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6.14 ESTUDIO DE LOS SUELOS Y RECOMENDACIONES DE CIMENTACIÓN PARA LAS ESTACIONES DEL SISTEMA DE TRANSMILENIO (TRAMO 1)

Teniendo en cuenta que las estaciones son livianas con carga por apoyo con un continuo de 3.11 a 3.69 t/m2, se evaluara la estratigrafía de cada sitio con la información de los sondeos realizados y sus respectivas propiedades físicas y mecánicas, de esta forma inicialmente se analizara la conveniencia de Cimentación superficial, pero sí; por cota de cimentación, o, capacidad portante o deformaciones excesivas no es aceptable se recurrirá a un mejoramiento de suelos mediante un recebo cemento, ahora, si por espesor y /o profundidad de las excavaciones no es factible este último sistema de cimentación se recurrirá a la cimentación profunda mediante pilotes.

De esta forma en el anexo B estarán todos los perfiles estratigráficos construidos a partir de la información de campo y los ensayos de laboratorio, de igual manera el cuadro resumen donde se encontrara escrito los valores hallados de cada una de las propiedades, Humedad natural, Limites de consistencia, Gradaciones, Pesos unitarios Resistencia al corte no drenada, parámetros de intercepto de cohesión y ángulo interno de resistencia de los ensayos de Corte Directo, al igual que los parámetros de consolidación como son el coeficiente de Recompresión, el de compresión, relación de vacíos, e índices calculados como posible expansión, humedad de equilibrio, Velocidad de Corte.

En el Anexo C se encontrara todos los soportes de los cálculos como: cálculo de los parámetros del suelo a partir del ensayo de penetración estándar SPT, Capacidad Portante, análisis de asentamientos, Coeficiente de reacción del terreno y evaluación de licuación.

6.14.1 Estación uno.

6.14.1.1 Localización:

La estación servirá de portal inicial y realizara las funciones de punto de arribo y despacho del sistema de la Troncal Boyacá de Transmilenio.

Estudios y diseños para la adecuación al sistema Transmilenio de la Troncal Boyacá desde Yomasa hasta la Avenida San José y Avenida San

José entre Avenida Boyacá y Autopista Norte, en Bogotá D.C.

COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1

Página 133 ESTUDIOS Y DISEÑOS

Figura 6- 31 Vista aérea localización

Fuente: Diseño geométrico y fotografía aérea IDU, Fotografía google

Figura 6- 32 Vista panorámica donde se construirá


Localización por abscisas del proyecto: k0+060 al k0+197 Dirección: Av. Carrera 1 Localización geológica: Complejo de conos. Localización Morfológica: Pie de Monte. Localización geotécnica: Deposito de Ladera: Localización Sísmica: Cerros. Vía cercana: Transversal 2ª



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6.14.1.2 Descripción de la estructura:

La estructura de la estación estará a nivel con paso peatonal a nivel entre las cuatro plataformas y área de espacio publico

6.14.1.3 Características del depósito de suelo:

El perfil estratigráfico de diseño fue construido a partir de los sondeos No S1, S2, SR1, SR2 barrenos; BM1, B1, detalle del perfil se encuentra en al anexo Excel B.1., donde se puede apreciar gráficamente la estratigrafía y los parámetros físico mecánicos de los diferentes estratos hallados, localización de los sondeos se puede apreciar en el plano del anexo A. 8.

Habiendo realizado la exploración donde se detectaron los contactos entre estratos o cotas a los cuales el perfil cambia y partir de los cuales se realizó un muestreo a fin de determinar propiedades físicas y mecánicas de cada uno de ellos, a continuación se presenta el perfil de diseño el cual fue construido con la información de los sondeos realizados y a partir de los resultados de los ensayos de laboratorio que se encuentran en el anexo B1, se proyectan las tendencias y valores de entorno de los cuales se utiliza para hallar la capacidad portante y análisis de la deformación; Deformaciones elásticas y asentamientos por consolidación primaria.

Figura 6- 33 Características del depósito de suelo

PROFUNDIDAD (m)

NF

DESCRIPCIÓN

PARÁMETRO

VALOR

0.00-1.50 Relleno y/o coluvión gravas mayores a 1/2" pulgada duras en matriz limosa café, densidad y consistencia media, humedad media

1.50 - 2.50

Arcilla habana limosa, densidad y consistencia alta, plasticidad media,

humedad baja

Clasificación USC MH A ML CL Limite liquido % 35-81

Humedad natural % 12-42 Limite plástico % 19-24 Índice Plástico % 16-54

Índice de consistencia 1.44 Peso Unitario Total t/m3

1.51-1.79 Resistencia al corte no drenada

t/m2. 2.42-53.2

Expansión t/m2 3-42.5

Humedad de Equilibrio % 21-42

2.50 - 15.00

Arcillolita gris habana, poco diaclasada a sana, dureza media, consistencia alta,

masiva.

Clasificación USC ARCILLOLITA Limite liquido % 69-128

Humedad natural % 18-32 Limite plástico % 21-53 Índice Plástico % 44-65

Índice de consistencia MAYOR A 1.0 Peso Unitario Total t/m3


t/m2. 9.48-35.9

Expansión t/m2 22-25

Humedad de Equilibrio % 41-58 Fuente: DTD - IDU.



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6.14.1.4 Capacidad Portante y Asentamientos:

El tipo de estructura a cimentar se considera liviana con una carga por metro de 7.38 t o 3.69 t por apoyo y teniendo en cuenta el tipo de suelo de apoyo correspondiente a una arcilla de consistencia alta hasta una profundidad de 2.50, subyacida por una Arcillolita de alta consistencia, así la cimentación más indicada seria la superficial, de esta forma aplicando la ecuación general de capacidad portante y cumpliendo con la norma NSR-10 y decretos 523 de 2010. Los soportes de los cálculos se hallan en el anexo C.1.

Esfuerzo a transferir por metro lineal: 6.39 t/ml Cota cimentación: Teniendo en cuenta que superficialmente existen rellenos y solo hasta los

1.50 m aparece el terreno natural la cota recomendable es a los: 1.50 m Capacidad portante de trabajo: El suelo de cimentación a esta profundidad es una arcilla por

lo cual el análisis se realizó en condición =0.0, así el valor promedio a utilizar en lo cálculos es de: 23 t/m2.

Tabla 6- 17 Capacidad Portante estación 1

ANCHO CIMIENTO

Cimiento B/L 1 2 4 8 16 20

Continuo 0 24.83 22.50 20.55 19.36 18.73 18.60

0.25 26.02 23.58 21.53 20.28 19.62 19.49

Rectangular 0.5 27.21 24.66 22.51 21.20 20.51 20.37

0.75 28.41 25.73 23.49 22.12 21.40 21.25

Cuadrado 1 29.60 26.81 24.47 23.04 22.29 22.13

Fuente: DTD - IDU.

Figura 6- 34 Capacidad Portante estación 1

Fuente: DTD - IDU.



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CAPACIDAD PORTANTE

32,00 30,00 28,00 26,00 24,00 22,00 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00

0 5 10 15 20 25

ANCHO CIMIENTO

B/L=0.0 B/L=0.25 B/L=0.5 B/L=0.75 B/L=1.0

CA

PC

IDA

D P

OR

TA

NT

E t

/m2

CIMIENTO CONTINUO B/L=0,0

0,05

0,045

0,04

0,035

0,03

0,025

0,02

0,015

0,01

0,005

0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

CARGA T.B=1.0 m B=2.0 m B=4.0 m

Asentamientos probables por consolidación primaria: menor a 3 mm, los cuales al ser comparados con los permisibles según la Tabla H.4.9-1 Valores máximos de asentamientos diferenciales calculados, expresados en función de la distancia entre apoyos o columnas, literal (d) Edificaciones en estructura metálica, sin acabados susceptibles de dañarse con asentamientos menores=L/160 pero no debe sobrepasar lo L/250, si tomamos L= 5 el ancho de la estación se tendría 0.031 m o 31 mm por lo cual está dentro de los limites exigidos.

Tabla 6- 18 Asentamientos estación 1

ESFUERZO t/m2

ANCHO =1

ANCHO=2

ANCHO =4

B/L= 0.0 0.5 1 0 0.5 1 0 0.5 1

2 0.0060 0.0052 0.0042 0.0098 0.0082 0.0068 0.0135 0.0112 0.0100

4 0.0110 0.0095 0.0078 0.0180 0.0149 0.0124 0.0247 0.0204 0.0183

8 0.0191 0.0164 0.0137 0.0313 0.0257 0.0215 0.0432 0.0355 0.0317

Fuente: DTD - IDU.

Figura 6- 35 Asentamientos estación 1 – Cimiento Continuo

Fuente: DTD - IDU.



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AS

EN

TAM

IEN

TO

S m

.

CIMIENTO B/L=0,5

0,04

0,035

0,03

0,025

0,02 0,015

0,01

0,005

0 0 50 100 150 200 250 300

B=1.0 m B=2.0 m B=4.0 m CARGA t.

Figura 6- 36 Asentamientos estación 1 – Cimiento B/L = 0,5

Fuente: DTD - IDU.

Figura 6- 37 Asentamientos estación 1 – Cimiento Cuadrado B/L = 1,0

Fuente: DTD - IDU.

Coeficiente de reacción del terreno: 30000 KN



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CIMIENTO CUDRADO B/L=1,0

0,035

0,03

0,025

0,02

0,015

0,01

0,005

0

0 20 40 60 80 100 120

B=1.0 m B=2.0 m B=4.0 m

140

CARGA t.

AS

EN

TAM

IEN

TOS

m.

AS

EN

TAM

IEN

TO

S m

.

6.14.1.5 Evacuación de licuación:

Para que se presente dicho evento es necesario:

Arena uniformes sin material más fino como; limos y/o arcillas Un nivel freático a nivel o con presión hacia la superficie.

De estos parámetros presentados en este sitio no se cumplen pero tomando la metodología de Seed & Idriss la cual se realiza a partir del ensayo de SPT en el cual se halla el valor de N corregido, valor de Angulo interno y módulos de deformación, cálculos se hallan en al anexo C se tiene:

Tabla 6- 19 Evaluación de Licuación Estación 1

Zo N/Golpes Cn Nd Ht u ' ' 't av/’ nivel freático promedio o en el sondeo 1000

2 27,72 1,337 37,07 1,834 3,668 0 3,668 20 23,67 0,019

3 29,32 1,198 35,13 1,854 5,561 0 5,561 20 25,56 0,027

4 30,92 1,098 33,96 1,874 7,494 0 7,494 20 27,49 0,034

5 32,52 1,02 33,17 1,893 9,467 0 9,467 20 29,47 0,04

6 34,12 0,956 32,61 1,913 11,48 0 11,48 20 31,48 0,045

8 37,32 0,853 31,82 1,953 15,62 0 15,62 20 35,62 0,054 10 40,52 0,771 31,25 1,992 19,92 0 19,92 20 39,92 0,062

Fuente: DTD - IDU.

Figura 6- 38 Diagrama Evaluación de licuación estación 1

Fuente: DTD - IDU.




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Por lo cual se descarta dicho evento.

6.14.1.6 Conclusiones y Recomendaciones:

El deposito sobre el cual se cimentara la estructura varia con la profundidad así, para el caso de la estación el suelo de fundación hallado a 1.50 m corresponde a una arcilla de consistencia media a alta producto de la meteorización de la roca parental correspondiente a la Arcillolita.

La cimentación para la estación será una el apoyada a los 1.50 m en la arcilla de consistencia alta.

Con relación a la actividad volumétrica se obtuvo mediante la ecuación de actividad de Skempton un valor que oscila entre 0.16 a 3.66 que tiene relación con los valores de expansión mediante ecuación de regresión dando valores de 3 a 45.0 t/m2 como valores medios

Si se observa la Humedad de equilibrio que tiene un valor entre 3.6 a 58.7 % esta se halla menor a superior a la humedad natural, por lo que se esperaría algunos cambios de volumen si el material perdiera humedad durante el proceso constructivo, por lo cual se recomienda un programa eficiente de esta etapa.

Teniendo en cuenta que el depósito en su granulometría tiene un pasa tamiz 200 mayor al 50 % lo cual hace que prime la fase final que en este caso es limo arcillosa, así su comportamiento más crítico será en condición de igual a cero por lo cual el parámetro que se toma es la resistencia al corte no Drenada, ósea Cu, que para el caso del área de influencia de la cimentación a profundidad varía entre 3.8 a 25.0 t/m2, de esta forma se toma un valor de 10 t/m2.

Con el valor de resistencia de 10 t/m2 y una cota de cimentación de 1.50 m la capacidad portante da un valor que varía entre 18 a 29 t/m2, pero dado que estructuralmente se exige un cimiento continuo a lo largo y bajo la estación estos valores se reducen de 18 a 24 t/m2.

Con relación a las deformaciones que se producen al intervenir el depósito de suelo las cuales se pueden determinar de forma aproximada de acuerdo a la etapa de la construcción se puede ver:

o Etapa de excavación; se producen alivios de carga y por lo tanto un rebote o expansión

en el rango elástico de 1x10-5 m, para excavación total o Etapa de construcción; consolidación del terreno por colocación de la carga directamente

en el terreno da un valor de 7x10-5 m. o Asentamientos por consolidación primaria, da un valor cercano a los 1.0 cm, que es menor

al especificado según “H.4.9.2 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS TOTALES — Los asentamientos totales calculados a 20 años se deben limitar a los siguientes valores: (a) Para construcciones aisladas 30 cm, siempre y cuando no se afecten la funcionalidad de conducciones de servicios y accesos a la construcción. (b) Para construcciones entre medianeros 15 cm, siempre y cuando no se afecten las construcciones e instalaciones vecinas.” , y H.4.9.3 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES, tabla H.4.9-1 Valores máximos de asentamientos diferenciales



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calculados, expresados en función de la distancia entre apoyos o columnas, (d) Edificaciones en estructura metálica, sin acabados susceptibles de dañarse con asentamientos menores: L/160 lo cual corresponde a 3.4 cm, pero dado que esta sobre un mejoramiento estos no se esperan.

Adicionalmente se halló el valor de la velocidad de corte a partir de regresiones que tienen en

cuenta le ensayo de SPT, dando un valor que oscila entre 164 a 235 m/s2. Valores que indicarían un perfil de suelo tipo D, pero dado el decreto 523 deberá asumir el espectro correspondiente al sector ya descrito.

Reutilización de materiales; La capa vegetal que sea necesario remover se debe conservar en un vivero donde se mantenga a fin de ser utilizada posteriormente en cubrimientos de áreas desprovistas de esta. Los materiales de excavación que básicamente son limos arcillosos algo orgánicos se pueden utilizar para áreas de relleno dentro del separador.

6.14.2 Estación número dos. (Tramo 1)


La estación dos estará frente a las vías transversal 3 h y transversal 3c bis

Figura 6- 39 Vista aérea del área donde se construirá la estación.

Figura 6- 40 Panorámica sitio de construcción de la estación

Fuente: Diseño geométrico y fotografía aérea IDU, Fotografía propia

Localización por abscisas del proyecto: K1+675 al k2+020 Dirección: Tv 3C Localización geológica: Complejo de Conos. Localización Morfológica: Pie de Monte. Localización geotécnica: Pie de Monte c: Localización Sísmica: Depósito de Ladera.



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6.14.2.2 Descripción de las estructuras:

La estación será construida como portal y enlace con el portal de Usme y constara de tres sectores:

Un área administrativa en un solo piso y a nivel del anden Sector del deprimido en el área media de la estación Otro sector de la estación a nivel del andén.

Área administrativa:

Esta estructura de una longitud de 39.60 y ancho 9.50 m estará a nivel y tendrá un sistema estructural de vigas y columnas, estimándose el peso por metro lineal de 14 t/ml.

Sector del área deprimida de servicios:

Constará con área central a dos niveles el superior el de embarque y desembarque de pasajeros con un ancho promedio de 20.99 m y una longitud variable de 50 a 55 m a una cota de -6.50 m de paso y servicios. Se comunicara con las áreas laterales de espacio público mediante dos pasos subterráneos que pasaran por debajo de las vías mixtas de la Avenida Boyacá en este punto.

Figura 6- 41 Planta total de la estación con áreas a nivel 0.00 m., y cuerpo central a -6.35 m

Fuente: Grupo de diseño de espacio público IDU.



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Figura 6- 42 Vista de la planta de la estación y los box coulvert de acceso (Fuente grupo de espacio público)


Figura 6- 43 Planta central deprimido cota a 2599.19 m o -6.35 m de la superficie




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Figura 6- 44 Sección transversal Corte 1-1


Figura 6- 45 Sección transversal corte 2-2 estación con Box Coulvert de acceso




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Figura 6- 46 Esquema de la sección transversal sector central


Figura 6- 47 Esquema de la sección transversal sector central


Figura 6- 48 Isométrico sector central




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Figura 6- 49 Isométrico sector central


Figura 6- 50 Isométrico sector central y box coulvert.




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Figura 6- 51 Isométrico sector central y box coulvert de acceso


Figura 6- 52 Isométrico sector central y box coulvert de acceso con caseta de ingreso




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Figura 6- 53 Isométrico sector central vistas de los dos niveles y box Coulvert de acceso


Cargas a transmitir al suelo de cimentación por metro de longitud sector del deprimido:

Tabla 6- 20 Evaluación de cargas estación 2

Estructura Peso unitario t/m2

Carga t

Cubierta 0,4 22 8,8 8,8

Rellenos 2,2 1,8 15 59,4 59,4

Placa estación superior 0,3 2,4 15 10,8 10,8

Estructura pavimento 1,2 1,8 7 15,12

Estructura pavimento 2,2 1,8 7 27,72 Estructura pavimento 1 1,8 3 5,4

Eje articulado 12,5

Eje alimentador 11,5 Carga viva occidental 0,5 6,11 3,055

Carga viva oriental 0,5 8,11 4,055 Carga viva inferior 0,5 31,43 15,715 7,8575 7,8575

117,5325 135,5325 Box coulvert 4,9 4 0,35 8,232 8,232

31,43 2 0,35 26,4012 26,4012 152,1657 170,1657

Total 322,3314 t Esfuerzo neto a suelo de

cimentación t/m2 10.25

Fuente: DTD - IDU.



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Área a nivel con una longitud de 300 m y ancho promedio de 11 m., la cual transmitirá al suelo de cimentación unas 10 toneladas en el apoyo central, las otras cargas de placa de piso se trasmitirán directamente al suelo.

6.14.2.3 Características del depósito de suelo

El perfil estratigráfico de diseño fue construido a partir de los sondeos No S3, SR15, SR16, SN54, SN55, SN56, SN57, y barrenos; B3, detalle del perfil se encuentra en al anexo Excel No B.2. donde se puede apreciar gráficamente la estratigrafía y los parámetros fisicomecanicos de los diferentes estratos hallados, detalles de su ubicación en el plano de localización de exploración anexo A.8.

Habiendo realizado la exploración donde se detectaron los contactos entre estratos o cotas a los cuales el perfil cambia y partir de los cuales se realizó un muestreo a fin de determinar propiedades físicas y mecánicas de cada uno de ellos, a continuación se presenta el perfil de diseño el cual fue construido con la información de los sondeos realizados y a partir de los resultados de los ensayos se proyectan las tendencias y valores de entorno de los cuales se utiliza para hallar la capacidad portante y análisis de la deformación; Deformaciones elásticas y asentamientos por consolidación primaria.

Características del depósito de suelo

Figura 6- 54 Características del depósito de suelo

PROFUNDIDAD (m)

NF

DESCRIPCIÓN

PARÁMETRO

VALOR

0.00-9.00

Limo arcillo arenoso habano a gris, densidad y

consistencia media, humedad baja y/o Arcilla limosa

habana, consistencia alta, humedad y plasticidad baja

Clasificación USC ML lentes de CL Limite liquido % 34-53 Humedad natural % 1.2-37.8 Limite plástico % 19-32 lentes que

no tienen plasticidad

Índice Plástico % 12-27 Índice de consistencia 0.46-1.8 Peso Unitario Total t/m3

1.621-2.399 Resistencia al corte no drenada t/m2.

2.7-34

Expansión t/m2

Humedad de Equilibrio %

9.00-10.00

Arena limosa habana, de grano fino, consolidadas,

densidad y consistencia alta, humedad baja y/o Arcillolita habana, de textura fina, y

arcilla habana consolidada, densidad y consistencia alta, humedad y plasticidad baja

Clasificación USC ML lentes de CL Limite liquido % 34-53 Humedad natural % 1.2-37.8 Limite plástico % 19-32 lentes que

no tienen plasticidad

Índice Plástico % 12-27 Índice de consistencia 0.46-1.8 Peso Unitario Total t/m3

1.621-2.399 Resistencia al corte no drenada t/m2.

2.7-34

Expansión t/m2 1.5-8.5

Humedad de Equilibrio % 3.6-28

Fuente: DTD - IDU.



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Cimentación Área administrativa y área de la estación que queda a superficie sin deprimido

El tipo de estructura a cimentar se considera liviana con una carga por metro de 7.38 t o 3.69 t por apoyo y teniendo en cuenta el tipo de suelo de apoyo correspondiente a una Limo arcillo arenoso habano a gris, densidad y consistencia media, humedad baja y/o Arcilla limosa habana, consistencia alta, humedad y plasticidad baja hasta una profundidad de 9.00 m., subyacida por una Arcillolita de alta consistencia, así la cimentación más indicada seria la superficial, de esta forma aplicando la ecuación general de capacidad portante y cumpliendo con la norma NSR-10 y decretos 523 de 2010. Los soportes de los cálculos se hallan en el anexo C. 1.

6.14.2.4 Capacidad portante.

De acuerdo a la ecuación general de capacidad portante: ��′� = � ∗ � � � + � ∗ ��


ANCHO CIMIENTO

Cimiento B/L 1 2 4 8 16 20 Continuo 0 24.79 22.46 20.51 19.32 18.69 18.57

0.25 25.98 23.54 21.49 20.24 19.58 19.45

Rectangular 0.5 27.18 24.62 22.47 21.16 20.47 20.33

0.75 28.37 25.70 23.45 22.09 21.36 21.21 Cuadrado 1 29.56 26.77 24.43 23.01 22.25 22.10

Fuente: DTD - IDU.


Fuente: DTD - IDU.



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CAPACIDAD PORTANTE t/m2

35,00

30,00

25,00

20,00

15,00

10,00

5,00

0 5 10 15 20 25

B/L=0.0 B/L=0.25 B/L=0.50 B/L=0.75 B/L=1.0 ANCHO CIMIENTO m.

CA

PA

CID

AD

PO

RT

AN

TE

t/

m2

De acuerdo a los cálculos hechos los cuales se pueden ver en el anexo, se tiene:

Carga por metro aplicado a la cubierta: 8.8 t Cota cimentación: Teniendo en cuenta que superficialmente existen rellenos y solo hasta los

1.50 m aparece el terreno natural la cota recomendable es a los: 1.50 m, a partir de esta profundidad los parámetros que gobernarían el comportamiento mecánico del suelo de cimentación correspondiente a un Limo arcillo arenoso habano a gris, densidad y consistencia media, humedad baja y/o Arcilla limosa habana, consistencia alta, humedad y plasticidad baja serían los no drenados o condición =0.0 por lo cual los parámetros serian:

Peso unitario promedio 1.842 t/m3. Resistencia a la compresión inconfinada o Cu = 10 t/m2.

Capacidad Portante: El valor promedio a utilizar en lo cálculos es de: 23 t/m2. Tipo de cimentación: zapatas aisladas arriostradas con vigas de contrapeso.

6.14.2.5 Deformaciones.

Levantamiento elástico por remoción del material: 1.6X10E-4 m Asentamiento inmediato: 8.1X10E-6 m Consolidación primaria: Teniendo en cuenta que los materiales son de consistencia media a

alta, los asentamientos esperados si se cimentara directamente en el suelo serian cercanos a 2.0 cm que es menor al especificado según “H.4.9.2 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS TOTALES — Los asentamientos totales calculados a 20 años se deben limitar a los siguientes valores: (a) Para construcciones aisladas 30 cm, siempre y cuando no se afecten la funcionalidad de conducciones de servicios y accesos a la construcción. (b) Para construcciones entre medianeros 15 cm, siempre y cuando no se afecten las construcciones e instalaciones vecinas.” , y H.4.9.3 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES, tabla H.4.9-1 Valores máximos de asentamientos diferenciales calculados, expresados en función de la distancia entre apoyos o columnas, (d) Edificaciones en estructura metálica, sin acabados susceptibles de dañarse con asentamientos menores: L/160 lo cual corresponde a 3.4 cm, pero dado que esta sobre un mejoramiento estos no se esperan.


Esfuerzo ANCHO =1 ANCHO=2 ANCHO =4

t/m2 B/L= 0.0 0.5 1 0 0.5 1 0 0.5 1

2 0.008 0.007 0.005 0.021 0.013 0.010 0.040 0.025 0.020

0.020 0.015 0.012 0.010 0.039 0.024 0.019 0.073 0.045 0.037

0.037 0.027 0.021 0.018 0.068 0.042 0.033 0.128 0.078 0.064

Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


ASENTAMIENTO CIMIENTO CONTINUO B/L=0 0,14

0,12

0,1

0,08

0,06

0,04

0,02

0 0 10 20 30 40

B=1.0 m B=2.0 m B=4.0 m Carga Toneladas

Asentamiento cimiento cuadrado B/L=1,0

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0

0 50

100 150 B=4.0 m

Carga toneladas

Asentamiento Cimiento rectangular B/L=0,5 0,09

0,08

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0 0 50 100 150 200 250 300

B=1.0 m B=2.0 m B=4.0Cmarga toneladas

Figura 6- 56 Asentamientos estación 2

Fuente: DTD - IDU.




COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


Ase

ntam

ient

o m

. A

sen

tam

ien

to m

. A

sent

amie

nto

m.

6.14.2.6 Parámetros del suelo de cimentación.

El sector deprimido estará a -6.35 m de la superficie, a esta profundidad los parámetros serian

Cota cimentación: -7.0 m. Peso unitario promedio 1.842 t/m3. Resistencia a la compresión inconfinada o Cu = 10 t/m2


De acuerdo a la ecuación general de capacidad portante: �′� = � ∗ � � � + � ∗ ��

Capacidad portante de trabajo: 32 t/m2

Tabla 6- 23 Capacidad Portante

ANCHO CIMIENTO Cimiento B/L 1 2 4 8 16 20 Continuo 0 31.22 30.29 28.64 26.36 24.26 23.74

0.25 32.57 31.59 29.86 27.46 25.26 24.71 Rectangular 0.5 33.92 32.89 31.07 28.56 26.25 25.68

0.75 35.26 34.19 32.29 29.67 27.25 26.65 Cuadrado 1 36.61 35.49 33.51 30.77 28.25 27.63

Fuente: DTD - IDU.

Figura 6- 57 Capacidad Portante

Fuente: DTD - IDU.

6.14.2.8 Deformaciones.

Levantamiento elástico por remoción del material: 9X10E-5 m. Asentamiento inmediato: 2.3X10E-5 m



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


40 CAPACIDAD PORTANTE t/m2

35

30

25

20

0 5 B/L=0.0

10 B/L=0.25

15 20 25 B/L=0.50 Ancho cimiento m. C

ap

aci

da

d p

ort

an

te t

/m2


0,04

0,02

0

0 10 20 30 Carga Toneladas40


0,025

0,02

0,015

0,01

0,005

0

0 50 100 150 200 250 300 Carga toneladas

0,03 Asentamiento cimiento cuadrado B/L=1,0

0,02

0,01

0

0 20 40 100 120 140

6.14.2.9 Asentamientos.

Tabla 6- 24 Asentamientos

Esfuerzo ANCHO =1 ANCHO=2 ANCHO =4 t/m2 B/L= 0.0 0.5 1 0 0.5 1 0 0.5 1

2 0.002 0.002 0.002 0.006 0.004 0.003 0.013 0.007 0.006 4 0.005 0.004 0.003 0.012 0.008 0.006 0.026 0.014 0.011 8 0.009 0.007 0.006 0.022 0.014 0.011 0.050 0.026 0.021

Fuente: DTD - IDU.

Figura 6- 58 Asentamientos

Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


Ase

nta

mie

nto

m.

Ase

nta

mie

nto

m.

Ase

nta

mie

nto

m.

Teniendo en cuenta que los materiales son de consistencia media a alta, los asentamientos por consolidación primaria esperados si se cimentara directamente en el suelo serian cercanos a 0.015 m. los cuales al ser comparados con los permisibles según la Tabla H.4.9-1 Valores máximos de asentamientos diferenciales calculados, expresados en función de la distancia entre apoyos o columnas, literal (d) Edificaciones en estructura metálica, sin acabados susceptibles de dañarse con asentamientos menores=L/160 pero no debe sobrepasar lo L/250, si tomamos L= 5 el ancho de la estación se tendría 0.031 m o 31 mm está dentro de los limites exigidos.


6.14.2.10 Análisis estabilidad del área deprimida y Box Coulvert de paso peatonal.

Parámetros geomecánicos para modelación.

o Ka = 0.7265 o Ht = 1.85 t/m2

o Cu = 10 t/m2

o Angulo interno de resistencia: 29º o Capacidad portante = 30 t/m2

Modelación: El modelo a analizar corresponde a:

Figura 6- 59 Talud de estación sin soporte Figura 6- 60 Talud con muro de contención

Fuente: DTD - IDU. Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


Figura 6- 61 Con carga de buses articulados y/o biarticulados, y muro de

contención

Figura 6- 62 Con carga de la estructura, y muro de contención

Fuente: DTD - IDU. Fuente: DTD - IDU.

El Box Coulvert lateralmente estará con muro de contención los cuales deberán ser diseñados con los siguientes parámetros

Coeficiente de tierras activo Ko: Teniendo en cuenta que el ángulo interno de resistencia vario entre los 27º a los 39º se toma un valor correspondiente a la parte superficial entre los 0.000 a los 6.0 que es donde el muro estar implantado así el valor es de 31º lo que da un Ko= 0.515.

Coeficiente de tierras activo Ka: Con el valor ya mencionado del ángulo el valor es de Ka= 0.34

Peso unitario total: 1.85 t/m3

Capacidad portante = 31 t/m2 a 7 m de profundidad. Angulo interno de resistencia: 29º

6.14.2.11 Etapas de construcción de la estación.

Deprimido de la estación: El proceso de excavación del área deprimida deberá ser por etapas así:

Figura 6- 63 Etapas Proceso Constructivo estación 2

ETAPA DESCRIPCIÓN GRAFICA OBSERVACIÓN

1

Se recomienda se construya provisionalmente sobre el separador las calzadas mixtas mientras se construyen

los Box Coulvert: -Calzada Oriental entre la abscisa

topográfica K2+220 al k2+300 -Calzada occidental desde la k2+190 a

k2+280



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1



2

PLANTA DEL BOX COULVERT CALZADA

ORIENTAL

PLANTA DEL BOX COULVERT CALZADA OCCIDENTAL

CONSTRUIR LOS BOX COULVERT CON PREFABRICADOS PARA EVITAR TRAUMATISMOS DE LARGO TIEMPO AL FLUJO VEHICULAR

3

RESTITUCIÓN DE LAS CALZADAS MIXTAS

4

Construcción de pilotes de control del talud contra la calzada oriental, cada

metro, para asegurar la estabilidad de la banca existente.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1



En el costado occidental se excavara

dejando una berma de 2.0 m, a media altura, en esta parte el separador central es bastante amplio y quedaría un ancho

de 10 m y allí no se requiere apuntalamiento, se sabe que los dos con cincuenta metros de arenas limosas y/o arcillosas pueden caer pero se puede

retirar almacenando o acumulando este material para luego restituirlo luego de

construir los muros.

sin carga FS = 1.506

3

Con paso del eje de un camión da una FS de 1.081



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1



Mejoramiento del área de trabajo mediante una capa de recebo, área de

color habano

4

Área verde a excavar dejando una berma de 3.0 m contra calzada oriental y ángulo

5 de 70º con la horizontal

Teniendo los vehículos de carga a partir

6 del segundo carril el factor de seguridad mínimo da un valor de 1.158



ESTUDIOS Y DISEÑOS

COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1

Página 159


se avanza con las excavaciones y se construye los muros, F. S:1.118

se avanza sobre el sector oriental dejando talud de 70º grados en tal caso el tráfico de carga solo puede pasar por la 1 y 2

calzada Se construye los muros perimetrales de la

parte occidental y lateral.

Al pasar carga en la segunda calzada el factor de seguridad se reduce a 0.873,

por lo cual se deberá guiar los vehículos de carga por la calzada lenta

exclusivamente.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1



Al transitar la carga por la parte de la mixta lenta el factor tiene un valor de FS:

1.188

7

Realización excavación faltante y construcción de muros de contención,

vista en azul.

8

Terminación de excavaciones y construcción de muros laterales y

tabiques internos para poder construir la placa aérea.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1



9

Estabilidad global del sistema con muro y placa de fondo construida

Fuente: DTD - IDU.

6.14.2.12 Evaluación de Licuación.





Zo N/Golpes Cn Nd Ht u ' ' 't av/

nivel freático promedio o en el sondeo 1000

2 14,52 1,318 19,13 1,942 3,884 0 3,884 20 23,88 0,02

3 23,03 1,183 27,23 1,942 5,825 0 5,825 20 25,82 0,028

4 31,54 1,086 34,27 1,941 7,765 0 7,765 20 27,77 0,035

5 40,05 1,012 40,53 1,941 9,706 0 9,706 20 29,71 0,04

6 48,57 0,951 46,18 1,941 11,65 0 11,65 20 31,65 0,045

8 65,59 0,855 56,06 1,94 15,52 0 15,52 20 35,52 0,054

10 82,62 0,78 64,46 1,94 19,4 0 19,4 20 39,4 0,061

Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


Figura 6- 64 Evaluación de licuación estación 2

Fuente: DTD - IDU.

Con el anterior resultado se conforma la teoría y se descarta problemas de licuación.


El deposito que servirá de soporte a la cimentación corresponde a un limo arcillo arenosos con ocasionales lentes arenosos, propio de materiales coluviales y/o aluviales, con una variación del límite liquido entre valores de cero en lentes arenosos a valores de 47 % en el limo arcilloso y/o arcilla limosa, en tanto que el limite plástico se halla en un entorno dado por los limites superior e inferior de 32% a 0%. De igual manera los resultados de los ensayos de humedad natural dieron un valor de 1.2 % a 37.8 %, quedando los valores entre los anteriores límites de consistencia , dado una consistencia media,

La cimentación para la estación será una ele apoyada a los 1.50 m en el depósito de Limo arcilloso de consistencia alta.

Con relación a la actividad volumétrica se obtuvo mediante la ecuación de actividad de Skempton un valor que oscila entre 0.12 a 0.27 que tiene relación con los valores de expansión mediante ecuación de regresión dando valores de 0 a 3.0 t/m2 como valores medios y un valor extremo que se sale del promedio estadístico de 8.5 t/m2.

Si se observa la Humedad de equilibrio que tiene un valor entre 3.6 a 28.51 % esta se halla menor a superior a la humedad natural, por lo que se esperaría algunos cambios de



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


volumen si el material perdiera humedad durante el proceso constructivo, por lo cual se recomienda un programa eficiente de esta etapa.

Teniendo en cuenta que el depósito en su granulometría tiene un pasa tamiz 200 mayor al 50 % lo cual hace que prime la fase final que en este caso es limo arcillosa, así su comportamiento más crítico será en condición de igual a cero por lo cual el parámetro que se toma es la resistencia al corte no Drenada, ósea Cu, que para el caso del área de influencia de la cimentación a profundidad varía entre 2.7 a 9 t/m2, de esta forma se toma un valor de 5 t/m2.

Con el valor de resistencia de 5 t/m2 y una cota de cimentación de 1.0 m la capacidad portante da un valor que varía entre 9 a 14 t/m2, pero dado que estructuralmente se exige un cimiento continuo a lo largo y bajo la estación estos valores se reducen de 9 a 11 t/m2.

Con relación a las deformaciones que se producen al intervenir el depósito de suelo las cuales se pueden determinar de forma aproximada de acuerdo a la etapa de la construcción se puede ver:

o Etapa de excavación; se producen alivios de carga y por lo tanto un rebote o expansión

en el rango elástico de 9x10-5 m, para excavación total, el cual es muy pequeño. o Etapa de construcción; consolidación del terreno por colocación de la carga directamente

en el terreno da un valor de 2x10-5 m., el cual es muy pequeño. o Asentamientos por consolidación primaria, da un valor cercano a los 1.8 cm que es menor

al especificado según “H.4.9.2 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS TOTALES — Los asentamientos totales calculados a 20 años se deben limitar a los siguientes valores: (a) Para construcciones aisladas 30 cm, siempre y cuando no se afecten la funcionalidad de conducciones de servicios y accesos a la construcción. (b) Para construcciones entre medianeros 15 cm, siempre y cuando no se afecten las construcciones e instalaciones vecinas.” , y H.4.9.3 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES, tabla H.4.9-1 Valores máximos de asentamientos diferenciales calculados, expresados en función de la distancia entre apoyos o columnas, (d) Edificaciones en estructura metálica, sin acabados susceptibles de dañarse con asentamientos menores: L/160 lo cual corresponde a 3.4 cm, pero dado que esta sobre un mejoramiento estos no se esperan.

Adicionalmente se halló el valor de la velocidad de corte a partir de regresiones que tienen en

cuenta le ensayo de SPT, dando un valor que oscila entre 185 a 334 m/s2. Valores que indicarían un perfil de suelo tipo D, pero dado el decreto 523 deberá asumir el espectro correspondiente al sector ya descrito

Box Coulvert de paso peatonal: Se deberá utilizar los mismos parámetros ya dados y se recomienda una construcción con anillos prefabricados para evitar un traumatismo a las vías.

Como se manifiesta en los parámetros reológicos el material tiene tendencias a cambios de volumen por lo que se recomienda una exposición mínima a los agentes atmosféricos.




COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


6.14.3 Estación número tres (Tramo 1)


La estación tres estará frente a la carrera octava parque cementerio Serafín

Figura 6- 65 Vista aérea del área donde se construirá la estación.

Figura 6- 66 Panorámica sitio de construcción de la estación

Fuente: Diseño geométrico y fotografía aérea IDU, Fotografía propia

Localización por abscisas del proyecto: K3+018 A K3+130 Dirección: Tv. 5D Localización geológica: Coluvión Localización Morfológica: Pie de Monte. Localización geotécnica: Cerros B: Localización Sísmica: Cerros. Vía Cercana: Parque cementerio Serafín


La estación constara con un tramo de ancho 5m y longitud de 112.80 m.


El perfil estratigráfico de diseño fue construido a partir de los sondeos No S4, SR21, SR22, y barrenos; B4, detalle del perfil se encuentra en al anexo Excel donde se puede apreciar gráficamente la estratigrafía y los parámetros fisicomecanicos de los diferentes estratos hallados, Localización de los sondeos se pueden apreciar en el anexo A.8.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


Habiendo realizado la exploración donde se detectaron los contactos entre estratos o cotas a los cuales el perfil cambia y partir de los cuales se realizó un muestreo a fin de determinar propiedades físicas y mecánicas de cada uno de ellos, a continuación se presenta el perfil de diseño el cual fue construido con la información de los sondeos realizados y a partir de los resultados de los ensayos se proyectan las tendencias y valores de entorno de los cuales se utiliza para hallar la capacidad portante y análisis de la deformación; Deformaciones elásticas y asentamientos por consolidación primaria.

Figura 6- 67 Características del depósito de suelo estación 3

PROFUNDIDAD (m) NF DESCRIPCIÓN PARÁMETRO VALOR

0.00-1.50

Grava arcillosa; mezclas grava-areno-arcillosas; de

color café

1.50-4.50

Arcilla de baja plasticidad; arcillas gravosas, arenosas, limosas o magras; de color

café

Clasificación USC CL, ML SC Limite liquido % 12-30

Humedad natural % 3.1-16 Limite plástico % 12-18 Índice Plástico % 7-12

Índice de consistencia 0.18-1.75 Peso Unitario Total t/m3


t/m2. 5.69-26.1

Expansión t/m2 0.74-1.44

Humedad de Equilibrio % 9-17

4.50-15.00

Arenisca habana con oxidaciones cafés de grano

medio a fino, de dureza media, consistencia alta

Clasificación USC ARENISCA Limite liquido %

Humedad natural % 13.5 Limite plástico % Índice Plástico %

Índice de consistencia Peso Unitario Total t/m3


t/m2.

Expansión t/m2

Humedad de Equilibrio %

Fuente: DTD - IDU.


El tipo de estructura a cimentar se considera liviana con una carga por metro de 7.38 t o 3.69 t por apoyo y teniendo en cuenta el tipo de suelo de apoyo correspondiente a una Arcilla de baja plasticidad; arcillas gravosas, arenosas, limosas o magras; de color café hasta una profundidad de 4.50 m., subyacida por una Arenisca habana con oxidaciones cafés de grano medio a fino, de dureza media, consistencia alta, así la cimentación más indicada seria la superficial, de esta forma aplicando la ecuación general de capacidad portante y cumpliendo con la norma NSR-10 y decretos 523 de 2010. Los soportes de los cálculos se hallan en el anexo C. 1.

El depósito de suelo en el cual se cimentara la estructura corresponde a una Arcilla de baja plasticidad; arcillas gravosas, arenosas, limosas o magras; de color café por lo cual se hallara en

condición i cero, por lo cual la ecuación que gobernaría seria �′� = � ∗ � � � + � ∗ ��



COMPONENTE GEOTECNIA

TRAMO 1 Página 166

ESTUDIOS Y DISEÑOS

CAPACIDAD PORTANTE t/m2

21,00

19,00

17,00

15,00

13,00

11,00

9,00

7,00

5,00

0 5 10

B/L=0.0 B/L=0.25 B/L=0.50

15

B/L=0.75

20 25


ANCHO CIMIENTO

Cimiento B/L 1 2 4 8 16 20

Continuo 0 16.21 14.89 13.57 12.67 12.17 12.07 0.25 16.95 15.56 14.17 13.23 12.71 12.60

Rectangular 0.5 17.69 16.24 14.78 13.79 13.25 13.14 0.75 18.44 16.91 15.39 14.36 13.79 13.67

Cuadrado 1 19.18 17.59 16.00 14.92 14.33 14.21 Fuente: DTD - IDU.


Fuente: DTD - IDU.




t/m2 B/L= 0.0 0.5 1 0 0.5 1 0 0.5 1

2 0.006 0.005 0.004 0.016 0.010 0.008 0.030 0.019 0.015

4 0.012 0.009 0.007 0.029 0.019 0.014 0.056 0.035 0.028

8 0.021 0.017 0.014 0.053 0.033 0.026 0.100 0.061 0.050

Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


Ca

pa

cid

ad

Po

rta

nte

t/m

2

Asentamiento cimiento cuadrado B/L=1,0 0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0

0 50

100

150

Carga toneladas


0,1

0,05

0

0 10 20 30 40

Carga Toneladas


0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0

0 50 100

150

200 250 300


Fuente: DTD - IDU.

Tomando la teoría de Schmertmann los asentamientos por consolidación si se cimentara directamente en el depósito arcilloso a 2.00 sería de 2.0 cm por lo cual se recomienda:

Cota cimentación: estación superficial: 2.00 m



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


Ase

nta

mie

nto

m.

Ase

nta

mie

nto

m.

Ase

nta

mie

nto

m.

Mejoramiento de suelo cemento al 2% en volumen desde los -2.00 m hasta los -0.50 m donde se cimentara la estructura o ciclópeo.

Capacidad portante de trabajo: 15 t/m2. Asentamientos probables por consolidación primaria: con mejoramiento son nulos








2 23 1,409 32,42 1,478 2,955 0 2,955 20 22,96 0,016

3 31 1,191 36,91 1,895 5,684 0 5,684 20 25,68 0,027

4 39 1,028 40,09 2,312 9,246 0 9,246 20 29,25 0,039

5 47 0,898 42,2 2,729 13,64 0 13,64 20 33,64 0,05

6 55 0,789 43,42 3,146 18,87 0 18,87 20 38,87 0,06

8 71 0,615 43,63 3,98 31,84 0 31,84 20 51,84 0,076

10 87 0,476 41,44 4,814 48,14 0 48,14 20 68,14 0,087

Fuente: DTD - IDU.

Figura 6- 70 Evaluación de licuación estación 3

Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1



El deposito que servirá de soporte a la cimentación corresponde a una arcilla limo arenosa en cuya matriz existen gravas, propio de materiales coluviales y/o aluviales, con una variación del límite liquido entre 0 y 30 % en la arcilla y/o arcilla limosa, en tanto que el limite plástico se halla en un entorno dado por los limites superior e inferior de 12% a 18%. De igual manera los resultados de los ensayos de humedad natural dieron un valor de 3 % a 16 %, quedando los valores entre los anteriores límites de consistencia, dado una consistencia media a alta.

Con relación a la actividad Volumétrica se obtuvo mediante la ecuación de actividad de Skempton un valor que oscila entre 0.18 a 0.32 que tiene relación con los valores de expansión mediante ecuación de regresión dando valores de 1.1 a 2.68 t/m2 como valores.

Si se observa la Humedad de equilibrio que tiene un valor entre 9.5 a 17 %, esta se halla menor a superior a la humedad natural, por lo que se esperaría algunos cambios de volumen si el material perdiera humedad durante el proceso constructivo, por lo cual se recomienda un programa eficiente de esta etapa.

Teniendo en cuenta que el depósito en su granulometría tiene un pasa tamiz 200 mayor al 50 % a pesar de la existencia de gravas, lo cual hace que prime la fase final que en este caso es limo arcillosa, así su comportamiento más crítico será en condición de igual a cero por lo cual el parámetro que se toma es la resistencia al corte no Drenada, ósea Cu, que para el caso del área de influencia de la cimentación a profundidad varía entre 5 a 8 t/m2, de esta forma se toma un valor de 6 t/m2.

Con el valor de resistencia de 6 t/m2 y una cota de cimentación de 2.0 m la capacidad portante da un valor que varía entre 12 a 19 t/m2 pero dado que estructuralmente se exige un cimiento continuo a lo largo y bajo la estación estos valores se reducen a 12 a 16 t/m2.

La cimentación para la estación será una ele apoyada a los 2.0 m en el depósito de Arcilla Limosa de consistencia alta.

Con relación a las deformaciones que se producen al intervenir el depósito de suelo las cuales se pueden determinar aproximadamente de acuerdo a la etapa de la construcción podemos ver. o Etapa de excavación; se producen alivios de carga y por lo tanto un rebote o expansión

en el rango elástico, de 6x10-5 m., el cual es muy pequeño. o Etapa de construcción; consolidación del terreno por colocación de la carga directamente

en el terreno da un valor de 6x10-4 m., el cual es muy pequeño. o Asentamientos por consolidación primaria, da un valor cercano a los 2.0 cm., que es

menor al especificado según “H.4.9.2 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS TOTALES — Los asentamientos totales calculados a 20 años se deben limitar a los siguientes valores: (a) Para construcciones aisladas 30 cm, siempre y cuando no se afecten la funcionalidad de conducciones de servicios y accesos a la construcción. (b) Para construcciones entre medianeros 15 cm, siempre y cuando no se afecten las construcciones e instalaciones vecinas.” , y H.4.9.3 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES, tabla H.4.9-1 Valores máximos de asentamientos diferenciales calculados, expresados en función de la distancia entre apoyos o columnas, (d) Edificaciones en estructura metálica, sin acabados susceptibles de dañarse con asentamientos menores: L/160 lo cual corresponde a 3.4 cm, pero dado que esta sobre un mejoramiento estos no se esperan.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1


o Adicionalmente se halló el valor de la velocidad de corte a partir de regresiones que tienen en cuenta el ensayo del SPT, dando un valor que oscila entre 179 a 306 m/s2. Valores que indicarían un perfil de suelo tipo D, pero dado el decreto 523 deberá asumir el espectro correspondiente al sector ya descrito.

Teniendo en cuenta la cota a la cual es necesario cimentar la estructura y los parámetros de

Capacidad portante y deformación se recomienda un relleno de recebo cemento hasta -0.50 m a fin de disminuir la profundidad de cimentación y utilizar un valor de capacidad portante de trabajo de 15 t/m2.

Como se manifiesta en los parámetros reológicos el material tiene tendencia a cambios de volumen por lo que se recomienda una exposición mínima a los agentes atmosféricos.


6.14.4 Estación número cuatro (Tramo 1)


La estación cuatro estará frente a la carrera 15

Figura 6- 71 Vista aérea del área donde se construirá la estación No 4.

Figura 6- 72 Panorámica sitio de construcción de la estación No 4


Localización por abscisas del proyecto: K4+295 a k4+435 Dirección: Carrera 15 C Localización geológica: Coluvión. Localización Morfológica: Pie de Monte. Localización geotécnica: Cerros B: Localización Sísmica: Pie de monte C. Vía cercana: Transversal 71 bis sur.



COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1



La estación constara con un tramo de ancho 5m y longitud d 112.80 m.


El perfil estratigráfico de diseño fue construido a partir de los sondeos No S5, S1PAT, S2PAT, SR29, y barrenos; B5, detalle del perfil se encuentra en al anexo Excel B5 donde se puede apreciar gráficamente la estratigrafía y los parámetros fisicomecanicos de los diferentes estratos hallados, la localización de los sondeos se halla en el anexo A.8. Habiendo realizado la exploración donde se detectaron los contactos entre estratos o cotas a los cuales el perfil cambia y partir de los cuales se realizó un muestreo a fin de determinar propiedades físicas y mecánicas de cada uno de ellos, a continuación se presenta el perfil de diseño el cual fue construido con la información de los sondeos realizados y a partir de los resultados de los ensayos se proyectan las tendencias y valores de entorno de los cuales se utiliza para hallar la capacidad portante y análisis de la deformación; Deformaciones elásticas y asentamientos por consolidación primaria.

Figura 6- 73 Características del depósito de suelo estación No 4

PROFUNDIDAD (m)

NF DESCRIPCIÓN PARÁMETRO VALOR

0.00-2.50 Limo arenoso, café , densidad y consistencia media, humedad media

2.50-10.00

Limo arenoso café densidad y consistencia alta, consolidado, humedad baja plasticidad baja, arena de grano fino y/o Arena limosa carmelita de grano fino, densidad y consistencia alta, humedad baja consolidada

Clasificación USC MH-ML-lentes arenosos y arcillosos

Limite liquido % 30-74 Humedad natural % 8.3-52.4 Limite plástico % 17-41 Índice Plástico % 13-50 Índice de consistencia 0.55-1.8 Peso Unitario Total t/m3

1.686-2.394 Resistencia al corte no drenada t/m2. 2.7-12.45 Expansión t/m2

1.5-20 Humedad de Equilibrio % 17-35

Fuente: DTD - IDU.



ANCHO CIMIENTO Cimiento B/L 1 2 4 8 16 20 Continuo 0 11.11 10.23 9.35 8.75 8.42 8.35

0.25 11.60 10.68 9.75 9.12 8.78 8.70 Rectangular 0.5 12.10 11.13 10.16 9.50 9.14 9.06

0.75 12.59 11.58 10.56 9.88 9.50 9.42 Cuadrado 1 13.09 12.03 10.97 10.25 9.86 9.77

Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

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Fuente: DTD - IDU.

El tipo de estructura a cimentar se considera liviana con una carga por metro de 7.38 t o 3.69 t por apoyo y teniendo en cuenta el tipo de suelo de apoyo correspondiente a un Limo arenoso café densidad y consistencia alta, consolidado, humedad baja plasticidad baja, arena de grano fino y/o Arena limosa carmelita de grano fino, densidad y consistencia alta, humedad baja consolidada, así la cimentación más indicada seria la superficial, de esta forma aplicando la ecuación general de capacidad portante y cumpliendo con la norma NSR-10 y decretos 523 de 2010. Los soportes de los cálculos se hallan en el anexo C. 1.

El depósito en el cual se cimentara la estructura corresponde a un Limo arenoso café densidad y consistencia alta, consolidado, humedad baja plasticidad baja, arena de grano fino y/o Arena limosa carmelita de grano fino, densidad y consistencia alta, humedad baja consolidada, por lo

cual se hallara en condición i cero por lo cual la ecuación que gobernaría seria ��′� = � ∗ � � � + � ∗ ��

Con lo cual da una capacidad portante del orden de 10 t/m2.




t/m2 B/L= 0.0 0.5 1 0 0.5 1 0 0.5 1

2 0.006 0.005 0.004 0.016 0.010 0.008 0.031 0.019 0.015

4 0.012 0.009 0.008 0.030 0.019 0.015 0.057 0.035 0.029

8 0.021 0.017 0.014 0.053 0.034 0.026 0.101 0.062 0.051

Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

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15,00 CAPACIDAD PORTANTE t/m2

13,00

11,00

9,00

7,00

5,00

0 B/L=0.0

5 B/L=0.25

10 15 B/L=1.0

20 25

B/L=0.50 B/L=0.75 Ancho cimiento m.

Ase

nta

mie

nto

s m

.


Fuente: DTD - IDU.

Tomando la teoría de Schmertmann los asentamientos si se cimentara directamente en el depósito arcilloso a 2.0 sería de 1.6 cm por lo cual se recomienda:

Cota cimentación: estación superficial: 2.0 m Capacidad Portante del suelo: 9-11 t/m2. Mejoramiento de suelo cemento al 2% en volumen desde los -1.00 m hasta los -0.50 m donde se cimentara la estructura Capacidad portante de trabajo: 15 t/m2.





COMPONENTE

GEOTECNIA TRAMO 1



0,1

0,05

0

0 5 10

15 20

25

30 35 Carga Toneladas

0,1 Asentamiento Cimiento rectangular B/L=0,5

0,05

0

0 50 100

150

200

250 300

Carga toneladas

Asentamiento cimiento cuadrado B/L=1,0 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01

0

0 20 40

60 80 100 120 140

Carga toneladas

Ase

nta

mie

nto

m.

Ase

nta

mie

nto

m.

Ase

nta

mie

nto

m.






2 13,39 1,315 17,62 1,958 3,917 0 3,917 20 23,92 0,02

3 15,71 1,186 18,63 1,922 5,765 0 5,765 20 25,76 0,028

4 18,02 1,096 19,75 1,885 7,54 0 7,54 20 27,54 0,034

5 20,33 1,028 20,91 1,848 9,241 0 9,241 20 29,24 0,039

6 22,65 0,974 22,06 1,812 10,87 0 10,87 20 30,87 0,043

8 27,27 0,892 24,31 1,738 13,9 0 13,9 20 33,9 0,051

10 31,9 0,831 26,52 1,665 16,65 0 16,65 20 36,65 0,056

Fuente: DTD - IDU.

Figura 6- 76 Evaluación de licuación estación No 4

Fuente: DTD - IDU.



COMPONENTE

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6.14.4.7 Conclusiones y Recomendaciones

El deposito que servirá de soporte a la cimentación corresponde a una arcilla limo arenosa a limos arcillosos, en cuya matriz existen gravas, superficialmente, propio de materiales coluviales y/o aluviales, con una variación del límite liquido entre valores de 30 a valores de 77 % en la arcilla y/o arcilla limosa, en tanto que el limite plástico se halla en un entorno dado por los limites superior e inferior de 17% a 20%. Con valores extremos de 34 y 35 % De igual manera los resultados de los ensayos de humedad natural dieron un valor de 7.9 % a 20 %, con valores extremos de 49.6 y 52.4 % que coincide con los resultados extremos del límite de plasticidad, así se observa que los valores quedan entre los anteriores límites de consistencia, dado una consistencia media a baja.

Con relación a la actividad Volumétrica se obtuvo mediante la ecuación de actividad de Skempton un valor que oscila entre 0.5 a 1.81 que tiene relación con los valores de expansión mediante ecuación de regresión dando valores de 1.5 a 20 t/m2 como valores medios.

Si observamos la Humedad de equilibrio que tiene un valor entre 17 a 39 %, esta se halla menor a superior a la humedad natural, por lo que se esperaría algunos cambios de volumen si el material perdiera humedad durante el proceso constructivo, por lo cual se recomienda un programa eficiente de esta etapa.

Teniendo en cuenta que el depósito en su granulometría tiene un pasa tamiz 200 mayor al 50 % a pesar de la existencia de gravas, lo cual hace que prime la fase final que en este caso es limo arcillosa, así su comportamiento más crítico será en condición de igual a cero por lo cual el parámetro que se toma es la resistencia al corte no Drenada, ósea Cu, que para el caso del área de influencia de la cimentación a profundidad varía entre 2.7 a 12.5 t/m2, de esta forma se toma un valor de 4 t/m2.

Con el valor de resistencia de 4 t/m2 y una cota de cimentación de 2.0 m la capacidad portante da un valor que varía entre 8 a 13 t/m2 pero dado que estructuralmente se exige un cimiento continuo a lo largo y bajo la estación estos valores se reducen al intervalo de 8 a 11 t/m2.

La cimentación para la estación será una ele apoyada a los 2.0 m en el depósito de Limo arcilloso de consistencia alta.

Con relación a las deformaciones que se producen al intervenir el depósito de suelo las cuales se pueden determinar aproximadamente de acuerdo a la etapa de la construcción se puede ver: o Etapa de excavación; se producen alivios de carga y por lo tanto un rebote o expansión

en el rango elástico de 9x10-5 m, el cual es muy pequeño. o Etapa de construcción; consolidación del terreno por colocación de la carga directamente

en el terreno da un valor de 9x10-4 m, el cual es muy pequeño. o Asentamientos por consolidación primaria, da un valor cercano a los 1.6 cm., que es

menor al especificado según “H.4.9.2 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS TOTALES — Los asentamientos totales calculados a 20 años se deben limitar a los siguientes valores: (a) Para construcciones aisladas 30 cm, siempre y cuando no se afecten la funcionalidad de conducciones de servicios y accesos a la construcción. (b) Para construcciones entre medianeros 15 cm, siempre y cuando no se afecten las construcciones e instalaciones vecinas.” , y H.4.9.3 — LÍMITES DE ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES, tabla H.4.9-1 Valores máximos de asentamientos diferenciales



COMPONENTE

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calculados, expresados en función de la distancia entre apoyos o columnas, (d) Edificaciones en estructura metálica, sin acabados susceptibles de dañarse con asentamientos menores: L/160 lo cual corresponde a 3.4 cm, pero dado que esta sobre un mejoramiento estos no se esperan.

o Adicionalmente se halló el valor de la velocidad de corte a partir de regresiones que tienen en cuenta le ensayo de SPT, dando un valor que oscila entre 169 a 245 m/sg2. Valores que indicarían un perfil de suelo tipo D, pero dado el decreto 523 deberá asumir el espectro correspondiente al sector ya descrito

Teniendo en cuenta la cota a la cual es necesario cimentar la estructura y los parámetros de Capacidad portante y deformación se recomienda un relleno de recebo cemento hasta -0.50 m a fin de disminuir la profundidad de cimentación y utilizar un valor de capacidad portante de trabajo de 15 t/m2.

Como se manifiesta en los parámetros reológicos el material tiene tendencias a cambios de volumen por lo que se recomienda una exposición mínima a los agentes atmosféricos.

Reutilización de materiales: La capa vegetal que sea necesario remover se debe conservar en un vivero donde se mantenga a fin de ser utilizada posteriormente en cubrimientos de áreas desprovistas de esta. Los materiales de excavación que básicamente son limos arcillosos algo orgánicos se pueden utilizar para áreas de relleno dentro del separador.



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