°57'40.50"O con una altura sobre el

nivel del mar de 1924 metros.

Imagen 2. Ubicación específica del priyecto. Fuente: (Earth, 2018), modificado.

1.2.1. Reconocimiento lugar del proyecto

El proyecto presenta las siguientes condiciones superficiales a nivel visual:

La vía es destapada

Hay viviendas cercanas a la zona del proyecto

Taludes con pendientes considerables

Alta vegetación

Vía secundaria

1.3.Descripción general del proyecto

La finalidad del proyecto es la caracterización geotecnica del suelo para recomendar obras

de contención y estabilidad en taludes necesarias que garanticen la construcción de una

estructura de pavimento en 141 metros de via ubicados en el municipio de Salgar Antioquia.

Imagen 7. Topografía del proyecto . Fuente: Entregada por docente del diplomado Eduard Vanegas,

(modificado).

1.4.Metodología realización del proyecto.

I. Análisis de la información suministradas por los docentes del diplomada en

geotecnia vial.

II. Identificación de las características generales del proyecto, localización general y

especifica, reconocimiento de la zona del proyecto, descripción del proyecto.

III. Caracterización de los aspectos geológicos, geotécnicos y sísmicos del proyecto

IV. Análisis de estabilidad para recomendaciones de obras de contención y estabilidad

necesarias para las condiciones geotécnicas del proyecto.

II. CAPITULO SUBSUELO

2. Geología

Para la identificación de la geología del municipio de Salgar Antioquia, se hace uso del

estado de la cartografía colombiana (INGEOMINAS), plancha 166 (Jericó).

Imagen 8. Geologia, plancha 166 Jericó . Fuente: (INGEOMINAS, 2010)

2.1.Formación Penderisco – Miembro Urrao. (Kaa)

la Formación Penderisco, una formación sedimentaria que hace parte del Grupo Canasgordas

(Alvarez, 1971). Esta se caracteriza por tener dos miembros, uno denominado Miembro

Urrao, con composicion areno-arcilloso y otro con composicion calcareo- liditico,

denominado Miembro Nutibara. Esta descripcion fue realizada por primera vez por Alvarez

y Gonzalez (1978). (VARGAS, 2017)

Imagen 9. Formación Penderisco – Miembro Urrao. (Kaa) sacado de la Geologia, plancha 166 Jericó .

Fuente: (INGEOMINAS, 2010)

La Formación Penderisco aflora a lo largo del flanco oriental de la Cordillera Occidental. En

cercanias a la zona de estudio se encuentra limitada por la falla Mistrato y Falla del Rio Verde

(Cossio, 1994; Gomez et al., 2007), correspondientes al sistema de fallas Cauca-Romeral

(Case et al., 1971; Gonzalez, 1977; Kammer, 1993; Kerr et al., 1997), este sistema de fallas,

consideradas actualmente activas, se ha caracterizado como el limite que diferencia los

basamentos y rocas afines de la Cordillera Central de la Cordillera Occidental (Grosse, 1926;

Case et al., 1971; Gonzalez, 1977; Barrero 1979; Gomez 2001; Chicangana, 2005). Al oriente

de la Formacion Penderisco y en contacto fallado aflora la Formacion Barroso, una unidad

vulcano- sedimentaria constituida por basaltos, andesitas, aglomerados, tobas y sedimentitas

marinas, distribuidas paralelamente a la Formacion Penderisco (Alvarez,1971; Alvarez y

Gonzalez,1978; Rodriguez y Arango, 2013). El limite occidental de la Formacion Penderisco

esta marcado por el contacto fallado con el Complejo volcanico Santa Cecilia-La Equis,

distinguida por brechas, tobas estratificadas, flujos lavicos basicos y aglomerados, (Salazar

et al., 1991; Calle y Salinas, 1986; Gonzalez, 1996; Gonzales y Londono, 2003) esta

formacion a su vez esta intruida por el Batolito de Mande de composicion granodioritica y

tonalitica (Alvarez, 1971; Botero, 1975; Rodriguez y Zapata, 2011). Autores como Alvarez

(1971), Calle y Salinas, (1986), denominan el conjunto de estos dos complejos, Santa Cecilia-

La Equis y Batolito de Mande, como los que conforman el arco Choco-Panama, el que a su

vez hace parte de la configuracion tectonica del norte de Suramerica. (VARGAS, 2017)

Imagen 10. Geologia, plancha 166 Jericó, ubicación del municipio de salgar Ant.. Fuente:

(INGEOMINAS, 2010)

3. Analisis Multitemporal

Se realiza mediante imágenes satelitales un reconocimiento visual atravez del tiempo de la

zona de estudio.

Imagen 11. Analisis multitemporal año 2007. Fuente: Google Earth (modificado).



Imagen 16. Analisis multitemporal año 2018 Fuente: Google Earth (modificado).

4. Exploración de campo

Imagen 17. Ubicación de los sondeos realizados en el proyecto. Fuente: Topografía entregada por el

docente del diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado).

Para el presente proyecto se realizaron un total de 4 perforaciones, que alcanzaron una

profundidad de 14,73 metros.

Tabla 1. Registro de perforación realizado en el proyecto. Fuente: entregada por el docente del

diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado).

REGISTRO DE PERFORACIÓN

Profundidad

P1 P2 P3 P4

N° DE

GOLPES

N° DE

GOLPES

N° DE

GOLPES

N° DE

GOLPES

[m]

0,73 15 14 17 12

1,73 20 22 27 13

2,73 14 13 15 18

3,73 19 19 20 14

4,73 16 17 15 15

5,73 23 22 25 15

6,73 30 21 38 20

REGISTRO DE PERFORACIÓN

Profundidad

P1 P2 P3 P4

N° DE

GOLPES

N° DE

GOLPES

N° DE

GOLPES

N° DE

GOLPES

[m]

7,73

33 32

8,73

37

9,73 35

10,73 38

11,73 41

12,73 39

13,73 43

14,73 44

La recuperación de muestras se realizo mediante ensayo de penetración estándar (SPT), El

ensayo en si consiste en hincar el tubo partido para que penetre 30 cm (1PIE) en el terreno,

ayudados de un martillo de 140 lbs de peso y una altura de caída de 75 cm, contabilizándose

el numero de golpes “N”. (COLLAZOS, GONZALEZ, ANTE, BRAVO, & CONCHA,

2006).

Para efectuar la prueba el muestreador se enrosca al extremo de la tuberia de perforacion y

se baja hasta la profundidad donde se encuentra el manto arena sobre el cual se va hacer la

prueba. Previamente el fondo del pozo debe haberse limpiado cuidadosamente para

garantizar que el material no este alterado. (COLLAZOS, GONZALEZ, ANTE, BRAVO, &

CONCHA, 2006).

Imagen 18. Esquema, realización ensayo de penetración estándar (SPT). Fuente: (Department of the US

Army, 1988), (modificado).

5. Caracterización fisicomecanica del suelo

5.1.Nivel Freatico

Cuando se realizo la exploración en campo, de los 4 sondeos realizados en el proyecto se

registraron los siguientes niveles freaticos.

Tabla 2. Registro de perforacion, profundidad del nivel freático. Fuente: entregada por el docente del


NIVEL FREATICO

Profundidad P1 P2 P3 P4

[m]

0,73

1,73

2,73

3,73

4,73

5,73

6,73

7,73

8,73

9,73

10,73

11,73

12,73

13,73

14,73

5.2.Ensayos de laboratorio

5.2.1. Seleccion de muestras

Las muestras obtenidas de la exploracion de campo deberan ser objeto de los manejos y

cuidados que garanticen su representatividad y conservacion. Las muestras para la ejecucion

de ensayos de laboratorio deberan ser seleccionadas por el ingeniero geotecnista y deberan

corresponder a los diferentes materiales afectados por el proyecto. (Ministerio de Ambiente,

2010)

De las cuatro perforaciones realizadas se recuperaron un total de 37 muestras, de las cuales

se le realizó ensayos de laboratorio a nueve (9) muestras.

El tipo y numero de ensayos depende de las caracteristicas propias de los suelos o materiales

rocosos por investigar, del alcance del proyecto y del criterio del ingeniero geotecnista.

(Ministerio de Ambiente, 2010) Tabla 3. Cantidad de ensayos de laboratorio. Fuente: entregada por el docente del diplomado en

geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado).

TIPO DE ENSAYO CANTIDAD

Humedad Natural 9

Limites de consistencia 6

Granulometria 6

Corte Directo 1

Los ensayos de laboratorio deben permitir conocer con claridad la clasificacion, peso unitario

y permeabilidad de las muestras escogidas. Igualmente los ensayos de laboratorio deben

permitir establecer con claridad las propiedades geomecanicas de compresibilidad y

expansion de las muestras escogidas, asi como las de esfuerzo-deformacion y resistencia al

corte ante cargas monotonicas. (Ministerio de Ambiente, 2010)

5.2.2. Ensayo de Humedad Natural

Para el lugar de estudio se realizaron nueve (9) ensayos de humedad natural con la finalidad

de indentificar el porcentaje de agua presente en el material estratigrafico. (INVIAS, 2012).

A continuación, se muestra la ecuación con la que se calcula el porcenatje de humedad natural

𝑤 = 𝑊1 − 𝑊2

𝑊2 − 𝑊𝐶

𝑋 100 = 𝑊𝑤

𝑊𝑠 𝑥 100 Ec 1 Ref: (INVIAS, 2012)

Donde:

W= Contenido de agua (%)

W1= Masa del recipiente y del espécimen húmedo, g.

W2= Masa del recipiente y del espécimen seco, g.

Wc= Masa del recipiente, g.

Ww =masadelagua,g,y

Ws = masa de las particulas solidas, g.

Tabla 4. Resultados ensayos de humedad natural. Fuente: Datos entregados por el docente del


De la anterior Tabla (Tabla 4), se determina un porcentaje de humedad natural entre los

19,84% y 37,35%.

5.2.3. Limites de Consistencia

Para el presenta proyecto se realizaron un total de 6 ensayos de limites de consistencia, con

la finalidad de determinar el límite líquido de un suelo el cual consiste en calcular el

contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando éste se

halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico. (INVIAS, Determinación del

Limite liquido de los suelos, 2012).

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑛𝑜 𝑥 100

Ec 2. Ref: (INVIAS, Determinación del Limite liquido de los suelos, 2012)

De tal forma se determina el limite plastico a la humedad más baja con la que pueden

formarse cilindros de suelo de unos 3 mm (1/8") de diámetro, rodando dicho suelo entre la

palma de la mano y una superficie lisa, sin que dichos cilindros se desmoronen. (INVIAS,

Limite Plastico e Indice de Plasticidad , 2012 ).

𝐿𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑃𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑛𝑜 𝑥 100

Ec 3. Ref: (INVIAS, Limite Plastico e Indice de Plasticidad , 2012 )

IP = LL - LP

Ec 4. Ref: (INVIAS, Limite Plastico e Indice de Plasticidad , 2012 )

A continuación, se muestran los resultados obtenidos mediante la grafica de plasticidad de la

USCS.

Imagen 19. Resultados ensayos de laboratorio Limites de Atterberg, Sondeo 1 (Muestra 3-4, muestra 5-6). Fuente: (INVIAS, Determinación del Limite liquido de los suelos, 2012) modificado.

Imagen 20. Resultados ensayos de laboratorio Limites de Atterberg, Sondeo 2 (Muestra 1-3, muestra 4-

6). Fuente: (INVIAS, Determinación del Limite liquido de los suelos, 2012) modificado.

Imagen 21. Resultados ensayos de laboratorio Limites de Atterberg, Sondeo 3 (Muestra 2-6, muestra 7-

15). Fuente: (INVIAS, Determinación del Limite liquido de los suelos, 2012) modificado.

5.2.4. Granulometría

El analisis granulometrico tiene por objeto la determinacion cuantitativa de la distribucion

de tamanos de particulas de suelo. (INVIAS, Analisis granulometrico de suelos por

tamizado, 2012)

Para el calculo del presente ensayo se uttilizaron las siguientes formulas

% 𝑃𝑎𝑠𝑎 75 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 75

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙

Ec 5. Ref: (INVIAS, Analisis granulometrico de suelos por tamizado, 2012)

Se calcula el profecntaje retenido sobre cada tamiz:

% 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥 100


Se calcula el procentaje mas fino, restando en forma acumulativa de 100% los porcentajes

retenido sobre cada tamiz

% 𝑃𝑎𝑠𝑎 = 100 − % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜


A continuación, se muestran los resultados obtenidos para cada muestra determinada.

Imagen 22. Resultados ensayos de laboratorio Granulometria, Sondeo 1 (Muestra 3-6,). Fuente:

(INVIAS, Analisis granulometrico de suelos por tamizado, 2012), modificado.

5.2.5. Ensayo de corte directo

Este ensayo permite determinar la resistencia al corte de una muestra de suelo consolidada y

drenada, empleando el metodo de corte directo. (INVIAS, Determinacion De La Resistencia

Al Corte Metodo De Corte Directo (Cd) (Consolidado Drenado), 2012)

El ensayo consta de tomar una muestra la cual se le aplican 3 cargas las cuales deben ser

progresivas es decir la siguiente debe ser el doble de la anterior, se toman estas tres cargas

como 3 puntos diferentes y se analiza el esfuerzo cortante maximo que la muestra presento

al aplicarle la carga. De este ensayo se obtienen los parametros de resistencia Cohesión y

angulo de fricción

A continuación, se muestran los resultados obtenidos para el corte directo de la muestra 5 del

sondeo 3.

Esfuerzo Axial kPa

100

200

400

Esfuerzo Cortante kPa

45,710

70,063

128,866

Imagen 28. Resultados ensayos corte directo Sondeo 3 (Muestra 5,). Fuente: (INVIAS, Determinacion De La Resistencia Al Corte Metodo De Corte Directo (Cd) (Consolidado Drenado), 2012), modificado.

Los resultados obtenidos mediante este ensayo son los siguientes parametros de resistencia

ø (°) 15,621

C (Kg/cm2) 16,309

y = 0,2796x + 16,309

0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Esf

uer

zo C

ort

ante

(K

g/c

m²

Esfuerzo Normal (Kg/cm²

Esfuerzo Normal VS Esfuerzo Cortante

5.3.Correlaciones del nº de golpes del spt

5.3.1. Estimativos de parametros efectivos de resistencia con el spt.

Se presenta un metodo aproximado de evaluacion de los parametros efectivos de resistencia

c' y φ', mediante el empleo de los datos de SPT (N en golpes/pie). Aunque el metodo provee

valores estimados, se obtienen resultados razonables utiles iniciales, especialmente para

materiales granulares o intermedios, siendo menos aproximados para materiales cohesivos.

(Gonzalez, 1999).

Para casi todas estas variantes hay factores de correccion a la energia teorica de referencia Er

y el valor de N de campo debe corregirse de la siguiente forma (Bowles,1988), (Gonzalez,

1999):

Ncrr = N × Cn × η1 × η2 × η3 × η4

En la cual

Ncrr = valor de N corregido

N = valor de N de campo

Cn = factor de correccion por confinamiento efectivo

η1 = factor por energia del martillo (0.45 ≤ η1 ≤ 1)

η2 = factor por longitud de la varilla (0.75 ≤ η2 ≤ 1)

η3 = factor por revestimiento interno de tomamuestras (0.8 ≤ η3 ≤ 1)

η4 = factor por diametro de la perforacion ( > 1 para D> 5'", = 1.15 para D=8")

Para efectos de este articulo se considerara que η2 = η3 = η4 = 1 y solamente se tendran en

cuenta los factores η1 y Cn.

5.3.2. Correccion por Energia (η1)

Se considera que el valor de N es inversamente proporcional a la energia efectiva aplicada al

martillo y entonces, para obtener un valor de Ne1 a una energia dada "e1", sabiendo su valor

Ne2 a otra energia "e2" se aplica sencillamente la relacion: (Gonzalez, 1999)

Ne1 = Ne2 × (e2/e1)

5.3.3. Correccion por Confinamiento (Cn)

Este factor ha sido identificado desde hace tiempo (Gibbs y Holtz, 1957) y se hace por medio

del factor Cn de forma tal que, (Gonzalez, 1999):

Ncorr = N1 = Cn × N

Datos y Formulas adicionales neceasarios para los calculos

1 atmosfera = 101,325 pascales

Rs = v’/pa

Cn = 2/(1+Rs) ecucuación de Skempton

algunas de las relaciones entre φ'eq y N1, son las siguientes:

Peck : 'eq = 28.5 + 0.25N145

Kishida : 'eq = 15 +(20 N172)0.5

JNR : 'eq =27+0.30N172

A continuación se realiza el calculo de las correlaciones del SPT para cada sondeo realizado,

a partir de la propuesta realizada por Alvaro Gonzalez.

y = 0,6079x - 0,5158

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100

τ(k

Pa)

ᵟ Efectivo (kPa)

ESFUERZO CORTANTE VS ESFUERZO

EFECTIVO

Imagen 29. Resultados Coreelaciones del Nº Golpes SPT Sondeo 1 (Material Residual,). Fuente:

(Gonzalez, 1999), modificado.

De la grafica se obtenie una cohesión 0 y Angulo de fricción de 31,8 para el Suelo Residual

Imagen 30. Resultados Coreelaciones del Nº Golpes SPT Sondeo 2 (Material Residual,). Fuente: (Gonzalez, 1999), modificado.

De la grafica se obtenie una cohesión 0 y Angulo de fricción de 30,0 para el Suelo

Residual.

y = 0,5782x + 0,8607

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100

τ(k

Pa)

ᵟ Efectivo (kPa)


EFECTIVO

Imagen 31. Resultados Coreelaciones del Nº Golpes SPT Sondeo 3 (Material Residual,). Fuente: (Gonzalez, 1999), modificado.


Residual.

y = 0,6989x - 3,2691

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80

τ(k

Pa)

ᵟ Efectivo (kPa)


EFECTIVO SUELO RESIDUAL

Imagen 32. Resultados Coreelaciones del Nº Golpes SPT Sondeo 3 (Saprolito,). Fuente: (Gonzalez,

1999), modificado.


Residual.

y = 0,671x - 0,677

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160

τ(k

Pa)

ᵟ Efectivo (kPa)


EFECTIVO SAPROLITO

Imagen 33. Resultados Coreelaciones del Nº Golpes SPT Sondeo 3 (Saprolito,). Fuente: (Gonzalez,

1999), modificado.


Residual.

5.4.Perfil del suelo por correlacion velocidades de onda de corte Vs con el numero de

golpes (N)

las ondas de corte S son fundamentales para obtener la caracterizacion dinamica del subsuelo

y a pesar de su importancia es poco comun la realizacion de su ensayo, por esto se recurre a

correlaciones desarrolladas en diferentes partes del mundo, tales como: Imai y Yoshimura

Ohba y Toriumi, Ohta y Goto, Japan Road As- sociation, Alfaro Maheswari et. al., (J.

Alejandro Ordonez Alfaro, 2012)

Tabla 5. Resultados Perfil del suelo por correlacion velocidades de onda de corte Vs con el numero de golpes (N) Sondeo 1 . Fuente: (J. Alejandro Ordonez Alfaro, 2012)(modificado).

Para el sondeo 1 el Vs varia entre 223,37 m/s y 279,46 m/s

y = 0,5798x + 0,0388

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80

τ(k

Pa)

ᵟ Efectivo (kPa)


EFECTIVO





Tabla 8. Resultados Perfil del suelo por correlacion velocidades de onda de corte Vs con el numero de

golpes (N) Sondeo 4 . Fuente: (J. Alejandro Ordonez Alfaro, 2012)(modificado).


El procedimiento que se emplea para definir el tipo de perfil de suelo se basa en los valores

de los parametros del suelo de los 30 metros superiores del perfil, medidos en el sitio que se

describieron en A.2.4.3. La clasificacion se da en la tabla A.2.4-1. (Ministerio de Ambiente,

Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010).

Tabla 9. Tabla A.2.4-1 Clasificacion de los perfiles de suelo . Fuente: (Ministerio de Ambiente, Titulo A:

Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010)

El perfil de suelo para el presente proyecto es tipo D.

5.5.Parametros mecanicos y fisicos de los materiales

Se determinan las propiedades basicas minimas de los suelos a determinar con los ensayos

de laboratorio las cuales son el peso unitario, humedad y clasificacion completa para cada

uno de los estratos o unidades estratigraficas y sus distintos niveles de meteorizacion.

Igualmente se determina como minimo las propiedades de resistencia en cada uno de los

materiales tipicos encontrados en el sitio mediante compresion simple o corte directo en

suelos cohesivos, y corte directo o SPT en suelos granulares. (Ministerio de Ambiente, Titulo

H, Estudios Geotecnicos , 2010).

Del registro de perforación se infiere que el area de estudio presenta 3 materiales en su

estratigrafía.

Tabla 10. Perfil estratigrafico del area de estudio . Fuente: entregada por el docente del diplomado en

geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado).

Estratigrafía Profundidad (m)

Material Organico 0 – 1,73

Suelo Residual 1.73 – 6,73

Saprolito 6,73 – 14,73

5.5.1. Material Organico

Este material se encuentra en la capa superficial hasta 1,73 metros de profundidad, tiene un

contenido de humedad natural de 32,77%., un pesos especifico de 15,27 Kn/m3

5.5.2. Suelo Residual

Este material se encuentra a una profundidad de 1,73 metros hasta 6,73 metros en el area de

estudio de acuerdo al registro de perforación de los 4 sondeos realizados.

El material presenta un contenido de humedad natural que varia de 19,84% a 27,17%, por su

parte el limite liquido que varia de 30,92% a 38,27%, el limite plastico presente es de 27,52%

a 30,24%, el indice de plasticidad para el presente material vario de 3,40% a 8,04%. Del

ensayo de granulometria se determina para el suelo residual, % Gravas de 22,18; % Arenas

de 35,66 y un % finos de 42,16.

Los parametros de resistencia de este material determinados por ensayo de corte directo,

presenta una cohesión de 16,3 Kn/m2 y ángulo de fricción de 15,62º. Pesos especifico de 18

Kn/m3.

5.5.3. Saprolito

Este material se encuentre a una profundida de 6,73 metros hasta 14,73 metros en el area de

estudio, de acuerdo a el registro de perforación de los 4 sondeos realizados.

El material presenta un contenido de humedad natural que varia de 126,03% a 37,35%, por

su parte el limite liquido que varia de 34,36% a 53,38%, el limite plastico presente es de

25,57% a 26,41%, el indice de plasticidad para el presente material vario de 8,88% a 26,96%.

Del ensayo de granulometria se determina para el suelo residual, % Gravas de 2,46 a 13,88;

% Arenas de 22,04 a 43,95 y un % finos de 42,16 a 75,70.

Los parametros de resistencia de este material determinados por correlaciones del numero de

golpes del SPT, presenta una cohesión de 0 Kn/m2 y ángulo de fricción de 30º. Pesos

especifico de 19 Kn/m3.

III. PARAMETROS SISMICOS

6. Parametros sismicos particulares de sitio.

Los movimientos sismicos de diseno se definen en funcion de la aceleracion pico efectiva,

representada por el parametro Aa , y de la velocidad pico efectiva, representada por el

parametro Av , para una probabilidad del diez por ciento de ser excedidos en un lapso de

cincuenta anos. Los valores de estos coeficientes, se determinan de acuerdo con A.2.2.2 y

A.2.2.3. de la NSR-10 Titulo A. (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De

Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010).

El municipio de Salgar presenta los siguientes parametros sismicos:

Aa: 0,25

Av: 0,25

Zona de Amenaza sismica: ALTA.

6.1.Valores del coeficiente Fa

El coeficiente Fa amplifica las ordenadas del espectro en roca para tener en cuenta los efectos

de sitio en el rango de periodos cortos del orden de T0 , como muestra la figura A.2.4-1. Para

valores intermedios de Aa se permite interpolar linealmente entre valores del mismo tipo de

perfil. (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion

Sismo Resistente, 2010).

A partir del Perfil de suelo y el coeficiente Aa, se determina para el municipio de salgar un

coeficiente de amplificación Fa sacado de la Tabla A.2.4-3 de la NSR-10.

Tabla 11. Tabla A.2.4-3 Valores del coeficiente Fa, para la zona de periodos cortos del espectro.

Fuente: (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010), (modificado).

6.2.Valores del coeficiente Fv

El coeficiente Fv que amplifica las ordenadas del espectro en roca para tener en cuenta los

efectos de sitio en el rango de periodos intermedios del orden de 1 s . Estos coeficientes se

presentan tambien en la figura A.2.4-2. Para valores intermedios de Aa se permite interpolar

linealmente entre valores del mismo tipo de perfil. (Ministerio de Ambiente, Titulo A:

Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010).

A partir del Perfil de suelo y el coeficiente Aa, se determina para el municipio de salgar un

coeficiente de amplificación Fv sacado de la Tabla A.2.4-4 de la NSR-10.

Tabla 12. Tabla A.2.4-4 Valores del coeficiente Fv, Valores del coeficiente Fv , para la zona de periodos intermedios del espectro. Fuente: (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y

Construccion Sismo Resistente, 2010), (modificado).

6.3.Coeficiente de importancia

Se definen los grupos de tipo de uso y los valores del coeficiente de importancia, según las

caracterisiticas del proyecto.

Grupo I: Estructuras de ocupacion normal, es decir todas la edificaciones cubiertas por el

alcance de este Reglamento, pero que no se han incluido en los Grupos II, III y IV. (Ministerio

de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente,

2010).

Tabla 13. Tabla A.2.5-1 Valores del coeficiente de importancia, I. Fuente: (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010), (modificado).

El Coeficiente de Importancia, I , modifica el espectro, y con ello las fuerzas de diseno, de

acuerdo con el grupo de uso a que este asignada la edificacion para tomar en cuenta que para

edificaciones de los grupos II, III y IV deben considerarse valores de aceleracion con una

probabilidad menor de ser excedidos que aquella del diez por ciento en un lapso de cincuenta

anos considerada en el numeral A.2.2.1. Los valores de I se dan en la tabla A.2.5-1.


Resistente, 2010).

Para el presente proyecto se determina un I = 1,00

IV. ANALISIS DE ESTABILIDAD

7. Espectro de diseno

7.1.Coeficiente Horizontal

En analisis dinamico, solo para modos diferentes al fundamental en cada direccion principal

en planta.

La forma del espectro elastico de aceleraciones, Sa expresada como fraccion de la gravedad,

para un coeficiente de cinco por ciento (5%) del amortiguamiento critico, que se debe utilizar

en el diseno, se da en la imagen 27. (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales

De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010)

Imagen 34. Espectro Elastico de Aceleraciones de Diseno como fraccion de g. Fuente (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010),

modificado.

De tal forma se determina

Coehficiente Horizontal es = Aa * Fa * I * KST

amax

Coheficiente Horizontal = 0,25 * 1,3 * 1,0 * 0,80

Coheficiente Horizontal = 0,26

El coeficiente sismico de diseno para analisis seudoestatico de taludes KST tiene valor

inferior o igual al de amax y se admiten los siguientes valores minimos de KST amax ,

dependiendo del tipo de material terreo (reforzado o no) y del tipo de analisis.

Tabla 14. Tabla H.5.2-1 Valores de KST amax Minimos para Analisis Seudoestatico de Taludes. Fuente:

(Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010), (modificado).

7.2.Coeficiente Vertical

Cuando se utilice la componente vertical de los movimientos sismicos de diseno, como

minimo debe tomarse como las dos terceras partes de los valores correspondientes a los

efectos horizontales. (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos Generales De Diseno Y

Construccion Sismo Resistente, 2010).

Coeficiente Vertical = 2/3 * Coeficiente Horizontal

Coeficiente Vertical = 2/3 * 0,26

Coeficiente Vertical = 0,17

7.3.Factores de seguridad

El Factor de Seguridad FS se define como la relacion entre fuerzas resistentes FR y actuantes

FA y tambien pueden usarse esfuerzos y se usa para evaluar el Estado Limite de Falla.


Resistente, 2010).

Tabla 15. Tabla H.2.4-1 Factores de Seguridad Basicos Minimos Directos. Fuente: (Ministerio de Ambiente, Titulo A: Requisitos

Generales De Diseno Y Construccion Sismo Resistente, 2010), (modificado).

Apartir de la topografia se determinan los perfiles para el analisis de estabilidad del tramo de

via

Imagen 35. Espectro Elastico de Aceleraciones de Diseno como fraccion de g. Fuente: entregada por el

docente del diplomado en geotecnia vial, Eduard Vanegas, (modificado).

Tabla 16. Propiedades mecanicas de los materiales. Fuente: Realización propia.

MATERIAL PESO ESPECIFICO

(kn/m3)

COHESIÓN

(Kn/m2)

ANGULO DE

FRICCIÓN º

Material Organico 15,27 0 0

Suelo Residual 18 16,31 15,62

Saprolito 19 0 30

8. Perfil 1

8.1.Perfil 1 Natural – Estatico

Se realiza el analsis de estabilidad para el perfil 1 en condicion natural sin ser modificado en

su geometria y condciones estratigraficas:

Imagen 36. Análisis de estabilidad perfil 1, natural estatico. Fuente: Herramienta Slide V.6.

(modificado).

De la imagen 30 el perfil 1 en condición natural estatico muestra un FS de 1,190, de tal forma

el talud se encuentra inestable dado que el factor de seguridad minimo según la Norma Sismo

Resistente Colombiana NSR-10 debe ser 1,5.

8.2.Perfil 1 Natural – Seudostatico

Se realiza el analsis de estabilidad para el perfil 1 en condicion natural sin ser modificado en


Imagen 37. Análisis de estabilidad perfil 1, natural seudoestatico. Fuente: Herramienta Slide V.6. (modificado).

De la imagen 37 el perfil 1 en condición natural seudoestatico muestra un FS de 0,549, de tal

forma el talud se encuentra inestable dado que el factor de seguridad minimo según la Norma

Sismo Resistente Colombiana NSR-10 debe ser 1,05.

8.3.Perfil 1 Corte Talud – Estatico

Se realiza el analsis de estabilidad para el perfil 1 al modififcar la geometria del talud, para

el presenta caso se realizo un corte para garantizar el ancho de via minimo de 6,5 metros.

Imagen 38. Análisis de estabilidad perfil 1, geometria del talud modificado estatico. Fuente:

Herramienta Slide V.6. (modificado).

De la imagen 38 el perfil 1 al realizar modificaciones del talud, en este caso un corte que

permita garantizar el ancho minimo de la via de 6,5 metros, en condicion estatico muestra un

FS de 1,169, de tal forma el talud se encuentra inestable dado que el factor de seguridad

minimo según la Norma Sismo Resistente Colombiana NSR-10 debe ser 1,5.

8.4.Perfil 1 Corte talud – Seudostatico

Se realiza el analsis de estabilidad para el perfil 1 al modififcar la geometria del talud, para

el presenta caso se realizo un corte para garantizar el ancho de via minimo de 6,5 metros.

Imagen 39. Análisis de estabilidad perfil 1, geometria del talud modificado seudoestatico. Fuente:


De la imagen 39 el perfil 1 al realizar modificaciones del talud, en este caso un corte que

permita garantizar el ancho minimo de la via de 6,5 metros, en condicion seudoestatico

muestra un FS de 0,554, de tal forma el talud se encuentra inestable dado que el factor de

seguridad minimo según la Norma Sismo Resistente Colombiana NSR-10 debe ser 1,05.

8.5.Perfil 1 Obras de Estabilidad y Contención – Estatico

Se realiza el analsis de estabilidad para el perfil , generando las obras de estabilidad y

contención que sean necesarias para garantizar la estabilidad en condiciones estaticas y

seudoestaticas de los taludes.

Imagen 40. Análisis de estabilidad perfil 1, obras de estabilidad y contención, estatico. Fuente: Herramienta Slide V.6. (modificado).

De la imagen 40 el perfil 1 para lograr estabilizar los taludes , se implementaron 9 lineas de

anclajes activos de 24 metros de profundidad, inclinados a 30º del angulo horizontal, estos

anclajes se diseñaron con 4 cables de 16 toneladas cada uno, lo que equivale a 64 Toneladas

por anclaje (627,6 Kn), adicionalmente la corona del talud de la via se implemento un muro

en voladizo de 4 metros de altura, para mitigar el nivel freatico se implementaron drenes

subhorizontales de 25 metrso de profundidad con tuvería cubierta en geotextil inclinados a

10º de la horizontal. Obteniendo un FS de 1,196, de tal forma el talud se encuentra estable

dado que el factor de seguridad minimo según la Norma Sismo Resistente Colombiana NSR-

10 debe ser 1,5 para condición estatica.

8.6.Perfil 1 Obras de estabilidad y Contención – Seudostatico

Se realiza el analsis de estabilidad para el perfil 1, generando las obras de estabilidad y



Imagen 41. Análisis de estabilidad perfil 1, obras de estabilidad y contención seudoestatico. Fuente: Herramienta Slide V.6. (modificado).

De la imagen 41 el perfil 1 para lograr estabilizar los taludes , se implementaron 9 lineas de

anclajes activos de 24 metros de profundidad, inclinados a 30º del angulo horizontal, estos

anclajes se diseñaron con 4 cables de 16 toneladas cada uno, lo que equivale a 64 Toneladas

por anclaje (627,6 Kn), adicionalmente la corona del talud de la via se implemento un muro

en voladizo de 4 metros de altura, para mitigar el nivel freatico se implementaron drenes

subhorizontales de 25 metrso de profundidad con tuvería cubierta en geotextil inclinados a

10º de la horizontal. Obteniendo un FS de 1,196, de tal forma el talud se encuentra estable

dado que el factor de seguridad minimo según la Norma Sismo Resistente Colombiana NSR-

10 debe ser 1,05 para condición seudoestatica.

9. Perfil 2

9.1.Perfil 2 Condición actual – Estatico

Se realiza el analsis de estabilidad para el perfil 2 en condicion actual sin ser modificado en


Imagen 42. Análisis de estabilidad perfil 2, condición actual estatico. Fuente: Herramienta Slide V.6.

(modificado).

De la imagen 42 el perfil 2 en condición actual estatico muestra un FS de 0,926, de tal forma

el talud se encuentra inestable dado que el factor de seguridad minimo según la Norma Sismo

Resistente Colombiana NSR-10 debe ser 1,5.

9.2.Perfil 2 Condición actual – Seudostatico

Se realiza el analsis de estabilidad para el perfil 2 en condicion actual sin ser modificado en


Imagen 43. Análisis de estabilidad perfil 2, condición actual seudoestatico. Fuente: Herramienta Slide

V.6. (modificado).

De la imagen 43 el perfil 2 en condición actual seudoestatico muestra un FS de 0,563, de tal

forma el talud se encuentra inestable dado que el factor de seguridad minimo según la Norma

Sismo Resistente Colombiana NSR-10 debe ser 1,05.

9.3.Perfil 2 Obras de Estabilidad y Contención – Estatico




Imagen 44. Análisis de estabilidad perfil 2, obras de estabilidad y contención, estatico. Fuente:


De la imagen 44 el perfil 2 para lograr estabilizar los taludes , se perfiló el talud a 31 grados

de inclinación del angulo horizontal, se implementaron 9 lineas de anclajes activos de 24

metros de profundidad, inclinados a 30º del angulo horizontal, estos anclajes se diseñaron

con 4 cables de 16 toneladas cada uno, lo que equivale a 64 Toneladas por anclaje (627,6

Kn), se implemento un concreto lanzado de 10 cm de espesor como recubrimiento, para

mitigar el nivel freatico se implementaron drenes subhorizontales de 25 metros de

profundidad con tuvería cubierta en geotextil inclinados a 10º de la horizontal. Obteniendo

un FS de 1,700, de tal forma el talud se encuentra estable dado que el factor de seguridad

minimo según la Norma Sismo Resistente Colombiana NSR-10 debe ser 1,5 para condición

estatica.

9.4.Perfil 1 Obras de estabilidad y Contención – Seudostatico




Imagen 45. Análisis de estabilidad perfil 2, obras de estabilidad y contención seudoestatico. Fuente:


De la imagen 45 el perfil 2 para lograr estabilizar los taludes , se perfiló el talud a 31 grados

de inclinación de la horizontal, se implementaron 9 lineas de anclajes activos de 24 metros

de profundidad, inclinados a 30º del angulo horizontal, estos anclajes se diseñaron con 4

cables de 16 toneladas cada uno, lo que equivale a 64 Toneladas por anclaje (627,6 Kn), se

implemento un concreto lanzado de 10 cm de espesor como recubrimiento, para mitigar el

nivel freatico se implementaron drenes subhorizontales de 25 metros de profundidad con

tuvería cubierta en geotextil inclinados a 10º de la horizontal. Obteniendo un FS de 1,075,

de tal forma el talud se encuentra estable dado que el factor de seguridad minimo según la

Norma Sismo Resistente Colombiana NSR-10 debe ser 1,05 para condición seudoestatica.

V. OBRAS DE CONTENCIÓN Y ESTABILIDAD

10. Muro en voladizo

10.1. Calculo de Empujes

10.1.1. Presion activa de tierra de rankine

El estado activo del suelo, ocurre cuando existe una relajacion en la masa que le permite

moverse hacia fuera del espacio confinado, por ejemplo cuando un muro de tierra se rompe,

y el suelo falla al extenderse. Esta es la presion minima a la que el suelo puede ser sometido

para que no se rompa. Al contrario el estado pasivo ocurre cuando la masa de suelo esta

sometida a una fuerza externa que lleva al suelo a la tension limite de confinamiento.

(Escobar Potes, 2016).

La formula utilizada para el calculo del coeficiente de presión activa de Rankine es:

𝐾𝑎 = 𝑇𝑎𝑛2(45 −

Donde:

: Angulo de fricción del suelo

𝐾𝑎:Coeficiente activo de Rankine

El empuje activo total resultante:

𝐸𝑎 =1

2ℎ2𝐾𝑎 − 2𝑐ℎ√𝐾𝑎

10.1.2. Presion activa de tierra para condiciones sismicas.

La teoria de presion activa de Coulomb se puede extender para considerar las cargas

generadas por un sismo. Se presenta una condicion de presion activa con un relleno

granular (c=0). Se presenta una adicion de khW y kvW en las direcciones horizontal y

vertical, respectivamente; kh y kv se definen como:

𝐾𝑎ℎ = =𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖��𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑚𝑜

𝐴𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑

𝐾𝑎𝑣 = =𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖��𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑚𝑜

𝐴𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑

Para el componente vertical de empuje activo Eav se calcula:

𝐸𝑎𝑣 = 𝐸𝑎𝑣 𝑡𝑔 ( +

De acuerdo a la informaciòn anterior se determinan los empujes de tierra:

Datos:

Tabla 17. Datos propiedades mecanicas de los materiales. Fuente: Realización propia.

Altura Muro (H) 4 m

Angulo en corona del material de lleno 0 º

Angulo interno del material de lleno 15,62 º

Coheción 16,31 Kn/m2

Peso especifico del material de lleno 18 Kn/m3

Resultados:

Tabla 18. Resultados empujes del suelo. Fuente: Realización propia.

Coeficiente de empuje activo horizontal (Kah) 0,567

Coeficiente de empuje activo vertical (Kav) 0,000

Coeficiente de empuje activo (Ka) 0,576

Componente horizontal de empuje activo (Eah) 13,458 Kn/m

Componente verttical de empuje activo (Eav) 0,000 Kn/m

Empuje Activo Ea 13,458 Kn/m

10.2. Recomendaciones para el diseño de muros

• En lo posible la carga en la base debe estar concentrada dentro del tercio medio para evitar

esfuerzos de tracción

• Para volcamiento en muros permanentes debe especificarse un factor de seguridad de 2.0 o

mayor

• Para deslizamiento debe especificarse un factor de seguridad de 1.5 o mayor

• El analisis estructural es similar al de una viga con cargas repartidas

• Debe conocerse, previamente al diseño, el tipo de suelo que se empleará en el relleno detrás

del muro. En ningún caso se deben emplear suelos expansivos.

10.2.1. Deslizamiento

El empuje de tierra activo (Pa) debe ser resistido por las fuerzas de corte entre el suelo y la

base y por la resistencia pasiva ejercida por el suelo a la estructura. El factor de seguridad

contra deslizamiento puede ser expresado por la siguiente ecuacion. (Lozada & Lopez, 2015)

𝐹. 𝑆𝐷𝐸𝑆𝐿𝐼𝑍𝐴𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 = 𝐹𝑅

𝐹𝐷

Donde:

𝐹𝑅= Sumatoria de fuerzas de resistencia horizontales

𝐹𝐷 = Componente horizontal Pa

𝐹𝐷 = 𝑃𝑎 𝑥 cos

La estabilidad contra deslizamiento debera ser garantizada sin tomar en cuenta el empuje

pasivo que puede movilizarse frente al pie del muro.

10.2.2. Volcamiento

Las fallas por volcamiento ocurren debido a que el momento causado por las presiones

activas de suelo supera a la sumatoria de momentos resisten cerca del punto de rotacion.

Estos momentos resistentes son generados por el peso de la estructura y del relleno. (Lozada

& Lopez, 2015) El factor de seguridad en contra volcamiento sobre su pie, puede ser

expresada:

𝐹. 𝑆𝑉𝑂𝐿𝐶𝐴𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 = 𝑀𝑅

𝑀𝑂

𝑀𝑅= Sumatoria de momentos de fuerzas que tienden a volcar

𝑀𝑂 = Sumatoria de momentos de fuerzas que tienden a resistir el volcamiento

El momento de volcamiento esta definido por

𝑀𝑂 = 𝑃ℎ 𝑥𝐻′

3

Donde

𝑃ℎ = 𝑃𝑎 𝑥 cos

H’ = Altura total del muro y del terreno si presenta inclinacion

10.2.3. Capacidad portante

La capacidad de carga admisible o de trabajo es con la que se disena la cimentacion para la

estructura de retencion. La presion vertical transmitida al suelo por la losa de la base del muro

de contencion no debe exceder la capacidad de carga maxima del suelo, de lo contrario

fallaria el elemento estructural. (Lozada & Lopez, 2015) El factor de seguridad contra fallos

de capacidad de carga se puede determinar por:

𝐹. 𝑆𝐶.𝑃 =𝑞 𝑢

𝑞 𝑚𝑎𝑥

Donde:

𝑞 𝑢 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑎

𝑞 𝑚𝑎𝑥 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎

Las presiones o cargas maximas (𝑞 𝑚𝑎𝑥) se producen en los extremos de las secciones de

pie o talon de la estructura. El valor puede ser obtenido con la siguiente expresion.

𝑞 𝑢 = 𝑉𝐵

(1 +6𝑒𝑏

)

Donde:

𝑉 = 𝑆𝑢𝑚𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙𝑒𝑠

B = Base de estructura

e = Excentricidad

La excentricidad se define como

𝑒 = 𝐵2

−𝑀𝑛𝑒𝑡

𝑉

Momento neto

𝑀𝑛𝑒𝑡 = 𝑀𝑅 − 𝑀𝑜

Para finalizar el calculo de factor de seguridad, se debe determinar primero la capacidad de

carga maxima del suelo. Por medio de las ecuaciones de Meyerhof, Hansen y Vesic

modificadas se puede determinar la capacidad de carga maxima con la expresion (Lozada &

Lopez, 2015).

Donde N, s, d, i g y b son factores de capacidad de carga, forma, profundidad, inclinacion

de carga, inclinacion del suelo e inclinacion de la estructura respectivamente (Joseph E.

Bowles 1997).

De lo anterios se determinan los factores de seguridad para muro de 4 metros de altura

Tabla 19. Resultados factores de seguridad muro en voladizo. Fuente: Realización propia.

Factor de Seguridad al Volcamiento 4,77 >2.0

Factor de Seguridad al Deslizamiento 1,68 >1.5

Factor de seguridad por capacidad de carga 7,51 >3.0

De acuerdo a la tabla anterior el muro cumple con los factores de seguridad.

11. Anclajes activos

El diseno de anclajes se realiza a partir de los resultados obtenidos de los analisis de

estabilidad desarrollados para el proyecto. Mediante este analisis se obtiene la carga y la

longitud libre de los anclajes necesaria para garantizar la estabilidad del sistema de

entibacion, ademas de la longitud de bulbo y la cantidad de cables de los anclajes. (Perdigón

& Lozada, 2015).

Para el presente proyecto se determinaron 4 cables de 16 toneladas cada uno, lo que equivale

a 64 Toneladas por anclaje (627,6 Kn)

El bulbo se toma el 50% de la longitus de los anclajes que es

24 metros x 50% = 12 metros

11.1. Instalacion del anclaje.

La instalacion del anclaje se realiza de forma manual introduciendo el anclaje en la

perforacion previamente realizada, cerciorese que la perforacion tiene un diametro mayor a

3 o 4 pulgadas, dependiendo el numero de cables del anclaje. (Perdigón & Lozada, 2015)

11.2. Tensionamiento de anclajes

Es necesario asegurar que los equipos de trabajo y herramientas se encuentren en buen

estado, como escaleras, plataformas, material electrico y sistemas de iluminacion antes de

iniciar el trabajo. (Perdigón & Lozada, 2015)

Desplazamiento al Sitio de Trabajo, Movilicese al sitio de trabajo teniendo en cuenta la

identificacion de peligros y riesgos, realizada anteriormente, ademas tenga en cuenta los

procedimientos operativos que son los siguientes:

Realizar las conexiones de los equipos (Bomba, Cilindro Hidraulico Y Accesorios)

Realice primero la conexion de los quipos de presion, verifique que los acoples rapidos de

las mangueras se encuentren limpios y realice las conexiones electricas una vez realizadas

las conexiones de presion. (Perdigón & Lozada, 2015)

11.3. Prueba del anclaje.

Realice la prueba del anclaje, siguiendo las recomendaciones del disenador, que para este

proyecto en particular seran anexas al documento, estableciendo una tabla de medidas

esfuerzo vs deformacion cada 1000 psi u otra escale segun sea la facilidad del operador, esto

hasta llegar a lo exigido por el ingeniero disenador. (Perdigón & Lozada, 2015)

Debe quedar registro de la prueba en el formato para registro de ejecucion de anclajes.

(Perdigón & Lozada, 2015).

12. Drenes superficiales y subsuperficiales

Los metodos de estabilizacion de deslizamientos que contemplen el control del agua, tanto

superficial como subterranea son muy efectivos y son generalmente, mas economicos que la

construccion de grandes obras de contencion, en cuanto tienden a desactivar la presion de

poros, considerada como el principal elemento desestabilizante de los taludes. El drenaje

reduce el peso de la masa y al mismo tiempo aumenta la resistencia del talud al disminuir la

presion de poros. (Erosión, 2015)

Existen varias formas de drenaje, superficial y profundo. El objetivo principal de estos

metodos es el de disminuir la presion de poros y en esa forma aumentar la resistencia al corte

y eliminar las fuerzas hidrostaticas desestabilizantes. El factor de seguridad de cualquier

superficie de falla que pasa por debajo del nivel de agua puede ser mejorado por medio de

subdrenaje. (Erosión, 2015)

12.1. Drenaje superficial

El objetivo principal del drenaje superficial es mejorar la estabilidad del talud reduciendo la

infiltracion y evitando la erosion. (Erosión, 2015)

El sistema de recoleccion de aguas superficiales debe captar la escorrentia tanto del talud

como de la cuenca de drenaje arriba del talud y llevar el agua a un sitio seguro lejos del

deslizamiento. El agua de escorrentia debe en lo posible, desviarse antes de que penetre el

area del deslizamiento. Esto puede lograrse con la construccion de zanjas interceptoras en la

parte alta del talud, llamadas zanjas de coronacion. No se recomienda en problemas de

taludes la utilizacion de conducciones en tuberia por la alta susceptibilidad a agrietarse o a

taponarse, generando problemas de infiltracion masiva concentrada. (Erosión, 2015).

Imagen 46. Detalle de ronda de coronación para el control de aguas superficiales en un talud.. Fuente:

(Erosión, 2015). (modificado).

Las dimensiones y ubicación de la ronda de coronación pueden variar de acuerdo a la

topografía de la zona y al cálculo previo de caudales colectados. Generalmente, se

recomienda una zanja rectangular de mínimo 40 centímetros, de ancho y 50 centímetros de

profundidad. Se procura que queden localizadas a lo largo de una curva de nivel para un

correcto drenaje y que estén suficientemente atrás de las grietas de tensión en la corona. La

separación mínima recomendada es de tres metros del borde de la corona. (Erosión, 2015).

12.2. Drenes horizontales o de penetracion

Un dren horizontal o subdren de penetración consiste en una tubería perforada colocada a

través de una masa de suelo mediante una perforación profunda subhorizontal o ligeramente

inclinada, con la cual se busca abatir el nivel freático hasta un nivel que incremente la

estabilidad del talud. (Erosión, 2015).

La principal ventaja de los drenes horizontales es que son rápidos y simples de instalar y se

puede obtener un aumento importante del factor de seguridad del talud en muy poco tiempo.

(Erosión, 2015)

El diámetro de las perforaciones es de aproximadamente 3 a 4 pulgadas dentro de las cuales

se colocan tuberías perforadas. Los tubos utilizados son de PVC. , generalmente en diámetros

2 o 3”, aunque en ocasiones se emplea otro tipo de diametro. La tuberia se puede perforar

con agujeros circulares o ranurar en sentido transversal. Los orificios de la tubería se hacen

generalmente, en diámetros de 5 a 1.5 milímetros con una densidad de 15 a 30 agujeros por

metro de tubería. (Erosión, 2015).

Imagen 47. Detalle dren subhorizontal para el control de aguas subsuperficiales en un talud.. Fuente


La longitud de los drenes depende de las necesidades de drenaje. Comúnmente sus longitudes

varían de 10 a 40 metros, pero se conoce de drenes instalados de hasta 120 metros de longitud.

En general, la longitud requerida puede ser determinada dibujando una sección del talud con

su probable círculo de falla superpuesto sobre una sección geológica, en la cual se podrán

observar los acuíferos y corrientes de agua presentes. Los drenes deben instalarse de tal

manera que abata o se elimine el nivel de agua o la saturación por encima de la superficie

potencial de falla. (Erosión, 2015).

12.2.1. Equipos de perforación de subdrenes horizontales

El rendimiento de las perforaciones depende del equipo que se esté empleando y del tipo de

material. En condiciones ideales se pueden tener rendimientos hasta de 50 metros/día, pero

habitualmente el rendimiento está por debajo de los 10 metros/día. Entre los equipos de

perforación utilizados para la construcción de subdrenes horizontales se pueden mencionar

los siguientes: (Erosión, 2015).

12.2.2. Equipo a Rotopercusión

Es tal vez el más rápido y eficiente debido a que emplea sistemas de rotación y percusión,

pero su empleo es limitado por su costo y por la necesidad de ubicación de grandes

compresores de aire cerca al sitio de perforación. Es el equipo ideal para subdrenes

profundos. (Erosión, 2015)

12.2.3. Equipo a rotación Hidráulica

Generalmente, se emplean los mismos equipos que se usan para perforaciones verticales y

muestreo de suelos. Comúnmente están montadas sobre patines. Su rendimiento no es grande

pero es el sistema más frecuentemente empleado por su disponibilidad y facilidad de

transporte. (Erosión, 2015)

12.2.4. Equipo a Rotación simple (Auger)

Este sistema es sencillo pero su uso está limitado a subdrenes poco profundos. (Erosión,

2015).

12.2.5. Mantenimiento de subdrenes de penetración

Como los subdrenes de penetración en la mayoría de los casos, no tienen material de filtro

que impidan la migración de finos, es común que estos se tapen periódicamente y se requiere

un mantenimiento que consiste en: (Erosión, 2015)

Limpieza de la tubería

Inyección de agua a presión para limpiar los orificios de drenaje y remover las tortas

de material sedimentado alrededor de la tuberia. Este proceso es llamado “desarrollo

del subdren”. (Erosión, 2015)

Debe tenerse cuidado de no producir fallas por exceso de presión, en el proceso de

desarrollo del sistema de subdrenes. (Erosión, 2015)

VI. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

Se realiza el diseño de la estructura de pavimento a partir de la información entregada por el

docente del diplomado en geotecnia vial

13. Metodología propuesta

Para el presente proyecto se propone trabajar mediante el Manual de Diseño de pavimentos

Asfálticos en vías con Medios y Altos Volúmenes de Tránsito.

13.1. Caracterizacion de la resistencia de diseno de la subrasante

E l estudio del suelo para la fundacion de la estructura de un pavimento o subrasante, resulta

fundamental para poder calificar su capacidad mecanica y su estabilidad volumetrica frente

a cambios de humedad en un tramo de carretera definido como homogeneo. La evaluacion y

la calificacion de la subrasante deberan estar ligadas a la confiabilidad requerida por la

categoria o importancia definida para la via y acorde con el metodo utilizado para el diseno

de la estructura de pavimento. (Vias, 2013)

13.2. Ensayos de laboratorio

Los ensayos obligatorios en esta etapa son los basicos para clasificar los suelos, limites

liquidos y plasticos (INV E 125 y INV E 126), granulometria (INV E 213) si se trata de

suelos granulares. Ademas, se debe determinar la humedad natural (INV E 122) y medir

alguno de los indices que permite detectar de manera confiable el potencial de cambio

volumetrico del suelo, propuestos en la norma INVIAS (INV E 132). (Vias, 2013).

Imagen 48. Grafico ensayo cbr.. Fuente: Entregados por el docente del diplomado.

El cbr obtenido es de 4,1%

A partir de los resultados del cbr, se determinan la categoría de la subrsante:

Tabla 20. Datos para el calculo de la categoria de subrasante. Fuente: Realización propia.

CBR 4,1

MR(kg/cm2) 410

MR(Mpa) 41

CATEGORIA DE SUBRASANTE S2

Tabla 21. Categoria de subrasante. Fuente: (Vias, 2013)

13.3. Transito

Los vehículos trasmiten al pavimento las cargas a través de las llantas, las cuales están

dispuestas en líneas de rotación llamadas ejes, los cuales se clasifican en ejes simples, tándem

o trídem, a su vez cada eje puede ser de llantas sencillas, dobles o mixtos. (Vias, 2013)

Tabla 22. Calculo del Transito promedio semanal. Fuente: Elaboración propia

Se obtiene entonces un N teniendo presente el calculo del Factor Camion como se muestra

en la tabla 23.

Tabla 23. Calculo del Factor Camion. Fuente: Elaboración propia

tipo de

vehículo

F.E U del

cauca FC SUMATORIA FC TOTAL

C2 pequeño 1,14 12,16

81,52 1,32 C2 Grande 3,44 10,58

C3 - C4 5,43 7,88

C5 4,40 4,40

C6 4,72 4,72

P600 - P900 0,76 41,78

Para el calculo del factor camion se tuvo en cuenta los factores equivalentes de la

Universidad del Cauca

Tabla 24. Factor equivalente Universidad del Cauca. Fuente: Universidad del Cauca.

TIPO Fc

C2 pequeño 1,14

C2 grande 3,44

C3 3,76

C2-S1 3,37

C4 6,73

C3-S1 2,22

C2-S2 3,42

C3-S2 4,40

C3-S3 4,72

Bus P 600 0,40

Bus P 900 1,00

Buseta 0,05

De tal forma obtenemos el N ejes. A partir de la siguiente formula

Tabla 25. Resultados del N ejes equivalentes. Fuente: Elaboración propia

N 173104

TPDS 126

A 49,03

B 50,00

r 3%

n 10

Fc 1,32

CATEGORÍA DE VIA TPD < 1000 III

DESIGNACION DE RANGOS DE TRANSITO 500000<=N< 1000000 T1

debido a que el "N" es inferior a 500000 se toma N=500000 para efectos

academicos y poder aplicar el metodo TMA .

13.4. Clima

Se determina el promedio anual de la temperatura y precipitación para el municipio de

Salgar Antioquia.

Tabla 26. Temperatura Salgar.

De la anterior tabla se promedia una temperatura de 22º C anual y una precipitación de

1216 mm

13.5. wMMAT

Se calcula el wMAT mediante la temperatura para cda mez haciendo uso de la siguiente

grafica.

Imagen 49. Grafico wMMAT.. Fuente: Elaboración propia.

Tabla 27. Calculo wMMTA Salgar Antioquia. Fuente: Elaboración propia

w-MMAT Salgar Antioquia

mes ºC MMAT Factor de ponderación

enero 23 23 1,6

febrero 22 22 1,4

marzo 22 22 1,4

Abril 22 22 1,4

mayo 21 21 1,2

junio 22 22 1,2

julio 23 23 1,6

agosto 23 23 1,6

septiembre 23 23 1,6

octubre 22 22 1,4

noviembre 21 21 1,2

diciembre 22 22 1,4

factor de ponderación total 17

w-MMAT Salgar Antioquia

mes ºC MMAT Factor de ponderación

factor de ponderación promedio 1,4

w-MMAT (º) 22

Precipitación promedio anual

(mm) 1216,0

13.6. Parametros para el dimensionamiento

w-MMAT (°C): 22

precipitacion media anual (mm/año): 1216

CBR de diseño (%): 4,1

periodo de diseño (años): 10

Transito equivalente (N): 500000

TPD: 126

13.7. Determinación de la estructura de pavimento

Imagen 50. Opciones de estructura de pavimento mediante las Cartas de diseño.. Fuente: (Vias, 2013)

Tabla 28. Datos generales resultado de las cartas de diseño. .

DATOS GENERALES

Carta 4

TMAP 22º

MR 41

Transito t1

Se tienen 3 opciones de diseño para la estructura en estudio, de la cual determinamos mas

conveniente la opción 3, dado que la estructura de pavimento es la menor y en un aspecto

global que involucra el trafico no amerita una estrucra mas profunda.

Imagen 51. Opcion de estructura de pavimento. Fuente: Elaboración propia.

VII. CONCLUSIONES

Para planear y ejecutar un proyecto de este tipo es necesario realizar varios ensayos

de acuerdo a las necesidades y a la normatividad, con el fin de obtener resultados

adecuados.

De todos los ensayos que se realizaron, el SPT es el que brinda mayor información

de las condiciones reales del terreno a profundidades en las que se ejecutarán las

obras.

Para estabilizar los taludes se utilizó un software especializado, Slide es una de las

aplicaciones más potentes y flexibles del mercado para la modelización geotécnica,

que permite calcular los factores de seguridad exigidos por las normas vigentes de

construcción. Se diseñaron las obras de contención y estabilidad necesarias para las

condiciones geotécnicas del proyecto, hasta lograr la correcta ejecución de las labores

de estabilización.

Se determinaron las características geológicas de la región y los factores

fisicomecanicos de los suelos.

Los parámetros de clima y precipitaciones del área de influencia del proyecto fueron

necesarios, ya que estos determinan en gran medida la durabilidad de las estructuras

del pavimento y obras complementarias como por ejemplo los drenajes.

El diseño del pavimento se realizó como ejercicio académico, de tal manera que

cumpliera con las especificaciones técnicas, pero en realidad el bajo aforo vehicular

encontrado indica que, para satisfacer las necesidades de la población, desde el

análisis costo beneficio solo se requería el trazado de la vía sin la carpeta asfáltica.

Se profundizaron, precisaron y aclararon muchos de los conceptos vistos durante la

carrera universitaria, en temas como geotecnia, estructuras de contención,

estabilización de taludes, drenajes y diseño de pavimentos al aplicarlos durante la

realización de un proyecto real.

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