INTRODUCCIÓN El informe presente registrará la información del paso a paso de la investigación geotécnica a realizar en un terreno ubicado en la vereda Guatiguara en el municipio de Piedecuesta de Santander, donde se llevará a cabo un proyecto de viviendas , en un suelo arenoso. La exploración geotécnica fue iniciada a principios de septiembre de 2020 y se realizó de conformidad con el numeral H.2.1.1 del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente, NSR-10. El Estudio Geotécnico es un conjunto de actividades que comprenden el reconocimiento de campo, la investigación del subsuelo, los análisis de ingeniería necesarios para el diseño y construcción de las obras en contacto con el suelo, de forma tal que se garantice un comportamiento adecuado de la estructura, protegiendo ante todo la integridad de las personas de cualquier fenómeno externo, además de proteger vías, instalaciones de servicios públicos, predios y construcciones vecinas. El informe estará conformado en su primera parte por los siguientes incisos: Generalidades Objetivos y alcance que delimitaron el estudio Metodología utilizada a lo largo de la investigación Adicionalmente, basados en los resultados de la exploración de suelos, ensayos de campo, pruebas de laboratorio, los requerimientos del proyecto y los análisis de ingeniería geotécnica pertinentes, se presenta el perfil estratigráfico individual y uno en conjunto, permitiendo que se pueda observar cómo se encuentra el subsuelo en la medida que se investiga el terreno a lo largo de los diferentes sondeos. En la parte final se realiza un análisis de ingeniería geotécnica, donde se detallan las conclusiones y recomendaciones, considerando los aspectos técnicos y económicos, que permitan definir la solución más segura al problema que se presente y garanticen la estabilidad del proyecto. 1 GENERALIDADES DEL ESTUDIO 1.1 ALCANCE Y OBJETIVOS El objetivo principal de esta investigación es determinar las características del terreno, para luego definir el tipo de cimentación apropiada y emitir recomendaciones que garanticen la estabilidad del proyecto. Dentro de los alcances del estudio se incluyen las siguientes actividades: Obtener información sobre las condiciones estratigráficas del sitio. Determinar las propiedades mecánicas de los suelos (resistencia, compresibilidad, etc.). Establecer la profundidad de las aguas freáticas. Utilizar la información anterior para determinar el tipo de cimentación apropiada y las características de esta (profundidad, capacidad portante, etc.). Determinar el comportamiento del sistema suelo-estructura (asentamientos, problemas potenciales) y los métodos constructivos más adecuados. 1.2 LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO La obra se desarrollará en un lote ubicado en la vereda Guatiguara en Piedecuesta, Departamento de Santander. 1.3 GEOGRAFÍA Piedecuesta es un municipio del departamento de Santander, Colombia. Se encuentra a 17 km de Bucaramanga, formando parte de su área metropolitana. Su extensión territorial es de 344 kilómetros cuadrados; observamos una alterada geografía que nos ofrece un sinnúmero de valles, mesetas, montañas y colinas, accidentes territoriales que nos presentan una variada climatología, pasando del radiante sol de pescadero a la neblina del páramo de Juan Rodríguez. El municipio limita por el norte con Tona y Floridablanca. Por el sur con Guaca, Cepitá, Aratoca y Los Santos. Por el oriente Santa Bárbara. Por el occidente con Girón. Límites que a su vez demarcan las fragmentaciones del relieve municipal por la falla de Bucaramanga al oriente, el nudo sísmico y la falla de los Santos al sur, la falla del río Suárez al occidente y las fallas de Ruitoque y río de Oro por el norte. 1.4 CLIMA En Piedecuesta, los veranos son cortos, caliente y húmedo; los inviernos son cortos, cómodos y bochornosos y está mojado y nublado durante todo el año. Durante el transcurso del año, la temperatura generalmente varía de 20 °C a 26 °C y rara vez baja a menos de 17 °C o sube a más de 28 °C. 1.5 GEOLOGÍA, GEOMORFOLOGÍA Y TECTÓNICA El territorio santandereano se caracteriza por presentar tres estilos estructurales diferenciables, los cuales identifican tres regiones estructuralmente bien definidas del departamento: uno de fallamiento en bloques en la región oriental; otro de plegamientos en la región central, y el graben del Magdalena, en la región occidental. En la Figura 10, se muestra el esquema estructural que se ha considerado apropiado para el Departamento de Santander. El municipio de Lebrija se encuentra ubicado en la región estructural central. Está región está localizada entre la Falla de Bucaramanga-Santa Marta al oriente y la Falla La Salina al occidente. Geográficamente conforma la cadena montañosa de las estribaciones occidentales de la Cordillera Oriental, en donde se destacan estructuras anticlinales y sinclinales amplios, limitadas por fallas inversas y de cabalgamiento con inclinación hacia el oriente. Sistema de Fallas Bucaramanga – Santa Marta: Este corresponde a un sistema de fallas paralelas ubicadas al oriente de la zona de estudio, con tendencia NNW y un ancho de 1 a 1.5 Km. El patrón geomorfológico y estructural evidencia un comportamiento de rumbo con desplazamiento sinestral, y una componente de acortamiento horizontal, acompañado por el levantamiento compensatorio de rocas del bloque este que afectan el macizo ígneo – metamórfico de Santander. Este levantamiento es una consecuencia de la convergencia con el sistema de fallas del Suárez al norte del área. De esta manera la traza de falla principal coloca en contacto el Macizo de Santander con unidades paleozoicas al norte del Río Suratá y al sur con sedimentos cuaternarios del Abanico de Bucaramanga. Este sistema de fallas es muy evidente en el mapa de sombras generado a partir del modelo digital de terreno; estas evidencias son expresadas en términos de patrones texturales y estructurales. Sistema de fallas del Suárez: Este sistema consta de tres fallas inversas paralelas con una dirección general N50ºE; topográficamente la falla principal genera un escarpe distintivo y pone en contacto unidades de la formación Girón, en el extremo occidental, con unidades de la formación Bucaramanga, al oriente. El plano de falla presenta un buzamiento principal hacia el NW, con un ángulo aproximado de 60º (Ward et al., 1973). La falla del Río de Oro pertenece a este sistema de fallas caracterizado por una fuerte componente vertical asociada con unos movimientos menores laterales izquierdos. Paris et al. (2000), propone un trazo de falla bien definido con control lineal de drenajes por varios Km tales como el Río Suárez, con índices neotectónicos entre los que están lagos de falla y localmente embalses aluviales. La falla desplaza verticalmente flujos de escombros en el área de Girón y La Fuente, desplazando una superficie de erosión Terciaria. Falla Chimita-Café Madrid (F. C-C. Madrid): Presenta una dirección preferencial NNE, estructuralmente esta es una falla de tipo normal generando un escarpe con facetas triangulares. Tiene convergencia con el sistema de fallas del Suárez, generando un graben estrecho con la falla del Río de Oro. En el área de estudio no se encontraron evidencias de procesos tectónicos. Localmente, se tiene como rasgo sobresaliente el Sistema de Fallas del Espino, Lebrija, La Aurora, Rio Sucio, La Sorda y San Joaquín, estas se ubican hacia el Este del área rural del municipio y zonas de cuencas al Oeste. Este sistema presenta un patrón de fallamiento paralelo y ramificado, enmarcado por su constante actividad. 2. CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO Y DEL SITIO El lote en estudio está localizado sobre una topografía de pendiente plana, con alturas sobre el nivel del mar de 1006 a 1005 m.s.n.m. y con pendientes máximas dentro del lote de aproximadamente 2% hacia el oriente. En el lote no se observan escarpes ni gradas que indiquen movimientos recientes. La vegetación dentro del lote es de intensidad media-baja, se ubican árboles y arbustos de distintos tamaños y especies. Según la información suministrada por los responsables del proyecto a través de planos estructurales y arquitectónicos, la edificación se desarrollará en concreto reforzado y sistema estructural aporticado de vigas y columnas, estas últimas encargadas de trasmitir las cargas hasta las estructuras de cimentación. 3 METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN Congruente con la tipología del proyecto, se llevaron a cabo tres actividades relacionadas y complementarias, direccionadas a lograr los objetivos planteados. Estas actividades son: Recopilación y análisis de la información disponible Investigación del subsuelo Análisis geotécnico preliminar } 3.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN EXISTENTE En esta actividad se realizó la recolección de la información disponible que fuese relevante para el correcto desarrollo de la investigación. Como parte de esta podemos mencionar, las características del proyecto. Además, se ejecutó un reconocimiento al sitio del proyecto, en la que se determinaron mediante inspección visual y registro fotográfico, las condiciones del terreno y de drenaje de este; necesarias para la elaboración de las recomendaciones de ingeniería. 3.2 INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO DRENAJE E INFILTRACIÓN El drenaje superficial es regular debido a la pendiente relativamente baja del terreno circundante, lo cual dificulta la escorrentía. Se realizaron dos apiques en la zona de estudio para realizar ensayos de permeabilidad de cabeza variable en los suelos subsuperficiales dando como resultado un suelo arenoso. NIVELES FREÁTICOS AL TERMINAR LOS SONDEO El perfil de suelo se considera relativamente mal drenado, se encuentra generalmente en estado moderadamente seco a húmedo y el nivel freático apareció en los sondeos de acuerdo con la siguiente tabla: 3.2.1 Exploración de campo Para la planeación de las investigaciones geotécnicas se utilizó la NSR-10 y de acuerdo con esta se programaron los sondeos realizados. Las perforaciones se ejecutaron según la norma ASTM D 1586 para el ensayo de penetración estándar, equivalente a la norma I.N.V.E. 111 . La metodología aplicada fue la siguiente. 3.2.1.2 Requerimientos de Número y Profundidad de sondeos de acuerdo al Reglamento NSR-10 El número mínimo de sondeos por cada unidad de construcción está definido por la tabla H.3.2-1 del NSR-10. Teniendo en cuenta que el proyecto es una sola unidad de construcción de categoría MEDIA, se obtienen los siguientes requerimientos: Número mínimo de sondeos: 4 Profundidad mínima de sondeos: 15 metros El artículo H.3.2.5 especifica que al menos el 50% de los 4 sondeos exigidos debe alcanzar la profundidad de 15 metros. 3.2.1.3 Investigación Geotécnica Realizada Se realizaron ensayos de penetración estándar utilizando la norma ASTM D 1586, equivalente a la norma I.N.V.E. 111. Peso del martillo: 140 libras Altura de caída: 76 centímetros Penetración: 3 intervalos de 15 centímetros cada uno (6”) N de diseño: Sumatoria de los golpes de los últimos 30 centímetros (12”) Diámetro exterior del tubo: 50.1 mm Diámetro interior del muestreador en la punta: 34.55 mm Longitud del tubo: 71,6 centímetros Sistema de hincado: Malacate y polea Motor del equipo: 10 HP 3.2.1.4 Ensayos de Laboratorio realizados Los trabajos de laboratorio comprendieron la ejecución de ensayos de clasificación (límites de consistencia y granulometría), caracterización física (peso unitario, gravedad específica y humedad) y resistencia. En las siguientes tablas se presenta cantidad y el resumen de ensayos ejecutados para la exploración: 4. ANALISIS DE DATOS Se realizó una visita de campo al sitio del lote estudiado para definir la ubicación de los sondeos a ejecutar. Seguido de esto se analizaron los resultados de campo y laboratorio, lo cual nos brindó información sobre las características geológicas y geotécnicas del terreno. Se determinaron los parámetros de diseño, en lo referente a capacidad de carga, profundidad de cimentación, parámetros de presión lateral y establecer las condiciones bajo las cuales se pueda garantizar seguridad para las estructuras que se propongan. Adicionalmente, se manejó un modelo de software para el análisis de los asentamientos de la edificación a construir. 5. TRABAJO DE CAMPO A continuación, se describen las actividades principales con los respectivos objetivos a realizar durante la ejecución del proyecto. AMENAZA SÍSMICA Y MOVIMIENTOS SÍSMICOS PARA DISEÑO Requerimientos amenaza sísmica NSR-10 Zona de amenaza sísmica De acuerdo al mapa de amenaza sísmica, el municipio de Piedecuesta se encuentra localizado en una zona de amenaza sísmica alta. Valores de Aa y Av De acuerdo con el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR 10, los movimientos sísmicos de diseño son los siguientes: - Aa (aceleración horizontal pico efectivo en roca): 0.25 - Av (velocidad horizontal pico efectivo): 0.20 Plano de Aa Plano de Av Efectos Locales De acuerdo con la NSR-10: El tipo y perfil de suelo (Tabla A.2.4-1) es: D Perfil de suelo rígido que cumple con la condición 50 > ̅ ≥ 15 Donde ̅ = número medio de golpes del ensayo de penetración estándar realizado de acuerdo con la norma ASTM D1586 haciendo corrección por energía N60. El valor de Fa para períodos cortos del espectro (tabla A.2.4-3) es: 1.3. El valor de Fv para períodos intermedios del espectro (tabla A.2.4-4) es: 1.9 Criterios del espectro de diseño (A.2.6 NSR-10) Para el análisis de la acción sísmica se recomienda utilizar el espectro elástico de diseño de la Norma NSR-10, definido mediante los siguientes parámetros el cual está definido para un coeficiente de amortiguamiento del 5% del crítico. Calculo de periodos To = 0.1*0.20*1.9/ (0.25*1.3) = 0.1169 s Tc = 0.48*0.20*1.9/ (0.25*1.3) = 0.5612 s TL = 2.4*1.9= 4.56 s Sa = 2.5*0.25*1.3*1 = 0.8125 para T < Tc Sa = 1.2*0.20*1.9*1 / T = 0.456 / T para Tc < T < TL Sa=1.2*0.20*1.9*4.56*1/T2=2.0793/T2 para T>TL El espectro en función del periodo queda así: Trabajaremos con las columnas centrales ya que son las que reciben mayor peso, produciendo así efectos mayores en el terreno, estas poseen una carga de 328.77 Kn. Para esta edificación usaremos zapatas continuas. Capacidad Portante y asentamiento. Capacidad portante. Para este diseño trabajamos con zapatas a 2.5 metros de profundidad ya que el suelo no es muy apto para soportar la carga de nuestra construcción. La mejor opción seria mejorar las condiciones del terreno bajo la cimentación, ya que presentamos aguas freáticas a 1.2 m de profundidad, en épocas lluviosas debemos tener equipos de bombeo para proveer tropiezos en nuestra obra. Asentamiento. Podemos ver que nuestro asentamiento es mínimo, de 8.1 mm en cada zapata, con una profundidad de 4.86 m .
