4.2. Método de Trabajo
4.2.5. Procesamiento de la información en gabinete
La información recabada de campo fue procesada en gabinete, para la obtención de las propiedades del suelo de cimentación del puente Juan Santos Atahualpa, estos parámetros son: la permeabilidad, grado de compacidad del suelo mediante correlaciones con el SPT, capacidad portante y asentamiento en ambos estribos.
82
4.2.5.1.Determinación del coeficiente de permeabilidad
Los descensos medidos en campo en los ensayos Lefranc de carga variable en el sondaje DHA-01, fueron procesados, añadiéndose para el cálculo de la permeabilidad los datos de tramo de ensayo (variable de 0.5 m. a 0.8 m.), diámetro del sondeo (11.7 cm), altura de tubería saliente (variable), profundidad del nivel freático (variable, medido con la sonda piezométrica), inclinación de la perforación (90°).
El cálculo de la permeabilidad se determinó de acuerdo a tres condiciones: Con S/ф<1
Con S/ф=1
Con S/ф>1
Dónde:
- S: Tramo de ensayo (cm)
- Ф: Diámetro interior de la tubería (cm) - K: permeabilidad efectiva (cm/s) - Q: caudal (cm3/s)
Se adjunta al final de la presente tesis los reportes de ensayos de permeabilidad. En la tabla N°23 se muestra el valor de permeabilidad obtenido a diferentes profundidades en el estribo izquierdo del puente Juan Santos Atahualpa, se asumió
83
las mismas condiciones para el estribo derecho al presentarse la misma formación geológica.
Tabla N° 23. Ensayos de permeabilidad realizados en el sondaje DHA-01- Estribo Izquierdo (Fuente: PERFOCON S.A.C.)
SONDAJE DESDE (m.) HASTA (m) LITOLOGÍA PROF. N.F. (m) PERMEAB. (K) cm/s N° DE ENSAYO
DHA-01 6.80 7.50 Suelo areno limoso
(puzolana) 5.15 3.14E-03 1
DHA-01 12.20 13.00
Suelo areno limoso
(puzolana) 6.08 6.61E-04 2
DHA-01 17.40 18.00
Suelo areno limoso
(puzolana) 6.13 8.51E-03 3
DHA-01 21.50 22.00
Suelo arenoso
6.00 3.67E-03 4
DHA-01 24.30 25.00
Suelo areno limoso
(puzolana) 5.98 5.61E-03 5
4.2.5.2.Corrección del ensayo SPT y determinación del grado de compacidad del terreno de fundación
El número de golpes obtenido en campo N, fue corregido de acuerdo a lo siguiente:
a) Corrección del valor de SPT por procedimientos de campo
Una de las bases de las observaciones de campo, parece estandarizar el número del SPT de campo en función de la energía conducida y la disipación alrededor de la muestra de suelo. Las variaciones en el procedimiento del ensayo pueden ser por lo menos parcialmente compensadas por la conversión de la medida de N a N60 como se presenta en la siguiente ecuación (Skempton, 1986):
84 Dónde:
N60: Valor N del SPT corregido por procedimientos de campo. EH: Eficiencia del martillo (Tabla N°24).
CB: corrección por diámetro del sondeo (Tabla N°24).
CS: corrección por el muestreador (Tabla N°24).
CR: corrección por la longitud de la barra (Tabla N°24).
N: valor de N del SPT medido en campo
Esta corrección es realizada independientemente del tipo de suelo.
Tabla N° 24. Corrección para el procedimiento de campo del valor N del SPT de campo (Fuente: Manzur, 2018)
SPT Hammer Efficiencies (BNBC 2015 Table 6.D.4)
Hammer Type Hammer Release Mechanism Efficiency, EH
Automatic Trip 0.70
Donut Hand dropped 0.60
Donut Cathead+2 turns 0.50
Safety Cathead+2 turns 0.55-0.60
Drop/Pin Hand dropped 0.45
Borehole, Sampler and Rod Correction Factors (BNBC 2015 Table 6.D.5)
Factor Equipment Variables Correction
Factor
Borehole Dia Factor, CB 65 – 115 mm (2.5-4.5 in) 1.00
150 mm (6 in) 1.05
200 mm (8 in) 1.15
Sampler Correction, CS Standard sampler 1.00 Sampler without liner (not
recommended)
1.20 Rod Length Correction, CR 3 – 4 m (10-13 ft) 0.75 4 – 6 m (13-20 ft) 0.85 6 – 10 m (20-30 ft) 0.95 >10 m (>30 ft) 1.00
b) Corrección del SPT por presión de sobrecarga
En suelos sin cohesión, la presión de sobrecarga afecta la resistencia a la penetración. Para SPT realizados a niveles superficiales, los valores usualmente son muy bajos. A una mayor profundidad, el mismo suelo con el mismo índice de densidad podría dar una resistencia a la penetración más elevada. Luego que Gibbs & Holtz (1957) sugieren que las correcciones deben ser hechas para valores de SPT de campo profundos.
85
Como el factor de corrección fue considerado después de 1957, todos los registros empíricos publicados antes de 1957 como los de Terzaghi son para valores de SPT no corregido. Desde entonces un número de investigadores ha sugerido la presión de sobrecarga. Gibbs & Holtz tomaron como presión estándar de 280 kN/m2 (correspondiente a una profundidad de 14m) y se hizo debidamente corrección de sobrecarga para otras sobrecargas. Thornburn sugirió una presión estándar de 138 kN/m2 (correspondiente a una profundidad de 7m). Finalmente Peck et. Al. (1974) sugirió una presión estándar de 100 kN/m2 (equivalente a una sobrecarga de 1 tsf o 1kg/cm2 correspondiente a una profundidad de 5m). Por lo que los valores del SPT de campo tiene la siguiente corrección:
Ecuación N° 34
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Ecuación N° 35 Dónde:
σ´0 está en Kn/m2 ó kPa
Liao and Whitman´s relationship (1986):
√ Ecuación N° 36
Dónde:
σ´0 está en Kn/m2 ó kPa
c) Corrección del SPT por nivel freático
Adicionalmente a la corrección por sobrecarga, los investigadores sugieren correcciones del valor del SPT para nivel freático en el caso de arenas finas o
86
limos debajo del nivel freático. Aparentemente valores altos de N podrían ser observados especialmente cuando es mayor que 15 dado el efecto de dilatancia, en arenas finas saturadas o limos densos a muy densos, valores N podrían ser anormalmente grandes debido a la tendencia de los materiales a dilatarse durante las condiciones de corte no drenado. La presión de poros afecta la resistencia del suelo y por lo tanto el valor de N, en estos casos la siguiente corrección es recomendada (Terzaghi and Peck, 1948):
Ecuación N° 37
Para arenas gruesas esta corrección no es requerida, en la aplicación de esta corrección, la corrección de sobrecarga es aplicada primeramente y luego la corrección de dilatancia es usada.
d) Corrección del N de campo para cada estribo
- Sondaje DHA-02 estribo derecho
De 2287.83 m.s.n.m. a 2287.38m.s.n.m. (12.20m a 12.65m). N campo= 11 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 11 N60: 11
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
87
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.67 g/cm3=16.38 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.90m de profundidad y la profundidad del ensayo es 12.20m.
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 16.38 kN/m3 x 12.20m – (9.81m kN/m3 x 7.30m) = 128.26 kN/m2.
CN=0.92
(N1)60=10, donde 10<=2N60 (22), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
Al ser (N1)60<15, no aplica.
Por lo tanto el (N1)60 corregido =10.
De 2286.33 m.s.n.m. a 2285.88m.s.n.m. (13.70m a 14.15m). N campo= 11 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 11 N60: 11
88 Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.67 g/cm3=16.38 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.90m de profundidad y la profundidad del ensayo es 13.70m.
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 16.38 kN/m3 x 13.70m – (9.81m kN/m3 x 8.80m) = 138.11 kN/m2.
CN=0.89
(N1)60=10, donde 10<=2N60 (22), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
Al ser (N1)60<15, no aplica.
Por lo tanto el (N1)60 corregido =10.
De 2284.83 m.s.n.m. a 2284.38m.s.n.m. (15.20m a 15.65m). N campo= 30 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00
89 CS: 1.00
CR: 1.00
N: 30 N60: 30
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.67 g/cm3=16.38 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.90m de profundidad y la profundidad del ensayo es 15.20m.
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 16.38 kN/m3 x 15.20m – (9.81m kN/m3 x 10.30m) = 147.97 kN/m2.
CN=0.87
(N1)60=26, donde 26<=2N60 (60), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
(N1)60(CORR) = 15+ 0.5 *(26-15)= 21
Por lo tanto el (N1)60 corregido =21.
De 2283.33 m.s.n.m. a 2282.88m.s.n.m. (16.70m a 17.15m). N campo= 53
90 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 53 N60: 53
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.67 g/cm3=16.38 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.90m de profundidad y la profundidad del ensayo es 16.70m.
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 16.38 kN/m3 x 16.70m – (9.81m kN/m3 x 11.80m) = 157.83 kN/m2.
CN=0.85
(N1)60=45, donde 45<=2N60 (106), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
91 (N1)60(CORR) = 15+ 0.5 *(45-15)= 30
Por lo tanto el (N1)60 corregido =30.
De 2280.83 m.s.n.m. a 2280.38m.s.n.m. (19.20m a 19.65m). N campo= 7 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 7 N60: 7
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.67 g/cm3=16.38 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.90m de profundidad y la profundidad del ensayo es 19.20m.
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 16.38 kN/m3 x 19.20m – (9.81m kN/m3 x 14.30m) = 174.26 kN/m2.
92
(N1)60=6, donde 6<=2N60 (14), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
(N1)60=6<15, por lo tanto no aplica corrección por dilatancia.
Por lo tanto el (N1)60 corregido =6.
De 2279.33 m.s.n.m. a 2278.88m.s.n.m. (20.70m a 21.15m). N campo= 9 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 9 N60: 9
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.67 g/cm3=16.38 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.90m de profundidad y la profundidad del ensayo es 20.70m.
93
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 16.38 kN/m3 x 20.70m – (9.81m kN/m3 x 15.80m) = 184.13 kN/m2.
CN=0.80
(N1)60=7, donde 7<=2N60 (18), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
(N1)60=7<15, por lo tanto no aplica corrección por dilatancia.
Por lo tanto el (N1)60 corregido =7.
De 2277.03 m.s.n.m. a 2276.76m.s.n.m. (23.00m a 23.27m). N campo> 50 golpes, rechazo.
En la siguiente tabla N° 25 se muestra un resumen de los N corregido para el estribo derecho:
Tabla N° 25. Resumen de los N corregidos en el estribo derecho del Puente Juan Santos Atahualpa (Fuente: PERFOCON S.A.C.)
SONDAJE ESTRIBO PROFUNDIDAD N campo N 60 (N1)60 (N1)60
(CORR) DHA-02 Derecho 12.20m a 12.65m 11 11 10 10 DHA-02 Derecho 13.70m a 14.15m 11 11 10 10 DHA-02 Derecho 15.20m a 15.65m 30 30 26 21 DHA-02 Derecho 16.70m a 17.15m 53 53 45 30 DHA-02 Derecho 19.20m a 19.65m 7 7 6 6 DHA-02 Derecho 20.70m a 21.15m 9 9 7 7
DHA-02 Derecho 23.00m a 23.27m Rechazo Rechazo Rechazo Rechazo
- Sondaje DHA-03 estribo izquierdo
De 2288.59 m.s.n.m. a 2288.14m.s.n.m. (12.20m a 12.65m). N campo= 9
94 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 9 N60: 9
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.75 g/cm3=17.17 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.70m de profundidad y la profundidad del ensayo es 12.20m.
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 17.17 kN/m3 x 12.20m – (9.81m kN/m3 x 7.50m) = 135.86 kN/m2.
CN=0.90
(N1)60=8, donde 8<=2N60 (18), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
95 Por lo tanto el (N1)60 corregido =8.
De 2287.09 m.s.n.m. a 2286.64m.s.n.m. (13.70m a 14.15m). N campo= 23 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 23 N60: 23
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.75 g/cm3=17.17 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.70m de profundidad y la profundidad del ensayo es 13.70m.
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 17.17 kN/m3 x 13.70m – (9.81m kN/m3 x 9.00m) = 146.90kN/m2.
CN=0.87
96
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
(N1)60(CORR) = 15+ 0.5 *(20-15)= 18
Por lo tanto el (N1)60 corregido =18.
De 2285.59 m.s.n.m. a 2285.14m.s.n.m. (15.20m a 15.65m). N campo= 44 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 44 N60: 44
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.75 g/cm3=17.17 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.70m de profundidad y la profundidad del ensayo es 15.20m.
97
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 17.17 kN/m3 x 15.20m – (9.81m kN/m3 x 10.50m) = 157.94kN/m2.
CN=0.85
(N1)60=37, donde 37<=2N60 (88), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
(N1)60(CORR) = 15+ 0.5 *(37-15)= 26
Por lo tanto el (N1)60 corregido =26.
De 2284.09 m.s.n.m. a 2283.64m.s.n.m. (16.70m a 17.15m). N campo= Rechazo. De 2282.59 m.s.n.m. a 2282.14m.s.n.m. (18.20m a 18.65m). N campo= 39 Cálculo del N60: EH: 0.60 CB: 1.00 CS: 1.00 CR: 1.00 N: 39 N60: 39
Corrección por sobrepresión de carga:
Dónde:
CN= factor de corrección por sobrecarga
Las siguientes relaciones fueron dadas ampliamente para CN: Peck et. al.´s relationship (1974): (BNBC 2015 Eq 6.D.2)
98 Dónde:
σ´0 está en kN/m2 ó kPa
El suelo tiene una densidad natural =1.75 g/cm3=17.17 kN/m3, el nivel freático se presenta a 4.70m de profundidad y la profundidad del ensayo es 18.20m.
Al haber nivel freático la presión de sobrecarga σ´0= σ0 – μ, donde μ es la
presión neutra ejercida por el agua.
Si σ´0= 17.17 kN/m3 x 18.20m – (9.81m kN/m3 x 13.50m) = 180.01kN/m2.
CN=0.81
(N1)60=31, donde 31<=2N60 (78), cumple.
Corrección por dilatancia (Se aplica solo cuando (N1)60> 15):
(N1)60(CORR) = 15+ 0.5 *(31-15)= 23
Por lo tanto el (N1)60 corregido =23.
De 2281.09 m.s.n.m. a 2281.00m.s.n.m. (19.70m a 19.79m). N campo= Rechazo.
En la siguiente tabla N° 26 se muestra un resumen de los N corregido para el estribo izquierdo:
Tabla N° 26. Resumen de los N corregidos en el estribo izquierdo del Puente Juan Santos Atahualpa (Fuente: PERFOCON S.A.C.)
SONDAJE ESTRIBO PROFUNDIDAD N campo N 60 (N1)60 (N1)60
(CORR)
DHA-03 Izquierdo 12.20m a 12.65m 9 9 8 8
DHA-03 Izquierdo 13.70m a 14.15m 23 23 20 18 DHA-03 Izquierdo 15.20m a 15.65m 44 44 37 26 DHA-03 Izquierdo 16.70m a 17.15m Rechazo Rechazo Rechazo Rechazo DHA-03 Izquierdo 18.20m a 18.65m 39 39 31 23 DHA-03 Izquierdo 19.70m a 19.79m Rechazo Rechazo Rechazo Rechazo
e) Correlación del N corregido con las propiedades del suelo
- Estribo derecho: en la tabla Nº 27 se muestra el N corregido obtenido del N campo del ensayo del SPT:
99
Tabla N° 27. Resumen de los N corregidos en el estribo derecho del Puente Juan Santos Atahualpa (Fuente: PERFOCON S.A.C.)
SONDAJE ESTRIBO PROFUNDIDAD N campo (N1)60
(CORR) DHA-02 Derecho 12.20m a 12.65m 11 10 DHA-02 Derecho 13.70m a 14.15m 11 10 DHA-02 Derecho 15.20m a 15.65m 30 21 DHA-02 Derecho 16.70m a 17.15m 53 30 DHA-02 Derecho 19.20m a 19.65m 7 6 DHA-02 Derecho 20.70m a 21.15m 9 7 DHA-02 Derecho 23.00m a 23.27m Rechazo Rechazo
Correlacionando con la tabla Nº 28 de resistencia en función del N del SPT que se muestra a continuación se tiene:
Tabla N° 28. Estados de compacidad y consistencia del terreno (Fuente: Adaptado de NBR 6484 –Associação…, 2001, citado en De Oliveira, 2015)
Suelo Índice de resistencia a la
penetración N Designación (1)
Arenas y limos arenosos
≤4 Suelto 5 a 8 Poco compacto 9 a 18 Medianamente compacto 19 a 40 Compacto >40 Muy compacto Arcillas y limos arcillosos ≤2 Muy blando 3 a 5 Blando 6 a 10 Medio 11 a 19 Duro >19 Muy duro
(1)Son expresiones empleadas para la clasificación de la compacidad de arenas (suelto, compacto, etc.), referente a la deformabilidad y resistencia de los suelos desde el punto de vista de fundaciones, no debe ser confundida con las mismas denominaciones empleadas para la designación de la compacidad relativa de las arenas o para la situación ante el índice de vacíos crítico definido en la Mecánica de Suelos.
100
Mediante la siguiente tabla Nº 29 se realizó una correlación con el número SPT y la densidad relativa del suelo:
Tabla N° 29. Resistencia a la penetración y propiedades de los suelos en base al SPT, para suelos sin cohesión: altamente confiable (Peck et. al. 1974; Bowles, 1977; BNBC 2015 Table
6.D.6)
SPT N- Value 0 to 4 4 to 10 10 to 30 30 to 50 >50 Compactness very loose loose medium dense very dense Relative Density, Dr(%) 0 to 15 15 to 35 35 to 65 65 to 85 85 to 100 Angle of Internal Friction , ϕ
(°) <28 28 to 30 30 to 36 36 to 41 >41
Unit Weigth (moist)
pcf <100 95 to 125 110 to 130 110 to 140 >130 kN/m3 <15.7 14.9 to 19.6 17.3 to 20.4 17.3 to 22.0 >20.4 Sumerged unit weigth pcf <60 55 to 65 60 to 70 65 to 85 >75 kN/m3 <9.4 8.6 to 10.2 9.4 to 11.0 10.5 to 13.4 >11.8 - Estribo izquierdo
De la misma manera se hizo el análisis para el estribo izquierdo:
Tabla N° 30. Resumen de los N corregidos en el estribo izquierdo del Puente Juan Santos Atahualpa (Fuente: PERFOCON S.A.C.)
SONDAJE ESTRIBO PROFUNDIDAD N campo (N1)60
(CORR)
DHA-03 Izquierdo 12.20m a 12.65m 9 8 DHA-03 Izquierdo 13.70m a 14.15m 23 18 DHA-03 Izquierdo 15.20m a 15.65m 44 26 DHA-03 Izquierdo 16.70m a 17.15m Rechazo Rechazo DHA-03 Izquierdo 18.20m a 18.65m 39 23 DHA-03 Izquierdo 19.70m a 19.79m Rechazo Rechazo
Correlacionando con la tabla Nº 31 de resistencia en función del N del SPT que se muestra a continuación se tiene:
101
Tabla N° 31. Estados de compacidad y consistencia del terreno (Fuente: Adaptado de NBR 6484 –Associação…, 2001, citado en De Oliveira, 2015)
Suelo Índice de resistencia a la
penetración N Designación (1)
Arenas y limos arenosos
≤4 Suelto 5 a 8 Poco compacto 9 a 18 Medianamente compacto 19 a 40 Compacto >40 Muy compacto Arcillas y limos arcillosos ≤2 Muy blando 3 a 5 Blando 6 a 10 Medio 11 a 19 Duro >19 Muy duro
(1)Son expresiones empleadas para la clasificación de la compacidad de arenas (suelto, compacto, etc.), referente a la deformabilidad y resistencia de los suelos desde el punto de vista de fundaciones, no debe ser confundida con las mismas denominaciones empleadas para la designación de la compacidad relativa de las arenas o para la situación ante el índice de vacíos crítico definido en la Mecánica de Suelos.
Mediante la siguiente tabla Nº 32 se realizó una correlación con el número SPT y la densidad relativa del suelo:
Tabla N° 32. Resistencia a la penetración y propiedades de los suelos en base al SPT, para suelos sin cohesión: altamente confiable (Peck et. al. 1974; Bowles, 1977; BNBC 2015 Table
6.D.6)
SPT N- Value 0 to 4 4 to 10 10 to 30 30 to 50 >50 Compactness very loose loose medium dense very dense Relative Density, Dr(%) 0 to 15 15 to 35 35 to 65 65 to 85 85 to 100 Angle of Internal Friction , ϕ
(°) <28 28 to 30 30 to 36 36 to 41 >41
Unit Weigth (moist)
pcf <100 95 to 125 110 to 130 110 to 140 >130 kN/m3 <15.7 14.9 to 19.6 17.3 to 20.4 17.3 to 22.0 >20.4 Sumerged unit weigth pcf <60 55 to 65 60 to 70 65 to 85 >75 kN/m3 <9.4 8.6 to 10.2 9.4 to 11.0 10.5 to 13.4 >11.8
102 4.2.5.3.Determinación de la capacidad portante
a) Mediante Meyerhof
La capacidad portante mediante el método analítico se basó en las ecuaciones de Meyerhof. Estas ecuaciones incluyen factores de forma, profundidad e inclinación (Bowles, 1988). Se ha considerado para el análisis parámetros conservadores y el nivel de cimentación indicado por el contratista.
- Estribo derecho
• Clasificación SUCS de la Muestra: SM • Límites de plasticidad: No presenta • Ángulo de fricción del material es 30.4° • Cohesión del suelo: 0 kN/m2.
Las dimensiones de la zapata son: B= 9.00m y L= 21.00 m. (Como se indica en el expediente técnico)
Se consideró como peso específico de la muestra: sat=
1.67g/cm3=16.36kN/m3.
Además el nivel freático se encuentra a 4.90 m. por debajo del terreno natural. Es por ello que a la densidad saturada se le resta la unidad, quedando 0.67g/cm3= 6.57 kN/m3.
Considerando un Df =1.50 m.
Reemplazando dichos valores en la ecuación de Meyerhof se tiene:
c= 0 kN/m2
q= .Df =( ) = 9.855 kN/m2
103 ( ) 19.258 ( ) =16.765 ( ) = 1.261 ( ) ( ) √ =1.058 ( ) √ =1.029 - Estribo Izquierdo:
• Clasificación SUCS de la Muestra: SM • Límites de plasticidad: No presenta • Ángulo de fricción del material es 28.38° • Cohesión del suelo: 0 kN/m2.
Las dimensiones de la zapata son: B= 9.00 m. y L= 21.00 m. (Como se indica en el Expediente Técnico)
Se consideró como peso específico de la muestra: sat= 1.75gr/cm3=17.15kN/m3.
Además el nivel freático se encuentra a 4.70m por debajo del terreno natural. Es por ello que a la densidad saturada se le resta la unidad, quedando 0.75gr/cm3= 7.35 kN/m3.
Considerando un Df =1.50m.
Reemplazados estos valores en la fórmula de capacidad de carga admisible de Meyerhof se tiene:
104 c= 0 kN/m2 q= .Df =( ) = 11.025 kN/m2 ( ) =26.560 ( ) 15.349 ( ) =11.926 ( ) =1.241 ( ) ( ) √ =1.056 ( ) √ =1.028
b) Mediante correlación con el N de campo corregido
Hay un método particular de la BNBC 2015 para determinar la capacidad de carga, de acuerdo a ello cualquier método es admitido para determinar la capacidad de carga. Terzaghi and Peck (1948) establecieron la capacidad admisible mediante la siguiente correlación:
Para ello se tiene el N corregido del SPT de cada estribo, las dimensiones de ambas zapatas son de 9.00 m. x 21.00 m., el Df en ambos estribos es 12.50
m., la profundidad del nivel freático en el estribo izquierdo es 4.70m y en el derecho 4.90 m., además se considera un asentamiento tolerable de 25 mm.
105
Tabla N° 33. Capacidad de carga admisible (Fuente: Manzur, 2018)
Alowalle Bearing Capacity References
Originally in graphic form
( ) ( ) ( ) Where cd=Depth factor =
cw= wáter correction factor
S=tolerable settlement (mm) B=width of the footing (m) Df=depth of the footing (m)
Dw=depth of water (m)
N=lowest (average) uncorrected N value from depth footing to Df+B every 0.76 m. (2.5 ft.) water table correction
suggested.
Terzaghi and Peck (1948)
Reemplazando valores se obtuvo lo siguiente:
Tabla N° 34. Capacidad admisible obtenida del N corregido en el estribo derecho del Puente Juan Santos Atahualpa (Fuente: PERFOCON S.A.C.)
SONDAJE ESTRIBO PROFUNDIDAD N campo (N1)60
(CORR) Qadm (kg/cm2) DHA-02 Derecho 12.20m a 12.65m 11 10 2.34 DHA-02 Derecho 13.70m a 14.15m 11 10 2.34 DHA-02 Derecho 15.20m a 15.65m 30 21 4.91 DHA-02 Derecho 16.70m a 17.15m 53 30 7.02 DHA-02 Derecho 19.20m a 19.65m 7 6 1.40 DHA-02 Derecho 20.70m a 21.15m 9 7 1.64 DHA-02 Derecho 23.00m a 23.27m Rechazo Rechazo >7.02
106
Tabla N° 35. Capacidad admisible obtenida del N corregido en el estribo izquierdo del Puente Juan Santos Atahualpa (Fuente: PERFOCON S.A.C.)
SONDAJE ESTRIBO PROFUNDIDAD N campo (N1)60 (CORR) Qadm (kg/cm2) DHA-03 Izquierdo 12.20m a 12.65m 9 8 1.95 DHA-03 Izquierdo 13.70m a 14.15m 23 18 4.39 DHA-03 Izquierdo 15.20m a 15.65m 44 26 6.34 DHA-03 Izquierdo 16.70m a 17.15m Rechazo Rechazo > 6.34 DHA-03 Izquierdo 18.20m a 18.65m 39 23 5.61 DHA-03 Izquierdo 19.70m a 19.79m Rechazo Rechazo >6.34
4.2.5.4.Bulbo de presión y estimación del asentamiento del suelo de fundación para cada estribo
a) Bulbo de presiones
En el caso que estamos analizando el bulbo de presiones debido a una carga rectangular de longitud infinita, está limitado por la isóbara que toma el valor del 10% del valor de la fuerza aplicada, ∆σz≤0.10q.
Figura N° 27. Ábaco empleado para el análisis de carga transmitida en la fundación del puente Juan Santos Atahualpa. (Fuente: Lambe & Whitman, 2004)
Para nuestro caso a= B/2= 9/2=4.5m.
El valor de la carga transmitida es 3 kg/cm2, el 10% es 0.3 kg/cm2, y tiene una profundidad de influencia de acuerdo al ábaco mostrado de 6.30 m., donde
107
se presentará la transmisión de carga más elevada. Por lo tanto a una profundidad de 1.80 m. la carga transmitida al terreno de fundación será 0.5 q = 1.5 kg/cm2 y a 3.15m. de profundidad la carga transmitida será de 0.3q= 0.9 kg/cm2. Se ha realizado las tablas N° 36 y 37 comparando la carga transmitida y la capacidad portante determinada a partir del ensayo del SPT (ya que son valores más conservadores) para cada estribo, obteniéndose:
Tabla N° 36. Comparativo entre la capacidad admisible del N corregido en el estribo derecho del Puente Juan Santos Atahualpa y la carga transmitida (Fuente: PERFOCON S.A.C.)
SONDAJE ESTRIBO PROFUNDIDAD (N1)60
(CORR) Qadm (kg/cm2) ∆q (kg/cm2 ) transmitido OBS
DHA-02 Derecho 12.20m a 12.65m 10 2.34 3 kg/cm2 No admite la carga DHA-02 Derecho 13.70m a 14.15m 10 2.34 3 kg/cm2 No admite
la carga DHA-02 Derecho 15.20m a 15.65m 21 4.91 3 kg/cm2 A partir de