Suelos de Buenos Aires. (84.07) Mecánica de Suelos y Geología Alejo O. Sfriso:

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1 (84.07) Mecánica de Suelos y Geología Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar

2 Índice Estratigrafía de la Ciudad de Buenos Aires Formación Pampeano Formación Postpampeano Formación Puelchense 2

3 Mapa geológico de la Ciudad (Pereyra 2001) 3

4 Perfil geotécnico tipico de la ribera de Buenos Aires (Pleistoceno) Limos y arcillas muy compactas Fundaciones directas Limos y arenas sueltas Remoción total o fundación con pilotes (Holoceno) (Plioceno) (Mioceno Medio) 4

5 Perfil geotécnico en Puerto Madero 0m a 2m: rellenos artificiales 2m a 7m: arcillas blandas con arenas intercaladas 7m a 9m: arenas finas sueltas 5

6 Perfil geotécnico en Puerto Madero 0m a 2m: rellenos artificiales 2m a 7m: arcillas blandas con arenas intercaladas 7m a 9m: arenas finas sueltas 9m a 24m: limos y arcillas duras (Pampeano) 24m a 28m: arcillas plásticas compactas 6

7 Perfil geotécnico en Puerto Madero 0m a 2m: rellenos artificiales 2m a 7m: arcillas blandas con arenas intercaladas 7m a 9m: arenas finas sueltas 9m a 24m: limos y arcillas duras (Pampeano) 24m a 28m: arcillas plásticas compactas 28m a 50m: arenas muy densas (Puelchense) 7

8 Perfil geotécnico en Puerto Madero 0m a 2m: rellenos artificiales 2m a 7m: arcillas blandas con arenas intercaladas 7m a 9m: arenas finas sueltas 9m a 24m: limos y arcillas duras (Pampeano) 24m a 28m: arcillas plásticas compactas 28m a 50m: arenas muy densas (Puelchense) Arcillas azules muy duras (normalmente consolidadas) 8

9 9

10 Propiedades físicas y mecánicas 10 (Rinaldi 2006)

11 Puerto Madero está en el cauce del Río de la Plata 11

12 La geotecnia de Puerto Madero en escala 12

13 Índice Estratigrafía de la Ciudad de Buenos Aires Formación Pampeano Formación Postpampeano Formación Puelchense 13

14 Origen del Pampeano Loess modificado, redepositado y cementado Andesitas y basaltos de Cordillera central Depositado como loess en el norte de la Patagonia Transportado por acción eólica Redepositado en ambientes fluvial y lacustre en la zona central del país 14 (Bolognesi 1957)

15 Secuencia de deposición +20m +10m CL o CH Limos Zona I, Eólica Zonas de deposición eólica y fluvial Consolidación por desecación Precipitación Óxidos de calcio (tosca) Carbonatos (nódulos) -5m -8m -10m -25m CL Limo cinerítico CL o CH Zona II, Fluvial Mineralogía Plagioclasas, cuarzo y vidrio volcánico Caolinita e ilita 15 (Bolognesi 1957)

16 Propiedades físicas +20m +10m CL o CH Limos Zona I, Eólica -5m -8m -10m -25m CL Limo cinerítico CL o CH Zona II, Fluvial 16 (Bolognesi 1957)

17 Propiedades mecánicas Suelo muy rígido, sobreconsolidado por desecación, fisurado y erráticamente cementado con CaCO 3 Características principales La cementación produce una cohesión confiable Las fisuras inducen alta permeabilidad: tiende a tener comportamiento drenado 17 (Bolognesi&Moretto 1957, Núñez 1986, 1986b, Sfriso 2006, 2008a, 2008b. Codevilla&Sfriso 2010) Túnel de drenaje para subte

18 Perfil típico 0m- 2m: Rellenos 0 (N 1 ) 60 - SPT m-8/12m: ML & CL, pobremente cementado con bochones 8m-25/30m: ML & CL, fuertemente cementado y fisurado m-40m: CL & CH, poco cementado, no fisurado

19 Evidencia del contacto Pampeano medio e inferior Castaño, oxidado, fisurado, fuertemente cementado, no erosionable. Verdoso, no oxidado, no fisurado, ligeramente cementado, erosionable. 19

20 Evidencia del contacto Pampeano medio e inferior Castaño, oxidado, fisurado, fuertemente cementado, no erosionable. Verdoso, no oxidado, no fisurado, ligeramente cementado, erosionable. 20

21 Rigidez: módulo de Young en laboratorio E ur ref Eur m MPa 130MPa 0.70 Inalterado Compactado UT1 UT2 UT3 CT1 CT2 CT3 UT4 CT4 100 ref Eur m 80MPa 0.70 UT5 CT5 UT6 3 kpa (Sfriso et al 2008)

22 Rigidez: Módulo de Young in situ ~100MPa ~300MPa Depth [m] 22 K [MN/m 3 ] (Codevilla & Sfriso 2011) A B H

23 Parámetros medios para modelización numérica Parámetros usados para la modelización de túneles y obras subterráneas en Buenos Aires 23 (Codevilla & Sfriso 2011)

24 Excavaciones en el Pampeano Formación Pampeano El Pampeano es un depósito fisurado Siempre hay que colocar un sostenimiento mínimo El Diagrama de Empujes del Código es suficiente para excavaciones comunes hasta 10m de profundidad 24 (Moretto, in T&P 1968)

25 Excavaciones en el Pampeano La altura máxima de una excavación sin sostenimiento (y sin cargas en superficie) es = 8 3 tan 45º + 2 En el Pampeano (esto es teórico) = kpa kn/m tan 45º + 30º 34º 2 =

26 Excavación en La Plata Formación Pampeano 26

27 Excavación en La Plata 27

28 Excavación en La Plata 28

29 Muy alta capacidad de carga de pilotes Resultado de ensayo de carga Pilote cuadrado B = 40 cm, L = 12 m Capacidad de carga por la punta similar a capacidad de carga por el fuste = 3100 =

30 Muy alta capacidad de carga de pilotes Resultado de ensayo de carga Pilote cuadrado B = 30 cm, L = 12 m Hincado con un D12 = 1440 =

31 Muy alta capacidad de carga de pilotes Resultado de ensayo de carga Pilote cuadrado B = 45 cm, L = 12 m Preperforación ~8 m Relleno con hormigón (1.45 vol. huelgo) Hincado con un K25 (S 10 < 2 cm) = 3400 =

32 Submuración de torres de Catedral de La Plata con micropilotes 32

33 Primera fundación platea-pilotes 33

34 Excavación de Estación Corrientes caverna en sección completa, 18m x 9m tapada 34 (Sfriso 2007, 2008)

35 Índice Estratigrafía de la Ciudad de Buenos Aires Formación Pampeano Formación Postpampeano Formación Puelchense 35

36 Origen y composición Depósitos recientes de arenas limosas, limos y arcillas de origen fluvial y marítimo, normalmente consolidados y poco estructurados, con espesores de cinco a veinticinco metros, que se encuentran en la ribera del Paraná inferior, Río de la Plata y afluentes La edad de la formación va desde el presente hasta unos diez mil años 36

37 Origen y composición 37 Existen dos materiales: Limos y arenas limosas subangulares de origen fluvial Arcillas CH de origen fluvial y marino e cr p (kpa) N - SPT fill sandy silt w = 40% # 200 = 60% plastic clay w = 68% wl = 72% I p = 42% dense sand D r >75%

38 Propiedades físicas Ip Classification chart - Postpampeano soils A fluvial marine w L 38

39 Propiedades físicas y mecánicas 39 (Rinaldi 2006)

40 Propiedades mecánicas Índice de compresión vs. Límite líquido 0.65 C c [-] C c = (w l - 18) w 0.20 l [%]

41 Propiedades mecánicas E i [MPa] Módulo vs. resistencia E i = 0.58 c u c u [KPa]

42 Propiedades mecánicas 42 (Leoni 2009)

43 Propiedades mecánicas (ejemplos) 43 Son Cota SPT Propiedades índice Ensayos edométricos deo SUCS w w l w p I P e g C r max C c C c p c p 0 OCR k C v - % % % % - KN/m KPa KPa - m/sec m 2 /sec I CH E-08 3.E CH E-09 3.E CH E-09 2.E-07 II CH E-10 5.E CH E-09 9.E CH E-09 4.E-07 III CH E-10 1.E CH E-09 3.E CH E-09 5.E-07 IV CH E-10 1.E CH E-08 2.E CH E-08 5.E-06 V CH E-10 2.E CH E-09 4.E CH E-08 2.E-06 VI CL E-08 8.E CH E-09 6.E CH E-09 7.E-08 VII CH E-10 1.E CH E-08 1.E CH E-09 5.E CH E-08 4.E-06 VIII CH E-10 3.E CH E-09 9.E CH E-08 5.E-06

44 Propiedades mecánicas (ejemplos) 44 Son Cota SPT Propiedades índice Ensayos triaxiales deo SUCS w w l w p I P e g s 3 u s 3' c u A f E i R f e f N f f - % % % % - KN/m 3 KPa KPa KPa KPa - MPa - % - I CH CH CH II CH CH CH III CH CH CH IV CH CH CH V CH CH CH VI CL CH CH VII CH CH CH CH VIII CH CH CH

45 Calibración modelo HSM Tecplata 45

46 Asentamiento de tanques en Esso Campana 150 PROGRAMA DE CARGA ASENTAMIENTO DE TANQUES 1 y Carga (KPa) Carga (KPa) T (días) ASENTAMIENTO DE TANQUES 3 y Carga (KPa) Asentamiento (mm) T - 1 T - 2 Modelo Asentamiento (mm) T - 3 T - 4 Modelo

47 Índice Estratigrafía de la Ciudad de Buenos Aires Formación Pampeano Formación Postpampeano Formación Puelchense 47

48 Formación Puelchense Depósitos continuos de arenas finas cuarzosas SP y SP-SM con escasas intercalaciones arcillosas, espesor de 20m a 35m Estrato muy denso, (N 1 ) 60 >40 ϕ (fricción de pilotes) ~ 40º - 45º ϕ (punta de pilotes) ~ 33º - 36º 48

49 Ensayo TX de arena del Puelchense suelta densa 49

50 Ensayo TX de arena del Puelchense suelta densa 50

51 Ensayo TX de arena del Puelchense suelta densa 51

52 Ensayo TX de arena del Puelchense suelta densa 52

53 Ensayo TX de arena del Puelchense f [ ] Dr=35 Dr=97 Arena Puelchense Arena Puelchense e min =0.58 e max =0.89 p r =65 c =29.6 = 0.58 = 0.89 = 30º p [KPa]

54 Bibliografía Bolognesi A., Moretto O Properties and behaviour of silty soil originated from Loess formation. 4th ICSMFE Vol. 1, p. 9. Bolognesi A, Moretto O Propiedades del subsuelo del Gran Buenos Aires. 1 PCSMFE. Vol 1, p Bolognesi, A Compresibilidad de los suelos de la Formación Pampeano. V PCSMFE, Buenos Aires, V: Bolognesi, A. y Vardé, O Subterráneos en Buenos Aires. IX PCSMFE, Viña del Mar, Chile, III: Codevilla, M. y Sfriso, A Ensayos de carga en placa en suelos de la Ciudad de Buenos Aires. XX CAMSIG CD-ROM. Mendoza. Fidalgo, F., De Francesco, F. y Pascual, R Geología superficial de la llanura Bonaerense. VI Cong Geol Arg, Bahía Blanca. Moretto, O Earth pressures on rigid walls for soils preconsolidated by dessication in the City of Buenos Aires. V ECSMFE. Vol 2, p Madrid. 54

55 Bibliografía 55 Núñez, E Panel report: geotechnical conditions in Buenos Aires City. Proceedings, V ICIAEG, Buenos Aires. Núñez, E. y C. Micucci Cemented preconsolidated soils as very weak rocks. V ICIAEG, Buenos Aires. Núñez, E., Trevisán, S Main towers of La Plata City Cathedral. Reinforcement of foundations. XI PCSMGE. Foz Iguazu, p Sfriso, A Algunos procedimientos constructivos para la ejecución de túneles urbanos XIII CAMSIG, San Juan, Sfriso A, Sagüés P, Quaglia G, Quintela M, Ledesma O Smallstrain stiffness of the Pampeano Formation. IS-Atlanta, IV Intl Symp Def Char Geomat I: Sfriso, A Metro tunnels in Buenos Aires: Design and construction procedures th Intl Symp Geot Aspects Underg Constr Soft Ground, Shanghai, Trevisán, S.J., Mauriño, V Condiciones geológicas y geomecánicas del subsuelo de la ciudad de La Plata y sus alrededores. II PCSMFE, San Pablo.