ESTUDIO GEOTECNICO PREUMINAR PARA ESTRUCJURAS DE …€¦ · ESTUDIO GEOTECNICO PREUMINAR PARA ESTRUClVRAS DE PUENTES, INTERSECaONES, CEI-SMA Cód. 50.30-009-101-047 ESTRUClVRAS COMPLEMENTARIAS

ESTUDIO GEOTECNICO PREUMINAR PARAESTRUCJURAS DE PUENTES, INTERSECCIONES, CEI-SMA Cód. 50.30-009-101-047ESTRUCJURAS COMPLEMENTARIAS Y REDES.

TERCERA ENTREGA - Código 334 Hoja 5 REV.: O; 09-04-07

1. GENERALIDADES

1.1 Introducción

El proyecto de valorización implementado por el Instituto de Desarrollo UrbanoIDU, tiene como objetivo principal, según lo estipulado en el Acuerdo número 180del 20 de octubre de 2005, ejecutar un conjunto de obras orientadas a optimizarlos sistemas de movilidad y de espacio público en Bogotá D.C., dandocumplimiento al Plan de Ordenamiento Territorial, de conformidad con el Plan deDesarrollo, para elevar la productividad de la ciudad, y mejorar la malla vial quesoporta la prestación del servicio de transporte público colectivo. Para lafinanciación de la construcción de obras de interés público se cuenta con lacontribución de la ciudadanía, que ve los resultados en un beneficio a la propiedadinmobiliaria. Bajo este esquema, el Consorcio Salgado Meléndez y Asociados, SMAy la Compañía de Estudios e Interventoría S.A., CEI, suscribió el contrato IDU No.030 de 2006 para efectuar los Estudios y Diseños del Grupo de Valorización E,Zona C, el cual incluye el Puente Peatonal de la Avenida José Celestino Mutis (AC63) por Parque el Lago. - Código 334.

El presente documento contiene el Informe Ejecutivo de la etapa de factibilidad delEstudio Geotécnico de Fundaciones del puente peatonal que se tiene proyectado ala altura del parque el Lago, realizado en función de la información secundariaexistente.

1.2 Objetivos

• Establecer los parámetros geotécnicos que permitan determinar las propiedadesde resistencia del subsuelo, que hace parte del área de influencia de lacimentación del puente peatonal proyectado, mediante análisis e interpretaciónde la información proporcionada por el Estudio de Microzonificación Sísmica deBogotá, realizado por INGEOMINAS.

• Determinar la respuesta sísmica local del puente peatonal, en función deinformación de Espectros de Respuesta, realizados para proyectos cercanos yque han sido aprobados por el Departamento de Prevención y Atención deEmergencias- DPAE.

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• Realizar un predimensionamiento de la estructura de cimentación del puentepeatonal a partir de la información de respuesta sísmica local y del perfil dediseño, obtenida de la recopilación de Estudios Geotécnicos pertenecientes alárea de influencia del Proyecto.

• Diseñar alternativas de cimentación que cumplan con las especificaciones delproyecto en función de las propiedades mecánicas del susbsuelo y de las mismassolicitaciones de carga de las estructuras a cimentar.

1.3 Alcance

El alcance de la Geotecnia de Fundaciones en la etapa de factibilidad se refiere alestablecimiento de las condiciones de cimentación de estructuras principales, tipopuentes, efectuando un análisis de información secundaria para estimar unacaracterización preliminar de los materiales existentes y para establecer lainteracción suelo estructura. No está demás mencionar, que dentro de los análisisque se efectuarán se respetarán las indicaciones y lineamientos generalesestablecidos en los Términos de Referencia del proyecto.

1.4 Metodología

Los Estudios y Diseños de Geotecnia de Fundaciones se basan en primera instanciaen la búsqueda y recopilación de la información secundaria existente dentro de lazona de referencia del proyecto que se planea diseñar por parte del Grupo E zonae de Valorización, en los aspectos relacionados con la Ingeniería de Cimentacionespara las intersecciones a desnivel (pasos elevados o deprimidos). Adicionalmentepara el diseño se tendrá en cuenta la siguiente secuencia de actividades (VerIlustración 1):

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Condiciones de la rSituaCión y plano de cimentación

'·"'''1,;m,"", l';::;::::~~:::,~":-;:::::

R t

GReV1slónBibliográfica y Expenencla local

econOClmlen ogeotécnico del terreno Reconocimiento geológlCO-geotécníco

terrenoEstudio Geotécnico Tipo de Cimentación recomenda

Cargas AdmiSibles y cota de CImentaciónRecomendaCIOnes Constructivas

(

Cálculo de la cimentaciónDimensionamiento de los elementosestructuralesSoluciones constructivasEstimación de cestos

Nota: Las actividades propuestas incluyen fundamentalmente los proyectos Código 105 y 334.

Dise~o de laCimentación

Ilustración 1. Secuencia de Actividades de la Geotecnia de Fundaciones

Reconocimientodel Proyecto [

Sondeos complementariosEnsayos in situEnsayos de laboratorio

GeconOCimiento geol6giec-geotécnico preliminar

Estudios Previos evisión bibliográfica y experiencia localrincheras y sondeos previos

IEndeos, Trincheras y penetraciones dinámicasReconocimientode Anteproyecto eoffsica

sayos de Laboratorio

1

Estas actividades se describen detalladamente a lo largo de I informe, sin embargoa continuación se hace una relación de lo que se espera en cada una de las etapasdel proyecto.

Etapa No 1.

En esta etapa se busca adelantar las pesquisas a nivel detallado de los proyectosque se encuentran en zonas homogéneas desde el punto de vista geotécnico y quese encuentren en zonas aledañas dentro del radio de acción del proyecto aemplazar. En este sentido, cobra especial importancia el conocimiento a NivelDistrital de los proyectos de fundaciones que se han adelantado recientemente, unejemplo de ello es Complejo Acuático Simón Bolívar, desarrollado por el.l.8Rfr.-

lD1Z..0

Etapa No 2.

A partir de la recopilación de información se efectuará el análisis conjunto con elingeniero Estructural de las condiciones de la estructura a cimentar en cuanto adefinición de cargas de predimensionamiento y dimensiones geométricas.

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Adicionalmente, se requiere que el diseñador geométrico en consenso con elEstructural defina la ubicación definitiva de cada uno de los elementos de lasubestructura para adelantar la programación de las operaciones de perforación ymuestreo, ya que según los Términos de Referencia por cada elemento desubestructura se debe adelantar operaciones de reconocimiento del subsuelo pormedio de perforaciones mecánicas.

Etapa No 3.

Una vez definidos los sitios en los cuales estarán ubicados los elementos de lasubestructura se establecerá el número y profundidad de sondeos mecánicos dereconocimiento. Para tal efecto, se efectuarán ensayos de Veleta de campo,ensayo ideal para suelos cohesivos, cada cambio estratigráfico o cada dos metrosde perforación. Adicionalmente se llevará a cabo el registro de perforaciónapuntando las observaciones del caso y se recopilarán las muestras de cada perfilcon el objetivo de adelantar las operaciones de caracterización física y mecánica delos materiales constituyentes. Lo anterior se realizará conforme lo establecen lostérminos de referencia, para lo cual se realizó un programa de trabajos de campoque se deben realizar:

Tabla 1. Programa de Trabajos de Campo

Item unidad 334

Perforación con equipo mecánico. en suelos blandos de O a 10 mts, m 30incluyendo costos de transporte de equipos y personal.

Perforación con equipo mecánico. suelos blandos de 10 a 30 mts m 70incluyendo costos de transporte de equipos y personal.

Perforación con equipo mecánico, suelos blandos de 30 a 50 mts mincluyendo costos de transporte de equipos y personal.

Humedad Natural un 50

Limites de atterberg(liquido y plástico) un 50

Granulometria con lavado un 20

Resistencia a la Compresión Inconfinada (Suelos) un 50

Consolidación Unidimensional (Lenta con descarga) un 3

Corte directo no consolidado no drenado(tres puntos) un 5

Columna resonante un

Triaxial ciclico con deformación controlada un

Down Hole ( por metro no incluye perforación) un

Peso especifico de sólidos (Suelos) un 3

.'. ~"",,~

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Etapa No4

Con base en los registros de perforación y los resultados de los ensayos decaracterización física y mecánica se predeterminará el perfil típico de diseño parael planteamiento de las alternativas de cimentación en función de la capacidadportante y de los asentamientos esperados. Para tal fin se adelantará lacaracterización de los materiales que componen el perfil de diseño y con ellosestablecer los parámetros para el cálculo de la cimentación. En esta Etapa, sedefine la capacidad portante y las cotas de diseño para que el ingeniero Estructuralproceda a efectuar sus cálculos.

Etapa No 5.

Se efectuarán las recomendaciones constructivas a que haya lugar y si es del casoestablecer las Especificaciones particulares para los procesos constructivos y/omateriales.

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2. NORMATIVIDAD APLICABLE

El desarrollo del presente proyecto en el área de Geotecnia de Fundaciones, debefundamentarse en las siguientes Especificaciones de Referencia, que en laactualidad se encuentran vigentes:

• Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR/98. Ley 400de 1997, Decreto 33 de 1998.

• Decreto 074 de 2001 de la Alcaldía Mayor de Bogotá: Por el cual secomplementa y modifica el Código de Construcción de Bogotá Distrito capital yse identifican los límites de la Microzonificación Sísmica y se adoptan losespectros de Diseño.

• Decreto 193 de 2006 de la Alcaldía Mayor de Bogotá: Por el cual secomplementa y modifica el Código de Construcción de Bogotá Distrito Capital, seadoptan los espectros de diseño y las determinantes del estudio deMicrozonificación Sísmica.

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3. ANTECEDENTES

Dada la dificultad en la aprobación del lugar definitivo para la ejecución de lossondeos mecánicos, a la fecha no se han iniciado los trabajos de exploración. En elcaso del Puente Peatonal de la calle 63 por Parque El Lago, se cuentan con trespoSibles sitios de emplazamiento pero se está a la espera de la ubicación definitivade los elementos de la subestructura y por ende de los sitios de exploración delsubsuelo.

Por la razón expuesta, este capitulo pretende recopilar de forma generalinformación sobre estudios que se puedan relacionar con el Puente Peatonal. Deestos estudios se analizará el perfil geotécnico a profundidad, con el objeto deestablecer una relación del perfil estratigráfico que se pueda obtener al realizar lasperforaciones del presente proyecto. La información con que se cuenta es elestudio geotécnico realizado para la construcción del Complejo Acuático SimónBolívar, desarrollado por el Instituto Distrital de Recreación y Deporte lORD. Acontinuación se presenta una breve descripción del estudio analizado.

3.1 Estudios Geotécnicos del Complejo Acuático Simón Bolívar

En este proyecto se efectuaron dos sondeos profundos (P1 y P9) a 40 m deprofundidad c/u, de los cuales es..uimportante resaltar la presencia de un mantocorrespondiente a 11 m de relleno antrópico (arcilla grisácea con desechos deconstrucción), razón por la cual es importante tener en cuenta la resistencia a lapenetración y la resistencia a la veleta a partir de esta profundidad de análisis.

Otra observación a tener en cuenta, esta dada en relación a la cercanía del Lago,en el cual se encuentran arcillas de origen lacustre y paludal de altísimacompresibilidad.

En la Figura 1, se presenta el perfil de N respecto a la profundidad y se destaca elhecho de reportar valores de N entre 3 y 8 Golpes por pie, lo cual corrobora labaja rigidez de los materiales de la zona lo cual debe direccional el tipo decimentación recomendado.

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oN (SPT)

10 20

Figura 1 Perfil de resistencia a la penetración. Calle 63 por carrera 50.

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4. INTERPRETACIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA

De acuerdo con la información secundaria recopilada dentro de la pesquisa deDocumentos Técnicos relacionados con la zona del proyecto este capítulo consisteen el análisis de los perfiles de diseño y en la comparación de los mismos enfunción de las propiedades índice y los parámetros de resistencia ycompresibilidad. Dentro de los parámetros de comparación se tiene en primerainstancia el Número de Golpes del Ensayo de Penetración Estándar y en segundamedida la resistencia al corte obtenida con Veleta de campo.

4.1 INFORMACIÓN CONSULTADA

La información consultada por este consultor para efectuar la comparación de losregistros de perforación en la zona de influencia del proyecto hace referencia aEstudios de Suelos y Cimentaciones del complejo Acuático Simón Bolívar. AUS-2379.06 de Noviembre de 2003.

4.2 INFORMACIÓN DE LA MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA DE BOGOTÁ

En la Figura 2, se presenta la ubicación específica de la calle 63 por NQS referidaal mapa Geológico de la Microzonificación Sísmica de Bogotá realizado porINGEOMINAS. Al respecto y de forma muy general, se puede establecer que lazona de trabajo, se encuentran enmarcada dentro de un mismo ambientegeológico que corresponde a Depósitos fluvio lacustres (Terraza alta) conformadoesencialmente por depósitos de arcillas con intercalaciones importantes de bancosde arena y grava, ocasionalmente delgadas capas de cenizas volcánicas y turba.

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Figura 2. Ubicación del Área específica del proyecto calle 63 con la NQS.

4.3 ESPECTRODE SITIO CAllE 63 POR NQS

Para el puente vehicular de la calle 63 por parque El Lago, no se requiere delespectro de sitio (según los términos de referencia) pero para el diseño del mismoes esencial efectuar perforaciones que permitan establecer con el mayor grado derepresentatividad las condiciones propias del subsuelo. No obstante, se presenta amodo de información, el resumen del espectro de sitio realizado para el puentevehicular de la calle 63 por NQS.

De acuerdo con el ConsorcioPuentes 2004, el perfil estratigráfico encontrado en elSondeo 52 (efectuado a 200 m de profundidad con el visto bueno de lainterventoría) corresponde claramente a la naturaleza de la zona del depósitolacustre de la Sabana de Bogotá donde se encuentra ubicado, es decir, arcillaslimosas y/o limos arcillosos con lentes de turba, no muy gruesos, que testimonianetapas de intensa actividad pantanosa y estratos areno limosos densos que, a su

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vez determinan etapas de actividad aluvial moderada y constituyen niveles internosde drenaje que promovieron la sobreconsolidación de los niveles limo arcillosos.

En general, se reporta una importante sucesión de 'depósitos arcillosos y limososde origen lacustre y paludal con muy pocas interrupciones por depósitos de turbasy lentes areno limosos.

En la Figura 3, se indican los perfiles encontrados en el informe del ConsorcioPuentes 2004 del cual es importante advertir que:

~'i1U'& IIIfJU.llGJtl:F1CO

~U:~ U'fUJ!I,..•......

N (golpfS:pie)

---1

Figura 3. Perfil de diseño de la calle 63 por NQS.

Doc. N°: 50.30-123-595-010Consorcio I Rev.: oCEI-SMA Hoja 76 14-05-10

*(23) Cambios en el relaciones *(11) cambios actividades (26) Alteración la tranquilidad las fuentes deuso del suelo. vecinales, en los institucionales en el acceso a humana. trabajo.

familiares y referentes los servicios y *(14) (18) Alteración deculturales. geográfiCOS actividades Alteración de los flujos de*(26) institucionales. las relaciones comercializaciónAlteración en (12) Riesgo de vecinales, formal e informal.el acceso a los enfermedades familiares y (20) Alteración deservicios generadas por culturales. los ingresosinstitucionales los impactos **(21) familiares.y actividades ambientales. Alteración de (24) Agudización deinstitucionales (13) Generación la vida conflictos de*(27) de factores de cotidiana y las intereses.Obstrucción riesgo de costumbres de **(25) Alteración endel acceso a accidentes en la población. tiempos y costos deáreas trabajadores, (22) Alteración movilización de laresidenciales, transeúntes y en la poblaCióncomerciales y habitantes. seguridad *(27) Obstrucciónde servicios. (21) Alteración ciudadana. del acceso a áreas

de la vida residenciales,cotidiana y las comerciales y decostumbres de servicios.la población.(22) Alteraciónen la seguridadciudadana.*(26) Alteraciónen el acceso alos servicios yactividadesinstitucionales.. , , . . , , .(*) Impactos dlmenslon flslco -espaCial (**) Impactos dlmenslon flslco espaCial y social.

Teniendo en cuenta la información anterior se formulan los siguientes programas:

• Programa de Información

• Programa de Divulgación

• Programa de Atención al ciudadano

• Programa de sostenibilidad

• Programa de capacitación de personal de obra.

• Programa de contratación de mano de obra no calificada.

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ESTRUCTURAS DE PUENTES, INTERSECCIONES, CEI-SMA Cód. 50.30-009-101-047

ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS Y REDES.


a) La resistencia a la penetración de los depósitos que conforman el perfil dediseño presenta una baja dispersión a profundidad y se encuentra que el valorde N en los primeros 30 metros está entre 4 y 6 golpes/pie. A 30 m seencuentra un lente de arena dentro de un depósito limo arcilloso que presentala mayor discontinuidad del perfil en cuanto a densidad y compacidad deldepósito.

b) En los aspectos relacionados con el peso unitario total, se advierte que en losprimeros 20 m del perfil, el valor de esta variable es inferior a 1.5ton/m

3,

siendo el valor medio igual a 1.35ton/m3• Entre los 25 y 30 m de profundidadel peso unitario aumenta hasta 1.65ton/m3 para luego encontrarse una zonarelativamente liviana (blanda) a la misma profundidad en la cual se encontró elmayor valor de N. Esta coincidencia numérica debe analizarse dentro del perfilya que manifiesta un cambio importante de rigidez del perfil y será una zonaque obligatoriamente deberá atravesarse por medio del sistema decimentación finalmente adoptada.

c) En la parte superficial del perfil de diseño se reporta una alta resistencia a lacompresión simple, pero a partir de 5m, la resistencia disminuyeconsiderablemente para adoptar un valor medio de 0.35 ton/m2. Es importanteadvertir que dentro del perfil de diseño se presenta un relleno limo arcilloso, deespesor de 1.6m, esta costra superficial es mínima respecto a los espesores demantos arcillosos de origen lacustre que se pueden alcanzar.

A nivel de los ensayos dinámicos, el perfil de propiedades dinámicas encontrado enla Calle 63 por NQS se presenta en la Figura 4.

Del análisis de la Figura 4, se puede advertir que:

a) La velocidad de las ondas de corte no presenta una mayor dispersión paralas dos condiciones de evaluación (consolidada y no consolidada) en losprimeros 20 metros del perfil. Entre los 20 y 40 metros se encuentra unaimportante dispersión de resultados, lo que demuestra la influencia de ladisipación del exceso de presión de poros en el medio de la transmisión deondas.

b) El comportamiento del módulo cortante a profundidad es similar almanifestado por la velocidad de corte. Se observan claramentediferenciados dos estratos en cuanto al comportamiento del módulocortante. El primero presenta un espesor de 25 a 30 m, mientras que elsegundo presenta un espesor de 10m.

452

Doc. N°: 50.30-123-595-D10Consorcio I Rev.: oCEI-SMA Hoja 77 14-05-10

4.6.1.1 PROGRAMA DE INFORMACIÓN

DESCRIPCIÓN

TIene por objeto informar de manera integral a la ciudadanía acerca del desarrollo del

proyecto, a través de reuniones comunitarias que permitan la interacción y la socialización

de las acciones que se adelantan durante la preliminares, construcción y mantenimiento del

proyecto.

Durante este proyecto, se estima realizar reuniones de inicio, avance y finalización con la

comunidad; al igual, es importante establecer reuniones con los líderes comunitarios y

realizar presentaciones ante las instituciones zonales y locales, con el fin de que la

ciudadanía ubicada en el área de influencia directa e indirecta conozca sobre el desarrollo de

los proyectos.

IMPACTOS A MITIGARTABLA No. 14 IMPACTOS A MITIGAR PROGRAMA DE INFORMACIÓN

PROGRAMA IMPACTOS DIMENSION SOCIAL y FISICO ESPACIAL

INFORMACION

Etapa de Preliminares y construcción: (3) Expectativas respecto a las oportunidadese incidencias del proyecto, (5) demanda de fuerza de trabajo para la obra. (6)Generación de expectativas por posibilidades de empleo, (7) Alteración de latranquilidad humana, (8) Alteración en la movilidad vehicular y peatonal (9) cambioen la productividad (10) Regulación de las actividades económicas informales (11)cambios en los referentes geográficos (12) Riesgo de enfermedades generadas por losimpactos ambientales.(13) Generación de factores de riesgo de accidentes entrabajadores, transeúntes y habitantes.(14)Alteración de las relaciones vecinales,familiares y culturales, (15) Disminución de áreas para el desarrollo de actividadeseconómicas tradicionales (16)Alteración en la prestación de los servicios públicos. (17)Reducción en las fuentes de trabajo, (18) Alteración de los flujos de comercializaciónformal e informal.

Etapa de Mantenimiento: (20) Alteración de los ingresos familiares. (21) Alteración dela vida cotidiana y las costumbres de la población, (22) Alteración en la seguridadciudadana. (23) cambios en el uso del suelo (24) Agudización de los conflictos deintereses (25) Alteración en tiempos y costos de movilización de la población. (26)Alteración en el acceso a los servicios y actividades institucionales y (27) obstrucciónen el acceso a las áreas residenciales, comerciales y de servicios.

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TERCERAENTREGA- Código 334 Hoja 17 REV.:O; 09-04-07

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Figura 4. Parámetros dinámicos del sondeo profundo de la calle 63 por NQS(Tomado deConsorcio Puentes 2004).

4.3.1 MetOdología para Evaluar las Propiedades Dinámicas del Suelo

Las propiedades dinámicas de los suelos se resumen a continuación:

• Relación de Poisson Jl

Velocidad de ondas de compresión vpVelocidad de ondas de de corte Vs

Modulo cortante máximo Gmax

Amortiguamiento máximo Dmax


TERCERA ENTREGA - Códiqo 334 Hoja 18 REV.:O; 09-04-07

Estas propiedades permiten analizar el comportamiento del suelo cuando se vesometido a la acción de un sismo y su determinación se puede realizar mediantetres métodos principales, los cuales se describen brevemente a continuación:

• Análisis de Registros (Acelerogramas): Estos métodos se fundamentan enla ocurrencia de un sismo, cuyos efectos son medidos mediante acelerógrafos ysismoscopios.

• Análisis de pequeños terremotos generados artificialmente(Microterremotos): Consiste en la generación de artificial de sismos, para laobtención de los correspondientes Acelerogramas.

• Métodos analíticos: Estos métodos se fundamentan en pruebas de campo yde laboratorio, con las cuales se evalúan las propiedades del subsuelo. Laspruebas de campo se realizan con el objetivo de determinar la velocidad detransmisión de las ondas sísmicas en el suelo, mientras que a través de laspruebas de laboratorio se busca establecer la respuesta del suelo ante la accióndel sismo. Un resumen de las pruebas de campo y de laboratorio que se handesarrollado a través de los años se presenta en la Tabla 2.

Tabla 2. Ensayos de campo y laboratorio disponibles para la caracterización dinámicade materiales.

Pruebas de campo Pruebas de laboratorio

Refracción sísmica Triaxial cíclicoOndas superficiales Columna de resonanciaCross hole ShockscopeUd hale Corte simpleDownhole Torsión cíclica

Vibro torsión (Péndulo de Zeevaert)

En lo que se refiere a las pruebas de campo, en la actualidad las más utilizadasson Cross hole y Downhole. La primera de estas pruebas fue propuesta porKenneth H. Stokoe y Richard D. Woods (Mayo 1972) y consiste en evaluar lavelocidad Vs, iniciando con la realización de dos agujeros en el suelo. En uno deestos agujeros se generan pequeños núcleos de energía a diversas profundidadesy simultáneamente en el otro agujero se miden los tiempos de viaje de las ondas.Este método presenta la ventaja de que se puede utilizar para materiales que seencuentren entre estratos de roca y arcilla sin que el nivel freático afecte losresultados obtenidos. Por otra parte, la prueba de Downhole se inicia cuando ungeófono es bajado por un agujero de 4 pulgadas de diámetro, para después crear

\

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ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS Y REDES.


ondas de corte generadas por detonaciones, cuyo movimiento se mide como sepropaga en el agujero.

• Obtención del mJdulo cortante máximo Gmax

Como en todos los casos, las propiedades del suelo dependen del tipo de materialque se esté analizando, razón por la cual en primer lugar se presentan lasmetodologías existentes para encontrar el modulo de corte en arenas. De acuerdocon la gran mayoría de investigaciones que se han realizado el modulo cortante enarenas está afectado principalmente por:

• La amplitud de la deformación cortante, y• La presión de confinamiento, 00• La densidad y la relación de vacíos

Las metodologías más empleadas para la determinación del modulo cortantemáximo son las siguientes:

Tabla 3. Metodologías para el Cálculo del Gmáx.

Método Ecuación

HARDIN y DRNEVICH G = 12"'0.(2.973-e)2 0.5 Ecuación 1max -' (Jo

l+e

SHERIF y ISHIBASHI Gmax =112.~¡;;:Ecuación 2

IW ASAKI y ASOCIADOS G =4"'85.(2.17-e)2 ( ) Ecuación 3max -' (Jcl+e

• Obtención del amortiguamiento máximo Dmax

Para determinar el amortiguamiento máximo Dmax, se puede utilizar el último buclede cada ensayo triaxial cíclico, fundamentándose en dos conceptos: teoría deMasing para la normalización del bucle, y, relaciones hiperbólicas para obtenerDmax. Dichos conceptos se resumen a continuación

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TERCERA ENTREGA - Códiqo 334 Hoja 20 REV.: O; 09-04-07

Modelo de Masing para la curva de rebote

~- (~)- Fbb2 2donde:

F = _ G~x(r-r~ .bh (G J1+ ---'!!,ax Ir - re I

TmaxEcuación 4

Ye: es la deformación cortante del punto de rebote de la curva'te: es el esfuerzo cortante del punto de rebote de la curva

Determinación del amortiguamiento para el bucle

D = Area loop (bucle)2n * Area triángulos

Ecuación 5

Modelo hiperbólico:

D = Dmax(l-~J Gmax

Ecuación 6

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En la Figura 5, se muestra la metodología para calcular el amortiguamiento.

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Figura 5. Modelo para determinar el amortiguamiento. (Tomado de Díaz, 2006)

• Registros de Aceleración para Análisis DinámicoDentro de los análisis efectuados por el Consorcio Puentes 2004, se tienen lossiguientes registros de aceleración para el análisis dinámico:

• Sismo de Anza (Estados Unidos) del 25 de Febrero de 1980 con una Magnitudde 4.9, generado por una falla de rumbo y registrado a una distancia hipocentralde 13 km. El registro presenta una aceleración máxima de 0.13 g Y fue escaladoa una aceleración máxima de 0.20 g acorde con lo establecido en la NSR - 98para la ciudad de Bogotá.

• Sismo de Coyote Lake (Estados Unidos) del 6 de Agosto de 1979 con unaMagnitud de 5.7 generado por una falla de rumbo y registrado a una distanciahipocentral de 9 km. El registro presenta una aceleración máxima de 0.13 g Yfue escalado a una aceleración máxima de 0.20 g acorde con lo establecido en laNSR - 98 para la ciudad de Bogotá.

• Sismo de Kocaeli - Gebze (Turquía) del 17 de Agosto de 1999 con unaMagnitud de 7.4 generado por una falla de rumbo y registrado a una distanciahipocentral de 17 km. El registro presenta una aceleración máxima de 0.25 g Yfue escalado a una aceleración máxima de 0.20 9 acorde con lo establecido en laNSR - 98 para la ciudad de Bogotá.

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• Tres sismos sintéticos generados a partir del los sismo de Tauramena registradoen la estación de San Bartolomé en Bogotá. El registro fue escalado paraobtener una aceleración máxima de 0.20g (Sismossintéticos 1 a 3).

• Tres sismos sintéticos generados a partir del registro de la componentehorizontal de aceleración del sismo de GuayabetaI registrado en la estaciónCBOG1,cuya Magnitud fue de 5.2 y fue registrado a 53 Km de distancia delhipocentro. Estos registros se escalan a una aceleración máxima de 0.20 g(Sismossintéticos 4 a 6).

Adicionalmente se usaron en el análisis sismos como los de San Fernando, Coyotelake, Northridge/ San Fernando y Whittier narrows, usados frecuentemente enanálisis de Bogotá. Todos los eventos fueron escalados a 0.2g (incluyendo losgenerados sintéticamente que tuvieron valores cercanos, pero, no iguales a 0.2g) ysobre el perfil mostrado los resultados se observan en la figura siguiente donde seobservan todos los espectros de aceleración para comparación de la zona 3. Seobserva que una conservadora decisión puede ser tomar el valor mínimo de lazona 3.

En la Figura 6, se presentan los resultados de los análisis de propagación de ondarealizadosen el programa Shake 91 (Idriss & Sun, 1991). Losespectros resultantesson prácticamente los mismos presentados en el informe inicial con menos de lamitad de la información de laboratorio (cambios menores del 3%). El resultadolleva a la misma conclusión de recomendar el mínimo de la zona 3 porque eldecreto 074 no deja hacer otra cosa.

Figura 6. Funciones de transferencia sismos fuentes activas (Tomado del Consorcio200~4~) ~~:I-----!-P-.--,--.--·:--~I

el. 1,\·1 .,~.~:t-- ._,-.U"\.\I\\ i I ;.'.~.:'I=:~~:I~ m 0). ',-r-n-~I " 1 O~úg

li 3 F \ .~I r' : ~-'~O'" I.i f4=:" ji] V\ f~l 'ir i -06Og

2 ¡ . 7i[¡ '-~··-+L;."t---'I·\-.-------J ..~ \'--' 1\ A : i:1 . I .,~~~~

OO! 0.10 ; DO.

FreCuencia (Hz) Frecuen-tia (Hz)

1000

En la Figura 7 se presentan los resultados de los análisis desarrollados con base enlos trabajos de campo, ensayos de laboratorio y modelos de respuesta no linealelástico basadosen el modelo de Kanai (1990).




0.801

I0.70 I0.60 -l-i --f."-=+==+==j==4=~¡----i---t--+----------l

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

Periodo (seg)

-Peligro UniformeShake9i'

-MZSB-Zona 3

-Minimo--Decreto074

-Cercano

-Frontal

--Lejano

--Sintético 1

-Sintético 2

-Sintético 3

-Sintético 4

-Sintético 5

-Sintético 6

-Anza

-Coyote

-Gebze

Figura 7. Resultados de los análisis (Espectros S = SOlo)

Adicionalmente se calcularon los desplazamientos y las velocidades máximas delterreno, cuyos resultados obtenidos son:

Vmax (Tr = 475 años) = 39.75 cmlsDmax (Tr = 475 años) = 37.09 cm

A continuación se presentan las tasas de excedencia de aceleración maxlma delsuelo por fuente, teniendo en cuenta las condiciones de suelo blando del sitio de laAvenida NQS con Calle 63.

10 100Aceleración(g81)

~Arco Bahía~Banioffi1 ~Banioffi2

~Sjnú

~ Subducción-Banioffp- ---Cauce~Cuiza- Garrapatas~Oca-Puerto

Suárez

~BoIívar-... - Cimitarra

--- Espíritu~Ibegué-Normal-Romeral-I.kibante

Bucaramangesur Bucganle~ Compresión Compresión

magdalena ~~~Frontal-Junín ~ Murindó~Pa/estina ~Perijá~Romeral n-Salinas-Total

~Boconó-Banioffi3

1000

figura 8. Tasas de excedencia de Amáx para la calle 63 por NQS

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ESPECTRO C.ALLE E:3 FOR N"QS

Aa0.000 iJ2GD0.-,i}D (L:;:S<]0..20D O.:32CO.:~OD 0.:::6'-)0.4(0 O.~iJ

0.500 0,:;,::>]DSüí) (L5i:."{l

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~·.Ol}.Q 0. f.!(}

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13.000

i0500 +¡ ---j'---~\----------------

I / \0.400 i .' "

1 ! '.""-;;t O.3DO +! -+/-------"',;;-.------------1/"'--,

ii ~,~0.200 +;------------=-~--------

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I0.000 +: ---,-----,---.------,---.------,

3.00''::[ .::i.000 5.0000.000

T

Figura 9. Espectro de sitio para la Calle 63 por NQS.



S. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA CIMENTACIÓN

Este capítulo presenta el predimensionamiento de la cimentación del puentepeatonal que se tiene proyectado en la calle 63 por parque el Lago, realizado enfunción de la información secundaria existente. El puente peatonal se proyectacomo una estructura metálica que contará con un apoyo central (sobre separadorde la calle 63), un apoyo en el costado sur y un apoyo en el costado Norte comose muestra en la Ilustración 2. Se aclara que estos apoyos son principales, noobstante, el puente también dispondrá de apoyos secundarios para las zonas delas rampas para discapacitados y escaleras.

Las cargas del puente se trasladarán al nivel de fundación mediante columnasmetálicas que contarán en su base con elementos ajustables para la nivelación dela estructura. Las luces entre apoyos varían entre 20 y 25 m sobre la calle 63 yentre 30 y 35 metros para las rampas de acceso. De manera aproximada, lascargas máximas de predimensionamiento a nivel de pedestal presentan un valor de70 ton.

Ilustración 2. Planta de la Estructura de los Apoyos del Puente Peatonal

i"r~nrr.:;;r.1c..,....,l;;>O""

PLANTALa ubicación definitiva del puente aún no está definida, sin embargo, se tiene tres

alternativas para su colocación las cuales se ilustran en la Ilustración 3, Ilustración 4 e\ Ilustración 5.

Ilustración 3. Alternativa de Ubicación No. 1


TERCERA ENTREGA - Códiqo 334 Hoja 26 REV.: O; 09-04-07


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5.1 CARACTERÍSTICAS DEL SUBSUELO

De acuerdo con la información contenida en el estudio del Consorcio Puentes2004, el perfil estratigráfico encontrado en el Sondeo S2 (efectuado a 200 m deprofundidad con el visto bueno de la interventoría) corresponde claramente a lanaturaleza de la zona del depósito lacustre de la Sabana de Bogotá donde seencuentra ubicado, es decir, arcillas limosas y/o limos arcillosos con lentes deturba, no muy gruesos, que testimonian etapas de intensa actividad pantanosa yestratos areno limosos densos que, a su vez determinan etapas de actividad aluvialmoderada y constituyen niveles internos de drenaje que promovieron lasobreconsolidación de los niveles limo arcillosos.

En general, se reporta una importante sucesión de depósitos arcillosos y limososde origen lacustre y paludal con muy pocas interrupciones por depósitos de turbasy lentes areno limosos.

A continuación, en la Figura lO, se indica el perfil encontrado de N respecto a laprofundidad. En esta figura se observan valores correspondientes a materialescohesivos de muy baja compacidad y de alta compresibilidad.

Figura 10. Registro del Número de golpes de SPT - Puentes 2004

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:él : N (golpes:pie)

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En general, se tiene:

Q La resistencia a la penetración de los depósitos que conforman el perfil dediseño presenta una baja dispersión a profundidad y se encuentra que el valorde N en los primeros 30 metros está entre 4 y 6 golpes/pie. A 30 m seencuentra un lente de arena dentro de un depósito limo arcilloso que presentala mayor discontinuidad del perfil en cuanto a densidad y compacidad deldepósito.

Q En los aspectos relacionados con el peso unitario total, se advierte que en losprimeros 20 m del perfil, el valor de esta variable es inferior a 1.5ton/m3

,siendo el valor medio igual a 1.35ton/m3• Entre los 25 y 30 m de profundidadel peso unitario aumenta hasta 1.65ton/m3 para luego encontrarse una zonarelativamente liviana (blanda) a la misma profundidad en la cual se encontró elmayor valor de N. Esta coincidencia numérica debe analizarse dentro del perfilya que manifiesta un cambio importante de rigidez del perfil y será una zonaque obligatoriamente deberá atravesarse por medio del sistema de cimentaciónfinalmente adoptada.

5.2 CURVAS DE TRANSFERENCIA

En el cuadro No. 001, se indica la hoja de cálculo para obtener las diferentescurvas de transferencia en función del diámetro y longitud de los pilotes.Adicionalmente se presenta la Tabla 4, que recopila la información obtenida de lahoja de cálculo para diferentes diámetros y con la cual se obtiene la curva detransferencia de carga.

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I TERCERA ENTREGA - Códiqo 334 I I Hoja 29 I RW: O;09-04-07 I

CUADRO NO. 00,1

1,

1 JI 1 J lJ '. l. I,

-- -T

CAPACIDAD DE CARGA DE PILOTES (Melodo alfa) ~--.--I I f r r- 1 I I ,

I

I I I I , I I Cohesivos ADMISIBLES

Prof Clasifie. Suelo E.sf verti Aqua Presion Esf efect Esfefeet Cohesion Diam Pilote Perim Pilote Rela.cion Adhesion Psu Pbu Pu Padm Padm' l. r:.r.of .Estrato (m) Material 'Y(!1m3) av 'Y(!1m3) Poros 0'/ ~(medio e (11m2) D(m) (m) Cale ea (1) (t) (t) '(i} .. (t)'" m

1 O eH 1 35 2.7 o O 2.70 0.00 1.45 o 00 0.00 100 1.45 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 o1 1 CH 1 35 405 o 0.00 4.05 3.38 145 060 1.88 1.00 1.45 2.7 3.7 6 2.1 1.8 1

1 2 eH 1.35 540 1 0.00 5,40 4.05 145 0.60 1.88 1 00 1.4S 2.7 3.7 9 3.1 2.5 2

1 3 CH 1 35 6.75 1 1.00 5.75 4.23 1.45 060 1.88 1.00 1.45 2.7 3.7 12 4.0 3.1 3

1 4 CH 1 35 8.10 1 2.00 6.10 4.40 1.45 o 60 1.88 100 1.45 2.7 37 15 4.9 3.7 4

1 5 eH 1.35 9.45 1 3.00 645 4.58 1.45 0.60 1.88 1,00 1.4.5 2.7 3.7 17 5.8 4.3 5

1 6 CH 1 35 10.80 1 4.00 &.80 4.75 145 060 1.88 1.00 1.45 2.7 3.7 20 6.7 4.9 6

1 7 eH 1 35 12.15 1 5.00 7.15 4.93 1.45 0.60 1.88 100 1.45 2.7 3.7 23 7.6 5.5 7

1 8 eH 1 35 13.50 1 6.00 7.50 5.10 1 45 0.60 1.88 100 1.45 2.7 3.7 26- 8.5 6.1 8

1 9 eH 1 35 14.85 1 7..00 7.85 5.28 145 0.60 1..88 100 1.45 2.7 J.7 28 9,4 6 ..8 9

I 1 10 CH 1 35 16.20 1 8.00 8.20 545 1.55 0.60 1.88 1 00 1.55 2.9 3.9 31 10.5 7.5 10

1 11 CH 1.35 17.55 1 9.00 8;,55 5 ..63 1 55 0.60 1.88 1 00 155 2.9' 3.9 34 11.5 8.2 11

1 12 eH 1.65 18.90 1 10.00 8,.90 5.80 1.55 0 ..60 1.88 1.00 1.55 2.9 3.9 37 12.4 9.9 12

i 2 13 r,,1H 1 65 20.55 1 11.00 91.55 6.13 1.55 0 ..60 1.88 100 1.55 2.9 J.9 40 134 10.7 13:,

1 2 14 rV1H 1 65 22.20 1 12.00 10.20 645 2.45 060 1.88 1.00 245 4.6 6.2 47 15.7 12.7 14

! 2 15 MH 1.65 2385 1 1100 10.85 6.78 2.45 0.60 1.88 1.00 2.45 4.6 6.2 52 17.3 14 ..1 15

2 16 rVIH 1.65 25.50 1 14.00 11.50 7.10 245 0 ..60 1.88 1.00 2.45 4.6 6.2 56 18.8 154 16

2 17 MH 1 65 27.15 1 15.00 12'.15 7.43 2.45 0.60 1.88 100 2.45 4.6 62 61 20<..3 16.7 17'

2 18 rvlH 165 2.8.80 1 16.00 12..80 7.75 2.45 0.60 1.88 1.00 2.45 4.6 6.2 66 21.9 18.1 18

2 1S MH 1.65 30.45 1 17.00 13.45 8.08 2.45 0.60 1.88 100 2.45 4.6, 62 70 234 19.4 19'

2 20 rvlH 1.65 32..10 1 18.00 14.10 8.40 2.45 0.60 1.88 1.00 2.45 4.6 6.2 75 24.9' 20.7 20

! ,(ostituto de De anol!G Ur afio',,?,Cenlro de : ocument3cíón~

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Tabla 4. Transferencia de carga con la profundidad en función del diámetro y longitudde los pilotes para el Puente peatonal de la calle 63 por parque el Lago.

DIÁMETRO (m)Prof (m) 0.4 0.5 0.6

O 0,00 0,00 0,001 102 1.41 1,842 1,50 1,96 2.46

3 1,97 2,51 3,074 2.45 307 3,695 2,92 3,62 4,306 3.40 4,17 4,927 3,87 4,73 5,538 4,35 5,28 6,149 4,83 5,83 6.7610 5,38 6,50 7,5211 5,90 7,10 8,2012 6,87 8.41 9,8913 7.42 9,08 10,6514 8,69 10,74 12,7415 9,63 11,88 14,0716 10,56 13,01 15.4017 11.49 14,15 16,7318 12.42 15,29 180519 13,35 16.42 19,3820 14,29 17,56 20.71

Número de Pilotes Requeridos70 Ton 4,90 3,99 3,3835 Ton 2.45 1,99 1,69

De acuerdo con estos resultados, se optimiza el Número de pilotes en función dela carga máxima en la pila central y en las pilas de las rampas principales. En estesentido, se enfatiza en un solo diámetro y a la misma profundidad de desplante.Con base en este planteamiento, se tiene:

Pila central: 4 pilotes de 0.5 m de diámetro colocados en un gran dado quepresente una profundidad mínima de desplante de 2 m. El dado predimensionadodebe estar alrededor de 2 m por lado para no fallar por capacidad portante.

Pila en la rampa: 2 pilotes de 0.5 m aislados de acuerdo con las columnas detransferencia de carga. Podrá usarse un dado de 1.5 x 1.5 m. La profundidad dedesplante de este dado deberá ser mínimo 2 m.


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Dados en Rampas secundaria: dados aislados de lxl m y columna cabezal detransferencia. La profundidad de desplante de estos dados deberá ser mínimo 3 m.A continuación se indica la Curva de transferencia de carga para la zona delproyecto. Debe tenerse presente que para el intervalo de cargas no se consideraefecto de grupo de pilotes.

figura 1. Curva de transferencia de carga para los pilotes del proyecto.

Carga {ton}

o.m 5.00 1000 15.00 20.00 25.00

I~ O.4mDiámetro -- 0.5 m Diámetro

.--.- 0.6 m Dámetro

La definición del tipo de pilote en cuanto a longitud y diámetro depende de laoptimización de los recursos.

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5.3 CAPACIDAD PORTANTE

A continuación se presenta las memorias de cálculo de la capacidad portante paralos dados de la cimentación en las zonas de las rampas secundarias. Para elcátculo de la presión de contacto, se tienen los siguientes valores:

EST1MATNO DE LA CAPACIDAD DE SOPORTEPARA FUNDACIONES FUERA DE TALUD Y CARGA VERTICAL

4.25

I qúftlmo I -~ 11 J. 1 I /~. q'=¡,"*O

!-. _'+'_"'-;.;,'I'_.~."". __:=_~__.-._.._.. ._~; . . ángulo en a = 90-~c b / ángulo en e = ángulo en b = 45+~!2¡ Fs

! /! Fs = c*a1i+Pp*tan$

! / r--------. Pp Pp = O.5YH"*Kp+q'*H*Kp+2*c*H*Kp°5i ;'

a ¡L---------~

B

e, ~,y

I~B = ancho del cimiento [m]L = longitud del cimiento [m]D = profundidad de excavación [m]

ESFUERZOS[tlm2

]

1.2

1.210.7

1.1

1.14.0

1.11.1

00QI1HlnlO= 14.7

jqadmlslb.!e= 4.9

13.56

Ecuación de capacidad de sopcrte última de Meyerhof:

I qúltimo = c*Nc'sc*dc + g'*Ng*sg*c!g + D.5*S*B*Nfl*sg*dg Ic = cohesión del suelo de fundación [l/m'] 1.45$ = ángulo de fricción intema del suelo de fundación [grado sexagesimales] J.:;o-.:;;;----Iy = peso unrtario del suelo de fundación [tlm'] ¡.;1.;.;.3.;;.5 ~

Ys " = peso unitario del suelo sobre el nivel de excavación [tIm'] 1.65L- --'

Kp = coeficiente de presión pasiva 1KpO.5= raíz cuadrada del coeficiente de presión pasiva 1

N, = factor de capacidad de sopcrte por cohesión 5.14

Se = factor de forma por cohesión =1+0.2*Kp*BlLd, = factor de profundidad por cohesión =1+0.2"'Kpu·'*OIB

q' = sobrecarga (confinamiento) a nivel de fundación [t/m'] 3.3Nq = factor de capacidad de sopcrte pcr sobrecarga 1Sq = factor de forma por sobrecarga =1+0. 1*Kp*B/Ldq = factor de profundidad por sobrecarga =1+0. 1*Kpu"*OIB

N, = factor de capacidad de sopcrte pcr suelo de soporte O5,= factor de forma pcr suelo de scporte =1+01*Kp*BíLd, = factor de profundidad por suelo de sopcrte =1+0. 1*Kp0.5*O/B

FS = factor de seguridad

Dados (2x2)Dados (1.5x1.5) r

r4:@~'t2§Fo~~~14.@>_3;.5.~~¡¡¡m¡f

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Se resalta el hecho que la capacidadportante se calculó para presión de contactoa nivel de cimentaciórt.ude 17 toneladas para las rampas secundariasy de 8 tonen la zona de las escaleras. En la zona de la rampa principal y luz central no esfactible una cimentación superficial por los asentamientos esperados.Adicionalmente, los cambios en los regímenesde humedad y la susceptibilidad alos cambios volumétricos de los depósitos arcillosos hacen que la soluciónsuperficial deba ser analizada detalladamente y contrarrestada por drenajesperimetrales para no permitir cambios en los niveles de la tabla de agua y queentren en contacto permanente con el agua.

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6. CONCLUSIÓN

Este informe se realizó en función del análisis de información secundaria, por loque los resultados aquí presentados deben tomarse como lineamientos generalesde predimensionamiento, los cuales serán verificados a partir de los resultados delas exploraciones de campo, ensayos in situ y análisis fisico-mecánico de lasmuestras que se puedan recuperar.

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