INFORME Nº 906576/10-056-MS-01-R0 ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS EDIFICIO CENTRO MAYOR CONCEPCIÓN Para: MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS Preparado por: DICTUC S.A. Área de Ingeniería Estructural La información contenida en el presente informe o certificado constituye el resultado de un ensayo, calibración o inspección técnica especificada acotado únicamente a las piezas, partes, instrumentos o patrones o procesos analizados, lo que en ningún caso permite al solicitante afirmar que sus productos han sido certificados por DICTUC, ni reproducir en ninguna forma el logo, nombre o marca registrada de DICTUC, salvo que exista una autorización previa y por escrito de DICTUC. El presente documento no exime de responsabilidad al ingeniero calculista, empresa constructora, inmobiliaria y profesionales involucrados en el proyecto original Santiago 15 de noviembre de 2010. Página 1 de 19
INDICE 1 INTRODUCCION...3 2 ANTECEDENTES...3 4 3 METODOLOGÍA...4 3.1 Prospecciones...4 5 3.2 Estratigrafía...5 3.3 Modelo Estratigráfico...5 6 4 CONCLUSIONES...7 ANEXO A Descripción Visual de Muestras...8 ANEXO B Determinación del SPT...10 ANEXO C Corrección del SPT...13 ANEXO D Registro Fotográfico...15 Página 2 de 19
SOLICITANTE : MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS RUT : DIRECCIÓN : Arturo Prat N 501, Piso 6, Concepción, Chile ATENCIÓN : Sr. Ricardo Faúndez Ahumada TELÉFONO : (56-41) 2852249 TRABAJO SOLICITADO : para el Edificio Centro Mayor, cuya estructura fue afectada gravemente por el terremoto del 27 de febrero del 2010. 1. INTRODUCCIÓN El presente documento es parte del estudio de evaluación y diagnóstico estructural del Edificio Centro Mayor, cuya estructura fue afectada gravemente por el terremoto ocurrido el 27 de febrero de 2010 en el centro-sur de Chile. A continuación se presentan los resultados del estudio de mecánica de suelos realizado en el sector del edificio. 2. ANTECEDENTES Los antecedentes en que se basa este informe son los siguientes: Sondaje realizado por la empresa de Ingeniería JQ INGENIERÍA LTDA., cuya campaña de terreno fue liderada por el Supervisor Técnico Sr. Fernando Zúñiga P., desarrollada entre los días 23 y 28 de octubre de 2010. El ingeniero coordinador de los trabajos geotécnicos fue el Sr. Jorge Quintanilla U. Desarrollo de un (1) sondaje geotécnico terrestre con mediciones de SPT (Standard Penetration Test), a cargo del operador Sr. Roberto Bolbarán. En la Figura 1 se presenta una imagen satelital de la zona de emplazamiento del edificio, donde se resalta con línea continua la edificación en estudio. Página 3 de 19
(Imagen extraída de Google Maps) Figura 1: Esquema en base a una imagen satelital de la zona de emplazamiento del edificio 3. METODOLOGÍA 3.1 Prospecciones El estudio geotécnico solicitado considera la ejecución de un sondaje terrestre. El sondaje penetró 24 m en suelo, y no se detectó la presencia de roca. La prospección realizada en el edificio Centro Mayor se ubicó en las siguientes coordenadas UTM: Prospección Coordenada Norte Coordenada Este Sondaje Geotécnico SG -1 5.923.008 674.362 En la fotografía 3.1 se aprecian la ejecución del sondaje geotécnico en la zona de acceso a los estacionamientos del edificio. Página 4 de 19
Foto Nº3.1: Ejecución sondaje geotécnico SG-1 El sondaje fue desarrollado en diámetro HQ con revestimiento HW, extrayendo muestras para su descripción visual y posterior clasificación en laboratorio. Se realizaron ensayos SPT cada un metro en todos los estratos arenosos. 3.2 Estratigrafía El sondaje reveló la presencia de principalmente arenas con gravas y arenas finas, con un estrato de arcilla limosa de plasticidad media de 1.5 m de espesor. El detalle de la descripción visual hecha a las muestras del sondaje se adjunta en el anexo A. 3.3 Modelo estratigráfico En base a lo apreciado en terreno y a los registros que se adjuntan, se ha definido el siguiente modelo estratigráfico para el sector del estudio, agrupando los horizontes en distintas unidades con similares características geotécnicas, como se indica a continuación: Página 5 de 19
Unidad Profundidades Descripción 1 1,0 m 14,0 m Arenas con gravas aisladas en cota superior, tamaño máximo 3/8, color heterogéneo, humedad alta, compacidad media a alta. 2 14,0 m 20,0 m Arenas media y arenas fina con presencia de fino limosos, color heterogéneo, humedad alta a saturada, compacidad densa, estructura homogénea. 3 20,0 21,5 m Arcilla limosa de plasticidad media, color gris. Consistencia media, estructura homogénea. 4 21,5 m 24,0 m Arena fina con escaso contenido de fino de baja plasticidad, humedad alta, color heterogéneo compacidad densa a media. La napa freática se encontró a una profundidad de 3,4 metros a la fecha de realización de este estudio. Por otra parte, la Tabla 1 presenta el resultado de los ensayos de penetración estándar realizados en este sondaje. Tabla 1: Registro SPT PENETRACIÓN SPT Muestra tramo (metros) N1 N2 N3 NF N Inicial final 0.55 1.05 0 0 0 0 0 1.05 1.50 16 24 24 48 1 2.05 2.50 2 2 8 10 2 3.05 3.50 21 33 36 69 3 4.05 4.50 27 30 36 66 4 5.05 5.50 6 29 30 59 5 6.05 6.31 23 R - 100 6 7.05 7.50 19 30 34 64 7 8.05 8.29 16 R - 100 8 9.05 9.28 26 R - 100 9 10.05 10.29 40 R - 100 10 11.05 11.16 R - - 100 11 12.05 12.17 R - - 100 12 13.36 13.62 27 R - 100 13 14.05 14.15 R - - 100 14 15.05 15.28 35 R - 100 15 16.05 16.16 R - - 100 16 17.05 17.16 R - - 100 17 18.05 18.18 R - - 100 18 19.05 19.50 10 12 28 40 19 20.05 20.50 3 7 10 17 20 21.05 21.50 4 4 8 12 21 21.50 21.95 11 39 R 100 22 22.05 22.50 7 10 20 30 23 23.05 23.50 7 11 18 29 24 24.05 24.10 R - - 100 25 (*) R: Rechazo según norma ASTM D 1586. Con el fin de graficar la secuencia de los valores N-SPT, a la condición de rechazo se le asigna el valor máximo de 100 golpes/pie (ver Anexo B). Página 6 de 19
4. CONCLUSIONES El suelo presente en el sector del estudio está compuesto principalmente por arenas, con la presencia de un estrato de arcilla limosa de espesor 1.5 m ubicado a 20 m de profundidad. El informe de Mecánica de Suelos No. 98153, Edificio Freire, Freire 1161 al 1169 Concepción, de la empresa GEOCAV LTDA. (Junio de 1998), establece que la cota de fundación podría fijarse a una profundidad mínima de 3.5 m con respecto a la cota de terreno natural, mediante un mejoramiento que debía estar constituido por grava arenosa o arena de tamaño máximo 2 ½ y contenido de finos no superior a 15%. Esta especificación de relleno no pudo ser corroborada en terreno, pues el sondaje no se realizó directamente bajo el edificio. Tal como se puede apreciar en el Anexo C, cerca de un 75% del suelo de fundación prospectado bajo el nivel -3.5 m presentó valores de N1 (valores N-SPT corregidos por presión de confinamiento) mayores a 40 golpes/pie. Entonces, en base a estas observaciones, y a la clasificación indicada en la Tabla 4.2 de la norma NCh433.Of96, a este suelo de fundación le corresponde clasificación sísmica Tipo II. Este resultado no es consistente con lo indicado en el informe de GEOCAV LTDA., sin embargo es importante notar que los sondajes realizados por esta otra empresa fueron más superficiales (profundidades máximas iguales a 15 m y 10 m). Jorge Quintanilla U. Ing. Civil USACH Christian Ledezma A. Ingeniero Civil U.C. M.Sc., Ph.D., U.C. Berkeley Página 7 de 19
ANEXO A: Descripción Visual de las Muestras Página 8 de 19
DESCRIPCIÓN VISUAL DE LAS MUESTRAS (ESTRATIGRAFIA) Nombre del Proyecto: - Edificio Centro Mayor - Concepción Sondaje N : SG-1 Terrestre Operador: Roberto Bolbaran Ubicación: 5,923,008 Norte Inicio: 23 de octubre del 2010 674,362 Este Término: 28 de Octubre del 2010 Cota: referida al terreno natural Horizontes Tramo DESCRIPCIÓN VISUAL inicial final 1 1.05 14.05 2 14.05 18.18 3 18.18 20.05 Arenas con gravas aisladas en cota superior, tamaño maximo 3/8" de cantos subangulares, color hetereogeneo, humedad alta, compacidad media a densa, estructura homogenea. Arena media-fina, color hetereogeneo, humedad alta a saturada, compacidad densa, estructura homogenea. Arena fina con presencia de fino limoso de escasa plasticidad, color hetereogeneo, humedad alta, compacidad densa a media, estructura homogenea. 4 20.05 21.50 Arcilla limosa de plasticidad media, color gris, humedad alta, consistencia media, estructura homogenea. 5 21.50 24.00 Arena fina con escaso contenido de fino de baja plasticidad, humedad alta, color hetereogeneo, compacidad densa a media, estructura homogenea. Para realizar una descripción adecuada tenga presente lo siguiente: Finos: Nombre, color, plasticidad y/o compresibilidad, consistencia, humedad, estructura, materia orgánica, y observaciones como, cambios de color, presencia de gruesos, tamaños, formas, olores, etc. Gruesos: Nombre, color, plasticidad y/o compresibilidad de los finos, compacidad, humedad, estructura, mat. orgánica, forma de los granos, % estimado del sobretamaño (bolones), materia orgánica, observaciones. Página 9 de 19
ANEXO B: Determinación del SPT Página 10 de 19
DETERMINACIÓN DEL SPT Nombre del Proyecto: (Edificio Centro Mayor) Sondaje N : SG-1 Terrestre Operador: Roberto Bolbaran. Ubicación: 5,923,008 Norte Inicio: 23 de octubre 2010 Término: 28 de Octubre de 2010 674,362 Este Equipo:... Maquina de sondaje Boyles Bros PENETRACIÓN SPT Muestra Largo OBSERVACIONES Herramienta tramo (metros) N1 N2 N3 NF N Testigo Inicial final Rec. (cm) HQ 0.55 1.05 0 0 0 0 0 0 Se perfora hasta cota 1,05 HQ 1.05 1.50 16 24 24 48 1 40 Arenas HQ 2.05 2.50 2 2 8 10 2 40 Arenas HQ 3.05 3.50 21 33 36 69 3 40 Arenas HQ 4.05 4.50 27 30 36 66 4 45 Arenas HQ 5.05 5.50 6 29 30 59 5 40 Arenas HQ 6.05 6.31 23 R - 100 6 10 Arenas HQ 7.05 7.50 19 30 34 64 7 45 Arenas HQ 8.05 8.29 16 R - 100 8 20 Arenas HQ 9.05 9.28 26 R - 100 9 20 Arenas HQ 10.05 10.29 40 R - 100 10 30 Arenas HQ 11.05 11.16 R - - 100 11 11 Arenas HQ 12.05 12.17 R - - 100 12 10 Arenas HQ 13.36 13.62 27 R - 100 13 30 Arenas HQ 14.05 14.15 R - - 100 14 10 Arena media fina HQ 15.05 15.28 35 R - 100 15 20 Arena media fina HQ 16.05 16.16 R - - 100 16 15 Arena media fina HQ 17.05 17.16 R - - 100 17 16 Arena media fina HQ 18.05 18.18 R - - 100 18 17 Arena media fina HQ 19.05 19.50 10 12 28 40 19 45 Arena fina HQ 20.05 20.50 3 7 10 17 20 45 Arcilla limosa HQ 21.05 21.50 4 4 8 12 21 45 Arcilla limosa HQ 21.50 21.95 11 39 R 100 22 40 Arena fina HQ 22.05 22.50 7 10 20 30 23 45 Arena fina HQ 23.05 23.50 7 11 18 29 24 40 Arena fina HQ 24.05 24.10 R - - 100 25 24 Arena fina NOTA: Al rechazo se le asigna el valor máximo, sólo para graficar la secuencia. Napa Cant. m Fecha Hora Observación Nivel agua 3.35 24-10-10 8:45 Se realiza ensayo Shelby en cota 21,50 m, el cual no logra incar. Nivel agua 3.40 26-10-10 10:30 Observaciones (*) De acuerdo a la norma ASTM D1586, para considerar rechazo se debe cumplir alguna de las siguientes condiciones: 1. Se aplica un total de 50 golpes, durante cualquiera de los tres incrementos de 15 cm que componen la prueba. 2. No se observa avance de la cuchara, durante la aplicación de 10 golpes sucesivos Página 11 de 19
Grafico SPT v/s Profundidad Terrestre N-SPT 0.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Profundidad (m) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 Grafico SPT v/s Profundidad Página 12 de 19
ANEXO C: Corrección del SPT Página 13 de 19
CORRECCIÓN DEL SPT (Por confinamiento) COPIA 906576/10-056-MS-01-R0 Proyecto: Localidad: Sondaje N : Edificio Centro Mayor - Concepción SG-1 Clasificación Sísmica del Suelo zona sismica 3 amax= 0.4 g Pa= 1 atm = 1.033 kg/cm2 1 atm = 10.33 tonf/m2 Nº de intervalos Profundidad (m) desde SM-1 (60%) (corregido) Suelo 0 0.55 1.05-1.8 1.89 1.89 0 1.59 0 otro 1 1.05 1.50 SP 1.8 2.70 2.70 48 1.51 72 suelo tipo II 2 2.05 2.50 SP 1.8 4.50 4.50 10 1.35 13 otro 3 3.05 3.50 SP 1.8 6.30 6.30 69 1.22 84 suelo tipo II 4 4.05 4.50 SP 2.1 4.95 9.45 66 1.31 86 suelo tipo II 5 5.05 5.50 SP 2.1 6.05 11.55 59 1.23 73 suelo tipo II 6 6.05 6.31 SP 2.1 6.94 13.25 100 1.18 118 suelo tipo II 7 7.05 7.50 SP 2.1 8.25 15.75 64 1.10 70 suelo tipo II 8 8.05 8.29 SP 2.1 9.12 17.41 100 1.06 106 suelo tipo II 9 9.05 9.28 SP 2.1 10.21 19.49 100 1.01 101 suelo tipo II 10 10.05 10.29 SP 2.1 11.32 21.61 100 0.96 96 suelo tipo II 11 11.05 11.16 SP 2.1 12.28 23.44 100 0.92 92 suelo tipo II 12 12.05 12.17 SP 2.1 13.39 25.56 100 0.88 88 suelo tipo II 13 13.36 13.62 SP 2.1 14.98 28.60 100 0.83 83 suelo tipo II 14 14.05 14.15 SP 2.1 15.57 29.72 100 0.81 81 suelo tipo II 15 15.05 15.28 SP 2.1 16.81 32.09 100 0.78 78 suelo tipo II 16 16.05 16.16 SP 2.1 17.78 33.94 100 0.75 75 suelo tipo II 17 17.05 17.16 SP 2.1 18.88 36.04 100 0.73 73 suelo tipo II 18 18.05 18.18 SP 2.1 20.00 38.18 100 0.70 70 suelo tipo II 19 19.05 19.50 SP 2.1 21.45 40.95 40 0.67 27 otro 20 20.05 20.50 CL 2.0 20.50 41.00 17 0.69 12 otro 21 21.05 21.50 CL 2.0 21.50 43.00 12 0.67 8 otro 22 21.50 21.95 SP 2.1 24.15 46.10 139 0.62 86 suelo tipo II 23 22.05 22.50 SP 2.1 24.75 47.25 30 0.61 18 otro 24 23.05 23.50 SP 2.1 25.85 49.35 29 0.59 17 otro 25 24.05 24.10 SP 2.1 26.51 50.61 100 0.58 58 suelo tipo II REFERENCIAS: (1) Kayen et al. (1992) CN = 2.2 / (1.2 + Presión vertical efectiva/pa), con Pa=1 atm... Kayen et al. (1992) : Nivel napa freática hasta Clasificación Peso unitario saturado estimado gt (tonf/m3) Presion vertical efectiva s`v (tonf/m2) Presion vertical total sv (tonf/m2) Indice de penetracion estándar Nspt (1) Factores de corrección CN (confinamiento) (1) Indice penetración N1 Clasificación Sísmica del Página 14 de 19
ANEXO D: Registro Fotográfico Página 15 de 19
Edificio Ce ntro Mayor. Fotografía Nº1: Vista Panorámica Fotografía Nº2: Ubicación sonda en acceso a estacionamientos. Página 16 de 19
Fotografía Nº3: Ubicación del Punto Fotografía Nº4: Provisión de agua con camión aljibe. Página 17 de 19
Fotografía Nº5: Maquina de Sondaje Perforando. Fotografía Nº6: Piscinas de acopio de agua. Página 18 de 19
Fotografía Nº7: Maquina de Sondaje y de Lodo. Fotografía Nº8: Caja Nº1 con muestra de Sondaje. Página 19 de 19