INFORME TECNICO ESTUDIO DE SUELOS

Transcripción

1 COMITENTE Poder Judicial de la Provincia de Santa Fe San Jerónimo 1551 (3000) Santa Fe INFORME TECNICO ESTUDIO DE SUELOS OBRA Palacio de Justicia de la Ciudad de Reconquista. Lucas Funes y España, Lote B, manzana 204, Reconquista Informe N 772/11 Fecha 25-Oct-2011 Orden de Servicio N 301/11 Fecha recepción muestras 11-Oct-2011 SERVICIO Y/O ENSAYO SOLICITADO: Estudios de suelos. Determinación de parámetros en el perfil de suelo para establecer su capacidad portante y Evaluación desde el punto de vista de la durabilidad de las fundaciones futuras, según las pautas del presupuesto 010/ OBJETIVO Análisis de la condición portante del suelo en el sector de emplazamiento del futuro Palacio de Justicia de Reconquista, determinando para ello el perfil estratográfico correspondiente, según pautas preestablecidas por el Comitente a partir del diseño arquitectónico del edificio. Si bien no fue suministrado el diseño estructural y por ende un esquema de cargas resultantes a transferir de la superestructura, se determinaron las zonas presumibles de mayor concentración de cargas para elegir la posición de los ensayos de campo (SPT). Asumiendo además como objetivo que la potencialidad del suelo se exprese en resultados considerando alternativas tanto sea para fundaciones directas como profundas, de manera que luego sea el estructuralista quien elija a su juicio (y de acuerdo a la determinación más precisa de los estados de solicitación particulares), la más conveniente. Para el estudio se realizaron ensayos en campaña; perforaciones con ensayo de penetración normal (SPT) que incluyen la toma de muestras para determinar otros parámetros, entre ellos algunos dirigidos a evaluar la eventual agresividad del suelo sobre los hormigones de las futuras fundaciones (factor de durabilidad). 2. CONSIDERACIONES IMPORTANTES La capacidad portante asumida desde el punto de vista estructural en un suelo se estima a partir de métodos indirectos que surgen de aplicar desarrollos teóricos que relacionan parámetros físicos y mecánicos obtenidos en ensayos puntuales en las diferentes capas de suelo. El grado de relatividad que aparece en este procedimiento se evidencia en el empleo obligado de coeficientes de seguridad elevados. Vale decir que al producto de la aplicación de esos postulados teóricos se lo afecta siempre y en todos los casos, cualquiera sea la fórmula teórica empleada, por un coeficiente de 1/6

2 seguridad no menor a 3. Conceptualmente el coeficiente de seguridad pretende salvar el grado de incertidumbre que genera operar con pautas que no son precisas. Es decir se asume de por sí la presencia de variables imprecisas o inciertas que influirán en el comportamiento final de lo que se pretende acotar (capacidad portante del suelo). Para este caso particular los resultados de capacidad portante que se informan se obtuvieron aplicando a los parámetros obtenidos en ensayos de campaña pautas teóricas que concluyen en las llamadas fórmulas generalizadas típicas de capacidad de carga. En concreto en este caso se ha empleado la fórmula generalizada de Brinch Hansen, que es mundialmente aceptadas por los especialistas geotécnicos y de hecho forma parte de currículas normales de los programas de estudio de Mecánica de Suelos en las universidades de Ingeniería Civil de nuestro país y en general en el mundo. Se aceptan por tanto como las más confiables y de hecho han sido tomadas como referencia en lo que por ahora son los anteproyectos de los Reglamentos Argentinos de Estudios Geotécnicos CIRSOC 401 (elaborado en 2006) y CIRSOC 402 (en proceso de elaboración). Sin embargo debe aclararse que en nuestro país no hay ninguna reglamentación de referencia (los CIRSOC de geotecnia referidos antes son anteproyectos en instancia de revisión, por lo que resta aún para alcanzar la condición de Reglamento). Esto significa que no hay regulación que fije pautas definidas sobre el procedimiento a seguir para determinar capacidad portante en suelos (pautas teóricas, criterios de muestreo y ensayos, coeficientes de seguridad a aplicar, etc.); con lo cual este aspecto se resuelve según la experiencia y el criterio del profesional de quien lo lleva a cabo. Es por ello que diferentes profesionales podrán respaldar su análisis con pautas teóricas distintas y obtener conclusiones consecuentemente diferentes, por más que los resultados de campo no difieran demasiado. Tratándose de un mecanismo indirecto (no regulado) la adopción de criterios del profesional interviniente pesa mucho en el resultado final. Estas consideraciones adquieren importancia fundamental a la hora de comparar estudios geotécnicos realizados sobre el mismo suelo, en el mismo lugar. Para ello se resalta que de ser necesario llevar a cabo nuevos estudios (práctica habitual cuando se pasa de la instancia de proyecto a la de ejecución y se le pide a la Contratista que verifique parámetros de campo), deberán especificarse para el nuevo estudio las pautas teóricas a emplear (fórmulas de cálculo a utilizar) de modo de posibilitar comparar resultados finales (estimación de la capacidad portante). Para este caso en el presente informe y en el anexo de las tareas de campo llevadas a cabo por la empresa ECON se detallan las fórmulas empleadas (el sustento teórico de la determinación) y los valores adoptados cuando ha sido necesario según la información disponible y los resultados obtenidos en los ensayos de campo y posterior laboratorio. 3. RESULTADOS 3.1 Estudio de suelos. Ensayo de penetración normal A solicitud del Comitente se ejecutaron cinco perforaciones ubicadas según la toma de partido arquitectónica del edificio proyectado en los lugares estimados de mayor interés para la concentración de cargas a transferir al suelo. La elección de los lugares estuvo también condicionada por la presencia de instalaciones existentes, previstas remover a futuro, cuando se emplace la obra nueva. Se alcanzaron los 15 m de profundidad en cada perforación. Los trabajos de campaña estuvieron a cargo de personal de la empresa ECON, y fueron ejecutados durante octubre de En cada una de las perforaciones se realizó el Ensayo de Penetración Normal (SPT), de acuerdo a la norma IRAM 10517:1970, incluyendo toma de muestras con Moretto, como se ha detallado, hasta una profundidad de 15 [m] en todos los casos, tal lo solicitado. Las ubicaciones se muestran en el croquis del informe geotécnico anexo. 2/6

3 De esta manera se pudo obtener información esencial acerca del perfil de las capas de suelo, que importan en la transferencia de cargas para la formación del bulbo de tensiones, además de ubicar la posición de la napa freática (al menos al momento de realizar los ensayos). Estos ensayos característicos, posibilitan una clasificación del tipo de suelo que conforma los diferentes estratos, su condición de humedad actual, la posición actual de la napa freática, etc., junto con toda una serie de parámetros físicos (determinados mediante ensayos sobre las muestras inalteradas extraídas en las perforaciones) que permiten obtener valores (teóricos) de capacidad portante en el suelo, justificados mediante desarrollos de teorías de uso habitual en este campo. Los resultados de los ensayos se muestran en el informe geotécnico adjunto. Adicionalmente sobre dos muestras obtenidas en el SPT, se realizaron ensayos químicos con el objetivo de obtener algunos parámetros esenciales para ponderar la condición de durabilidad en estructuras de hormigón de las fundaciones enterradas Análisis de Resultados Se desconocen las pautas del proyecto específico de estructura (superestructura) como para tener una idea más acertada de los valores de carga puntuales proyectados a transferir al suelo fundante, por lo que los resultados se vuelcan contemplando alternativas de fundaciones directas o profundas, según resulte de la elección posterior del estructuralista. Así, a partir de los resultados de ensayo en campaña y de la obtención de otros parámetros físicos y mecánicos en laboratorio se han calculado valores teóricos diferenciados de capacidad portante del suelo. Los resultados se detallan en la Tabla 1 (para la alternativa de fundación directa), las Tablas 2 y 3, (para fundaciones profundas) y la Tabla 4 (para empujes en muros de subsuelos). El nivel freático fue alcanzado a la profundidad de -11,50 [m] respecto del nivel 0,00 referencial (nivel de terreno natural existente). Aclarando que en las consideraciones realizadas a la hora del cálculo en cuanto a la condición de humedad del suelo, se adoptó como parámetro de posición de la napa a -5,50 m lo que representa ubicarse en condición de cota máxima alcanzada en la zona (referencia a la crecida de 1982 del Río Paraná). Se resumen los parámetros de cálculo en las tablas siguientes, diferenciando la alternativa de fundación directa con la profunda y adjuntando además parámetros de cálculo de empujes para los tabiques de subsuelo (previstos de acuerdo a la documentación de planos de arquitectura). En el informe geotécnico adjunto elaborado por ECON se completan algunas conclusiones y recomendaciones, así como los otros parámetros adoptados y la referencia de las fórmulas empleadas a- Fundaciones Directas Fundación (referenciada a nivel de terreno natural existente) Tensiones Admisibles σ max zapatas continuas Tensiones Admisibles σ max zapatas aisladas Tabla 1 Parámetros de diseño Coeficiente de Balasto Vertical κ s a nivel de fundación Asentamientos máx. estimados considerando diagrama de distribución de tensiones uniforme durante la construcción diferidos [m] [kg/cm 2 ] [kg/cm 2 ] [kg/cm 2 /cm] [cm] [cm] -3,00 1,78 1,93 2,32 0,87 1,63-3,50 1,86 2,01 2,41 0,80 1,70 3/6

4 3.1.1.b- Fundaciones profundas Fundación (referenciada a nivel de terreno natural existente) Largo del pilote (sin cabezal) Tabla 2 RESISTENCIA de PUNTA del Pilote Capacidad de Carga en la punta del pilote Tensión Admisible en la punta del pilote Asentamiento máx. estimado (en etapa constructiva) [m] [kg/cm 2 ] [kg/cm 2 ] [kg/cm 2 ] [cm] -12,00 9,60 62,63 20,88 2,10-13,00 10,60 71,49 23,83 2,10 Se recomienda utilizar celda de precarga, para asegurar la transferencia de punta del pilote en toda la sección teórica de cálculo, despreciando la alternativa de considerar un aumento de sección en el área de transferencia. Fundación (referenciada a nivel de terreno natural existente) Espesor del Estrato considerado Tabla 3 RESISTENCIA LATERAL del Pilote por Fricción Tensión Módulos de reacción Lateral (Coeficiente de Balasto) Admisible (a mitad del estrato considerado) κ H horizontal κ V vertical Fricción Lateral Admisible f si [m] [m] [kg/cm 2 /cm] [kg/cm 2 /cm] [kg/cm 2 ] [kg/cm 2 ] 0,00 a -2,40 2,40 A despreciar -2,40 a -4,50 2,10 2,09 2,61 1,47 0,20-4,50 a -7,50 3,00 3,85 4,80 2,85 0,22-7,50 a -10,00 2,50 4,00 5,00 2,96 0,25-10,00 a -13,00 3,00 11,80 14,80 10,40 0,29 4/6

5 3.1.1.c- Empujes sobre paredes de subsuelo Tabla 4 empotramiento (referenciado a nivel de terreno natural existente) Cohesión efectiva c Fricción efectiva φ Empujes en reposo Densidad Natural γ H Coeficiente en reposo K 0 [m] [kg/cm 2 ] [º] [kg/cm 3 ] [cm] -1,50 a -1,70 0, ,89 0,609 No debe considerarse la presencia de nivel freático para el cálculo del empuje dado la posición relativa que puede alcanzar éste respecto de la ubicación de los muros de subsuelo. 3.2 Ensayos Químicos Sobre las muestras extraídas durante los ensayos de penetración normal se separaron dos, como se dijo, para ser sometido a determinaciones químicas de índice de acidez y contenido de sulfatos. Para ello se emplearon las normas IRAM 1873:2004 Hormigón. Agresividad de suelos en contacto con estructuras. Métodos de ensayo para determinar sulfatos solubles en agua y en ácido e IRAM :1998 Hormigón de cemento pórtland. Agresividad de suelos en contacto con estructuras. Determinación del índice de acidez del suelo por el método de Baumann-Gully. Estos ensayos aportan elementos de análisis; de hecho son los dos indicadores básicos que establece, por ejemplo, como requisito de control para el suelo el Reglamento CIRSOC 201:2005, que permiten realizar una evaluación desde el punto de vista de la durabilidad de las fundaciones proyectadas futuras. De este modo se ensayaron las dos muestras diferentes, de distintas perforaciones y a su vez de diferente profundidad. En concreto las muestras pertenecen a las perforaciones P1 y P5, eligiéndose profundidades acordes con las cotas de fundación existentes, dentro de un entorno donde se entiende, pueden llegar a ejecutarse otros refuerzos de fundación. En la Tabla 5 se vuelcan junto a los resultados de ensayo la localización correspondiente de extracción, así como la identificación interna que recibieron las mismas al momento de ingresar al laboratorio según los procedimientos habituales de gestión de muestras. Los resultados que se muestran corresponden en cada caso y para cada parámetro a un promedio de tres determinaciones. Tabla 5 Resultados. Índice de acidez y Contenido de sulfatos solubles totales. Índice de Acidez (Método de Baumann- Gully) Identificación de la muestra Denominación en obra / Ubicación Pozo 1 prof. (1,00-2,50) Pozo 5 prof. (8,00-11,00) Identificación Interna 3402/11 8, /11 5,60 Contenido de sulfatos solubles en agua N SO 4 = [mg/kg] No flocula (contenido igual o menor al 0,1%) No flocula (contenido igual o menor al 0,1%) 5/6

6 3.2.1 Análisis de Resultados Los resultados obtenidos pueden compararse con los requisitos fijados por el CIRSOC 201:2005. Sobre el particular el reglamento establece una escala de niveles de agresividad (débil, moderado y fuerte) fijando límites de entorno de contenido de sulfatos y mínimo indicador de Índice de acidez para el nivel débil. Así en ese nivel definido como débil el entorno para el contenido de sulfatos es de 1000 a 2000 [mg/kg] y el N mínimo para considerar índice de acidez es de 20. Los otros niveles contemplan o se definen a partir de valores mayores. En todas las muestras, de acuerdo a lo que se observa en la Tabla 5, los resultados son menores que estos límites. El suelo no presenta prácticamente sulfatos solubles, al menos apreciables tanto como para ser medidos con este método; en tanto que los valores del índice de acidez resultan bajos referidos al límite establecido por el Reglamento CIRSOC 201. Puede afirmarse que desde el punto de vista de la durabilidad el suelo de entorno de las fundaciones de hormigón no presenta riesgos de agresividad. Los resultados corresponden sólo a las muestras ensayadas. Este informe no puede ser reproducido parcialmente sin la autorización escrita del laboratorio. Periodo de ensayo: 06-Oct-2011 al 21-Oct-2011 Operadores: ECON / AG Confeccionó: N.U. Revisó: IA FO Modelo general de informe - Fecha de Aprobación: 30/06/09 6/6