Informe de Mecanica de Suelos

Lucy Magaña Ingeniería Ltda.

Mecánica de Suelos - Servicios de Ingeniería

Bello Horizonte 920 Depto. 32, Las Condes, Santiago Fono: 56-02-325 82 95 Email:[email protected]

INFORME DE MECANICA DE SUELOS

EDIFICIO I. MUNICIPALIDAD DE SANTA CRUZ

SANTA CRUZ

SANTIAGO, 28 MAYO 2010




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INFORME DE MECANICA DE SUELOS

EDIFICIO I. MUNICIPALIDAD DE SANTA CRUZ SANTA CRUZ


1.- INTRODUCCION La oficina de Arquitectos Estudio Altazor encargó a esta consultora la elaboración del

estudio de Mecánica de Suelos para el terreno que ocupa el edificio de la Municipalidad de Santa Cruz que resultó seriamente dañado con el terremoto del 27 febrero 2010. La fachada del edificio existente constituye un patrimonio arquitectónico por lo que será conservada y el proyecto nuevo evaluará la construcción de una estructura con uno o dos niveles en el terreno entre la fachada y el estero Guirivilo.

En este Informe se entregan las principales características del subsuelo, recomendaciones

para el sistema y profundidad de fundación mas adecuados al tipo de estructura proyectada y a las propiedades del suelo, capacidad de soporte admisible para condiciones de carga estática y sísmica, recomendaciones de asentamientos máximos admisibles, coeficiente de balasto caso estático y sísmico, clasificación del subsuelo según Norma NCh. 433 Of. 96 ”Diseño sísmico de edificios” . Especificaciones generales para excavaciones, tratamiento de sellos de fundación, rellenos compactados.

El presente Informe es válido solo para este terreno y el tipo de estructura analizada y no

podrá hacerse extensivo a otros terrenos ni a otros proyectos.




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2.- ANTECEDENTES DEL SUBSUELO. RESULTADOS DE LA EXPLORACIÓN. 2.1. Antecedentes de referencia

En la elaboración de este Informe se tuvieron presente los siguientes antecedentes:

a) Visita al terreno con fecha 11 mayo 2010 para reconocimiento del lugar e

inspección de tres calicatas ejecutadas por el mandante.

b) Inspección visual del subsuelo y paredes de suelo en las calicatas.

c) Antecedentes del proyecto proporcionados por el Arquitecto.

d) Otros estudios geotécnicos realizados por esta consultora en el sector.

2.2 Antecedentes del terreno 2.2.1. Ubicación geográfica.

El área en estudio se encuentra ubicada frente a la esquina nororiente de la Plaza de Armas de la ciudad de Santa Cruz. Una imagen satelital del sitio puede ser apreciada en la siguiente figura 2. 2.1:




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Figura 2.2.1. Ubicación Zona de estudio. Fuente: Google Earth

2.2.2 Antecedentes históricos

Todos los terrenos ubicados al costado del estero Guirivilo presentan depósitos mal consolidados por efecto de los antiguos desbordes del mismo. Este estero que cruza de sur a norte tiene un lecho fluvial reducido con respecto al primitivo, confinado por riberas artificialmente construidas con elementos relativamente poco resistentes y permeables que permiten la filtración del agua hacia el subsuelo. Se sabe por la literatura histórica y narrativa que el estero Guirivilo frecuentemente inundaba los terrenos aledaños desbordándose de su cauce , lo que ha dejado como resultado que el subsuelo lateral a él está muy removido, suelto y con un alto contenido de humedad con características típicas de un terreno tipo fango. Como efecto del terremoto del 27 febrero 2010 estas malas características del terreno se vieron aumentadas especialmente por el agua que trató de salir de la masa de suelo.

Zona de estudio




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2.2.3 Antecedentes del terreno En visita realizada con fecha 11 mayo 2010 se pudo observar asentamientos y grandes grietas

superficiales en el terreno producto de las deformaciones sufridas por el terremoto del 27 febrero 2010. Tanto las superficies de asentamiento como las grietas siguen planos paralelos a las riberas del estero . Los asentamientos se producen en escalones que bajan hacia el oriente .

2.3. Exploración del subsuelo La exploración del subsuelo se llevó a cabo con la excavación de 3 pozos de

reconocimiento de 3,0 m de profundidad cada uno, distribuidos en el sitio.

Figura 2.3.1 Ubicación pozos de reconocimiento ( mayo 2010)

El trabajo realizado en los pozos consistió en la inspección visual de los horizontes de

suelo visibles en las paredes de la excavación, con el objeto de definir la estratigrafía y sus condiciones de consistencia. Los pozos fueron inspeccionados el día 11 mayo 2010 por

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personal de esta Oficina quien ejecutó la estratigrafía del subsuelo y registro fotográfico digital .

No se extrajeron muestras de suelo porque corresponde al mismo material encontrado en

el terreno vecino del Hotel Santa Cruz Plaza y del terreno de la esquina Plaza de Armas con Besoaín Díaz.

Estratigrafía típica del subsuelo

De lo observado en los terrenos vecinos se puede describir la siguiente estratigrafía representativa o modelo estratigráfico del subsuelo: Estrato I: De 0.00 m a 2.00 m

Relleno artificial de suelo arcilloso con restos de ladrillos, ramas de árboles, raíces y raicillas, algunas piedras, algo de basura . El suelo arcilloso presenta color café negruzco y café oscuro, plasticidad alta, estructura migajón, humedad alta a muy alta. Consistencia baja.

Estrato II: De 2.00 m a +3.00 m Arcilla , color café oscuro a café negruzco, estructura homogénea algo

frágil, se observan algunas raíces y raicillas, plasticidad media a alta. Consistencia baja. Humedad muy alta.

Nota: En pozo cercano al estero se observa afloramiento de agua.

Napa de agua subterránea: No se detectó hasta los 3,0 m de profundidad ( 11 mayo 2010). En el terreno donde está emplazado el Hotel Santa Cruz Plaza, se detectó napa de agua subterránea a 3,0 m de profundidad en el costado oriente del estero.

2.4 CLASIFICACION DEL SUELO según Norma NCh 433 Of.96 “Diseño sísmico de edificios”:

a) Zona sísmica donde se construirá el edificio:

Zona 3

b) Tipo de suelo de fundación

Suelo tipo III




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3.- ANALISIS DEL PROBLEMA DE FUNDACIÓN.

De acuerdo a las características del subsuelo y a lo proyectado construir , edificio de 1 o 2 pisos de altura se visualizan los siguientes problemas de fundación:

- Las características del suelo arcilloso, están estrechamente ligadas a su origen de

depósito fluvio aluvional, asociado a los desbordes en épocas pasadas del estero Guirivilo, lo que se manifiesta en el aspecto fangoso y en el alto contenido de agua.

- Hasta al menos 3,0 m de profundidad no es recomendable fundar en forma directa ningún tipo de estructura.

- Para fundar este edificio se recomienda considerar una solución de fundación que se independice de las características fangosas del subsuelo y de su baja capacidad de soporte, todo lo cual no lo hace recomendable para apoyar ningún tipo de estructura en los primeros estratos. En el marco del análisis anterior la solución más recomendable es fundar sobre un relleno compactado que reemplace el suelo arcilloso existente en los primeros 2 a 3 m de profundidad. El espesor del suelo a reemplazar dependerá del tipo de carga de la estructura proyectada, pero como mínimo será de 2,0 m. Con este mejoramiento se busca independizar la solución de fundación del mal comportamiento del suelo natural a través de la construcción de un relleno compactado y controlado que permita homogenizar el suelo de apoyo y tener una mejor capacidad de soporte. Este mejoramiento debe realizarse en toda la planta del edificio y tener un sobreancho lateral a las fundaciones que abarque toda el área de descarga de los cimientos. En especificaciones se entregan las condiciones de confección y control que debe cumplir este relleno.

- La falta de contenciones en las riberas del estero Guirivilo sumado a la baja permeabilidad del suelo arcilloso originan una humedad muy alta en el estrato de arcilla lo que potencia más su baja capacidad de soporte e inestabilidad. Para asegurar el buen trabajo de carga del mejoramiento a construir deberá , paralelo a éste, construirse algún tipo de contención de la ribera poniente del estero que asegure confinamiento del relleno y le aporte una barrera impermeable . El área de emplazamiento de la nueva edificación estará retirada 6,0 m aproximadamente de la ribera poniente lo que deja un margen importante para construir esta contención.




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- Por razones de protección de la estabilidad del muro de adobe de fachada , se

recomienda que la nueva edificación y el mejoramiento de relleno compactado queden retirados de este muro un mínimo de 2,0 m.

4.- SOLUCIÓN DE FUNDACIÓN

4.1.- Sistema de fundación

Al construirse un mejoramiento compactado sobre el que se apoyarán los cimientos, el sistema de fundación podrá consistir en uno tradicional en base a zapatas continuas bajo muros y aisladas bajo pilares unidas por vigas de fundación, según lo determine el Ingeniero Estructural. Todos los sobrecimientos deben ser armados. Deberá considerarse un piso de radier armado . Para edificación de 1 piso se deberá asegurar que el espesor del relleno bajo las fundaciones sea de al menos 1.00 m y tenga un sobreancho lateral a ellas de 70 cm mínimo . Si se proyectan 2 pisos el espesor del relleno bajo las fundaciones debe ser de al menos 1,50 m con un sobreancho de 1,0 m.

4.2 Profundidad de fundación

Al fundar sobre un mejoramiento de relleno compactado, la profundidad de fundación será la que determine el Ingeniero Estructural asegurando que el espesor del relleno compactado bajo las fundaciones sea de al menos 1.00 m para edificación de 1 piso y de 1.50 m para edificación de 2 pisos . La condición es que se construye primero el relleno compactado de grava areno arcillosa y posteriormente se realizan las excavaciones para las fundaciones.

4.3.- Capacidad de soporte admisible

Compatibilizando el criterio de resistencia al corte, el asentamiento total máximo probable y admisible y el criterio de esta oficina, se determinan las siguientes capacidades de soporte máximas admisibles de diseño para fundación sobre relleno compactado:




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Edificación de 1 piso:

Estática: 1,20 kg/cm²

Sísmica: 1,50 kg/cm²

Edificación de 2 pisos:

Estática: 1,50 kg/cm²

Sísmica: 2,00 kg/cm²

• Coeficiente de balasto vertical

Se entregan los siguientes valores de coeficiente de balasto ( válido para ambos casos):

k estático = 4 k/cm3

k’ sísmico = 6 k/cm3




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5.- ESPECIFICACIONES

a) Todas las excavaciones para sellos de fundación deberán ser recibidas por profesional ingeniero de esta Oficina, quien dará el sello definitivo. Esto es muy importante porque debe verificarse la calidad del mejoramiento de relleno compactado en el sello descrito como apto para fundar. Esta condición es obligatoria y si no se cumple será responsable del estudio aquella persona o Institución que eventualmente ordenara concretar sin la autorización del Ingeniero de Mecánica de Suelos.

b) En toda el área interna del emplazamiento de la nueva edificación se realizará excavación con un sobreancho de 70 cm ( caso edificio 1 piso ) o de 100 cm ( caso edificio 2 pisos) en todas las direcciones. Esta área de mejoramiento debe quedar retirada 6,0 m del borde del estero y 2,0 m de la línea de muro de fachada. Las excavaciones se realizarán con talud de 60° sobre el que se perfilará un escalonamiento para el borde del relleno. Ver Figura A.

c) Se debe verificar que la excavación del mejoramiento no comprometa el muro medianero con el Hotel Santa Cruz Plaza. En caso que la excavación se aproxime a este medianero, debe evaluarse la necesidad de socalzar previo a la excavación.

d) Para la solución de fundación sobre relleno compactado se ejecutará lo siguiente:

− Alcanzado el nivel de sello de escarpe general que como mínimo será de 2,0 m (

caso edificio 1 piso) , se ejecutará “zampeado” que consiste en colocar una primera capa de bolones de 4 a 6“ de diámetro, uno junto al otro, se pasa un rodillo vibrador ,de 5 a 6 Ton de peso estático , 10 veces por un mismo punto para hincarlos dentro del subsuelo y si se llegan a “tragar” se colocará otra capa de bolones. El proceso de zampeado se detiene cuando el rodillo vibrador rueda fácilmente sin ninguna “guata de sapo”. Sobre este sello se confecciona el relleno de mejoramiento hasta el nivel de piso. Ver Figura B.

Confección del relleno de mejoramiento del subsuelo:

− El material de relleno debe corresponder a grava arenosa y/o arcillosa, tipo

estabilizado, constituida por partículas duras y tenaces; libres de grumos o terrones de arcilla, de materiales orgánicos, vegetales o de cualquier otra sustancia perjudicial.




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− El material deberá estar comprendido dentro de los siguientes límites granulométricos:

La fracción del agregado que pase la malla Nº 40 deberá tener un límite líquido inferior a 25% y un Índice de Plasticidad entre 3 y 6.

El Poder de Soporte California, CBR a 0.2” de penetración y al 95% de la DMCS dada por el ensaye Proctor Modificado, deberá ser igual o superior a 60%.

Una vez seleccionado el suelo a usar, este deberá quedar convenientemente acordonado desde donde se deberá tomar 3 muestras representativas de material para determinar si cumple con las especificaciones y hacer las correcciones que fuesen necesarias. Este control deberá ser realizado por un Laboratorio de Mecánica de Suelos competente.

BANDA GRANULOMÉTRICA DEL RELLENO ESTABILIZADO

Tamiz ASTM % en peso que pasa

2” 100

1” 55- 100

3/8” 30- 60

Nº 4 35 - 65

Nº 10 20 - 50

Nº 40 10 - 30

Nº 200 5 - 15




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Condiciones de colocación, compactación y control del relleno

El material se colocará por capas horizontales de 25 cm espesor suelto máximo. El material se extenderá y mezclará uniformemente, evitando la formación de nidos de piedras.

La compactación se efectuará desde el perímetro hacia el centro de la excavación.

El grado de compactación deberá ser igual o superior al 95% de la DMCS dada por el ensayo Proctor Modificado. Se deberá realizar el proceso de compactación una vez que el material contenga en forma uniforme la humedad óptima de compactación determinada en laboratorio por el mismo ensayo Proctor Modificado. Se debe regar en forma controlada de manera de mantener el suelo con esta humedad óptima.

Si el material de relleno tuviera una cantidad de finos menor a 12% en la malla Nº 200, la compactación será medida por medio de la densidad in situ según la Norma ASTM D 1556 la que deberá alcanzar un valor igual o superior a 80% de la Densidad Relativa. La Densidad Relativa será determinada a partir de los ensayos de índices máximo y mínimo según la Norma ASTM D 4253 y 4254.

Una vez compactada cada capa se controlará la compactación por medio de densidades in situ de acuerdo a la Norma T-191 de la AASHTO o ASTM D 1556. Se tomarán al menos 3 densidades por capa.

El relleno deberá ejecutarse completamente en el área y en el espesor indicado. No se acepta que el relleno se ejecute por etapas de áreas .

Solo una vez confeccionado el relleno hasta el nivel de piso, se ejecutarán las excavaciones para las fundaciones del edificio.

No se podrá realizar faena de relleno durante días de lluvias. Si eventualmente lloviera y se saturara la capa que se está colocando, será necesario esperar que se oree el material antes de continuar con la compactación. En terreno se decidirá esta eventualidad, pudiendo pedirse que se escarifique el suelo para acelerar la aireación. Se tomarán las precauciones para evitar que aguas superficiales tales como lluvias o de otra naturaleza se encaucen hacia el área de excavación.




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El proceso de excavación en la zona cercana al muro de fachada debe ejecutarse con sumo cuidado evitando provocar vibración en dicho muro.

e) Se recomienda que todas las enfierraduras de cimientos tengan un recubrimiento

mínimo de 5 cm y los hormigones de los elementos estructurales bajo el nivel de terreno llevarán agregado especial para condiciones de humedad alta.

f) Por ningún motivo se ocupará el agua para facilitar el proceso de excavación. Se

tomarán las precauciones para evitar que aguas superficiales tales como las provenientes de grifos, aguas lluvias, etc., escurran hacia las excavaciones.

g) Todo el material extraído de las excavaciones se llevará a botadero autorizado.


LUCY MAGAÑA R. Ingeniero Civil I.C.I. Nº 23.374




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POZO 1

POZO 2




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Afloramiento de agua en fondo Pozo 3

Ribera poniente del estero, sin contención




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Contención parcial y flexible en un tramo de ribera poniente

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