7. Estimation and identification
7.1. Baseline model
dinámica fluvial, así mismo esta disminución artificial del cauce ocasiona el incremento de
erosión del talud izquierdo del canal del río aguas arriba y con ello provoca la inestabilidad y
probable colapso de la vía en este tramo, por lo que se recomienda proyectar una estructura
nueva y de mayor luz.
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Aguas arriba, en la margen derecha, a 20 m aprox., del sondaje de la margen izquierda, se observa el afloramiento de roca limonita carbonosa la cual profundiza por debajo del cauce y que según los sondajes ejecutados, tanto en la margen izquierda como derecha, se encuentra infrayaciendo a los depósitos conglomerádicos del río Yamobamba.
2.03.00 ESTUDIO GEOTÉCNICO Y DE SUELOS DE
CIMENTACIÓN
Para alcanzar los fines propuestos se llevaron a cabo trabajos de campo, ensayos de laboratorio y labores de gabinete que han contemplado los siguientes aspectos:
Se realizaron dos perforaciones del sub-suelo en el área de ubicación del puente determinándose la distribución horizontal y vertical de cada uno de los materiales muestreados. Las ubicaciones corresponde a la futura ubicación. En el plano topográfico se indica la ubicación de las perforaciones. (ver Anexo).
Se determinó las características físico mecánicas de los materiales del subsuelo desde le punto de vista geotécnico y de la interrelación suelo – estructura.
2.03.01 TRABAJOS DE CAMPO
Las investigaciones geotécnicas se llevaron a cabo mediante sondajes diamantinos en los puntos de apoyo de la estructura con ejecución de ensayos de SPT y obtención simultanea de muestras representativas en cada cambio de material cada 1.50 m., según el siguiente cuadro:
CUADRO N° 01 SONDAJES ROTATIVOS Sondaje Ubicación Progresiva
(Km.) Cota Terreno (m.s.n.m) Cota Fondo (m.s.n.m) Profundidad (m) P- 2 MARGEN DERECHA 29+755 3122.80 3102.80 20 P-1 MARGEN IZQUIERDA 29+725 3120.60 3100.60 20
Las muestras de suelo fueron colocadas en recipientes plásticos y cajas de registro, debidamente identificadas, Y fueron remitida al laboratorio de Mecánica de Suelos.
Se llevó un registro continuo de la litología, anotándose las características principales de cada estrato, así como la ubicación e identificación de las muestras obtenidas.
Ensayos de Laboratorio.- Las muestras disturbadas representativas de los diferentes horizontes fueron clasificadas y seleccionadas según las normas del ASTM y NTP.
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2.04.00 ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN.
Sobre la base de las propiedades físicas y mecánicas de los materiales que presenta el Perfil Estratigráfico del terreno investigado, así como las características de la estructura por construir, se determinó que en el presente caso el tipo de cimentación más adecuado, técnica y económicamente es el superficial mediante apoyo directo por zapatas.
2.04.01 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN
ESTRIBO DERECHO
En el presente caso existen dos factores que controlan la profundidad de cimentación de la subestructura:
El primero, constituido por la presencia de suelos gruesos conformados por bolonería grande en matriz gravosa pobremente graduada (GP), que constituyen materiales de excelente calidad como terreno de cimentación. Estos materiales en el estribo derecho desde el nivel de sondaje (3122.60 m.s.n.m) profundizan hasta los 12 m aprox. (3110.80 m.s.n.m).
El segundo referido a la profundidad máxima de socavación esperada durante la vida útil de la estructura, el cual según la información del estudio de Hidrología es de 3.23 m respecto al fondo del cauce (cota 3114.05)*, teniendo desde esta cota hasta donde finaliza el nivel de grava una potencia 3.25 m (cota 3110.80 m.s.n.m). Razón por la cual el desplante recomendado es en la cota 3112.55, para obtener un colchón base de conglomerado de 1.75 m y un confinamiento mínimo de 1.50 m.
* Información del Estudio de Hidrología
ESTRIBO IZQUIERDO
En el presente caso existen tres factores que controlan la profundidad de cimentación de la subestructura:
El primero, constituido por la presencia de suelos gruesos conformados por bolonería grande en matriz gravosa pobremente graduada (GP), que constituyen materiales de excelente calidad como terreno de cimentación; sin embargo estos materiales en el estribo izquierdo profundizan sólo hasta los 5.00 o 6.00 m de profundidad (entre las cotas 3115.60 – 3114.60 m.s.n.m).
El segundo referido a los materiales que infrayacen al nivel de conglomerado y que se ubican a partir de los 5.00 m o 6.00 m (cotas de 3115.6 m.s.n.m – 3114.6 m.s.n.m) hasta los 20 m de profundidad y el cual corresponden según lo evaluado a limo muy compacto o roca limolita carbonosa, que en los ensayos SPT ofrecen valores de rechazo.
El tercero referido a la profundidad máxima de socavación esperada durante la vida útil de la estructura, el cual según la información del estudio de Hidrología es de 3.23 m respecto al fondo
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del cauce (cota 3114.05) *, nivel que superará al paquete de conglomerado y alcanzará al nivel de limo muy compacto o roca limolita carbonosa. Por lo cual se concluye que según la estratigrafía del estribo izquierdo en este nivel la zapata deberá estar desplantado sobre el limo muy compacto o roca limolita carbonosa.
* Información del Estudio de Hidrología
2.04.02 PRESIÓN ADMISIBLE
Por lo expuesto en el numeral anterior la Capacidad de Carga Admisible deberá ser calculada para dos tipos de materiales: conglomerados del estribo derecho y limo muy compacto y/o roca limolita carbonosa en el estribo izquierdo.
ESTRIBO DERECHO
En condiciones estáticas la capacidad de carga de una zapata rectangular cimentada sobre un suelo granular está dada, generalmente, por la siguiente expresión (Terzagui, Meyerhof, Hanse )
Q u : c Nc + Y Dfn Nq + 0.5 Y B N γ - Factor de Seguridad : 3
CUADRO N ° 02
CARGA ADMISIBLE (QADM): ESTRIBO DERECHO E IZQUIERDO Desplante desde fondo del cauce
(m) Cota (msnm) Qadm (kg/cm2) 4.73 3112.55 6.11
2.04.03 PRESIÓN ADMISIBLE POR ASENTAMIENTO
El asentamiento total de una estructura esta dada por: St = Si + Scp + Scs Para el presente caso particular:
St = Si = qo (1-v2)
A
/ EsβzCUADRO N° 03
ASENTAMIENTO MARGEN DERECHA Esfuerzo vertical (qo)
(kg/cm2)
Deformacion elástica (m)
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ESTRIBO IZQUIERDO
En condiciones estáticas la capacidad de carga de una zapata rectangular cimentada sobre un limo compacto (ML) está dada, generalmente, por la siguiente expresión (Terzagui, Meyerhof, Hansen )
Q u : c Nc + Y Dfn Nq + 0.5 Y B N γ
CUADRO N ° 04
CARGA ADMISIBLE (QADM): ESTRIBO IZQUIERDO Desplante desde fondo del cauce
(m) Cota (msnm) Qadm (kg/cm2) 4.73 3112.55 2.81 5.73 3111.55 3.78 6.73 3110.55 4.74
2.04.04 PRESIÓN ADMISIBLE POR ASENTAMIENTO
El asentamiento total de una estructura esta dada por: St = Si + Scp + Scs
CUADRO N° 05
ASENTAMIENTO ESTRIBO IZQUIERDO Esfuerzo vertical (qo)
kg/cm2 Deformación elástica m. 2.35 0.025 2.81 0.030 3.78 0.041 4.74 0.051
2.05.00 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La geología del área de ubicación del puente Yamobamba corresponde a un valle joven con una sección típica en “V”, flanqueado por taludes abruptos conformados por depósitos cuaternarios (coluviales, aluviales, fluviales, etc.) y afloramientos rocosos de diversa litología y naturaleza. La unidad más importante la constituye el cauce del río Yamobamba, la cual ofrece una forma ligeramente sinuosa conformado por depósitos gruesos de bolonería que en algunos casos superan el 1 m de diámetro ahogados en una matriz gravosa que según los ensayos de laboratorio corresponden a gravas pobremente gradadas (GP).
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Aguas arriba en la margen derecha a 20 m aprox., del sondaje de la margen izquierda se observa el afloramiento de roca limonita carbonosa la cual profundiza por debajo del cauce y que según los sondajes ejecutados, tanto en la margen izquierda como derecha, infrayaciendo al conglomerado fluvial.
Las prospecciones geotécnicas ejecutadas en ambos estribos que progresaron hasta los 20 m de profundidad corroboraron las apreciaciones y/o estudio geológico superficial dado que se recuperó cores de bolonería, gravas y roca limonita carbonosa, lo cual es verificado y/o sustentado por los afloramientos obserBados superficialmente, tanto por el conglomerado aluvial como por la roca limonita carbonosa que aflora en la margen derecha (a 20 m aprox. del sondaje de la margen izquierda)..
Por lo anterior, la cimentación de en el ESTRIBO DERECHO deberá ser sobre el conglomerado fluvial en matriz gravosa pobremente graduada (GP), mediante el sistema de zapatas en apoyo directo para una Capacidad de Carga Admisible de 6 Kg/cm2 (para limitar el asentamiento a 2.5cm) y a una profundidad de 4.73 m (cota 3112.55 msnm) respecto al fondo del cauce.
En el ESTRIBO IZQUIERDO, dado que la potencia del conglomerado fluvial no supera los 3 m (respecto al fondo del cauce) el desplante del cimiento necesariamente será sobre el material limoso muy compacto y/o roca limolita carbonosa, la cual en los ensayos SPT ofreció valores de rechazo (mayor 50 golpes/pie), por lo cual la Capacidad de Carga Admisible de diseño será de 2.35 Kg/cm2 (para limitar el asentamiento a 2.5 cms). En el proceso constructivo se deberá ejecutar la respectiva verificación de la Capacidad de Carga Admisible, en este material, dado que la excavación podría afectar su compacidad.
3.00.00 PONTON RIÑIBAMBA
3.01.00 GENERALIDADES
3.01.01 INTRODUCCIÓN