INFORME N º 5: INFORME FINAL Y EJECUTIVO VERSIÓN · PDF fileInforme N°4, ^Análisis Comparativo de Costos y Definición de Áreas Factibles para la onstrucción de Vivienda _

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“Diagnóstico de Calidad de Suelos Construcción Vivienda Subsidiada, El Alto, Arica”

Propuesta Pública Nº 025/2011

Licitación Nº 5611-20-LP11

INFORME N º 5: “INFORME FINAL Y EJECUTIVO”

VERSIÓN G TOMO I

Santiago 21 de Junio de 2013

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CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 4

2. MARCO DE REFERENCIA ..................................................................................................... 4

3. AJUSTE METODOLÓGICO ................................................................................................... 5

3.1 Metodología ................................................................................................................ 5

3.2 Productos ..................................................................................................................... 6

4. RECOPILACIÓN ANTECEDENTES Y LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO ................................ 8

4.1 Resumen Proyectos Estudiados .................................................................................. 9

4.1.1 Informe de Mecánica de Suelos. Diagnóstico y Solución Conjunto Habitacional Guañacagua III, Sector El Alto, Arica .................................................................................. 9

4.1.2- Informe de Mecánica de Suelos, Conjunto Habitacional Viviendas PET Primavera, Arica ............................................................................................................... 10

4.1.3 Informe Técnico Estructural, Población Primavera, Arica .................................. 11

4.1.4 Informe n°44318 – za ......................................................................................... 12

4.1.5 Informe de Ensayos N°41.767 - Z.A. ................................................................... 13

4.1.6 Informe de Mecánica de Suelo ........................................................................... 14

4.2 Resumen Antecedentes Geotécnicos ........................................................................ 16

4.3 Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................. 17

5. ELABORACIÓN DE ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS Y TOXICOLÓGICO Y PROPUESTA DE FUNDACIÓN ........................................................................................................................ 19

5.1. Caracterización del Sub-Suelo ................................................................................... 19

5.1.1 Estratigrafía de Diseño ....................................................................................... 20

5.1.2.- Sondajes .......................................................................................................... 23

5.1.3.- Placa de Carga................................................................................................. 28

5.2 Características Químicas del Subsuelo ...................................................................... 30

5.2.1 Sales Solubles en Agua ....................................................................................... 30

5.2.3 Agresividad del Suelo al Acero ........................................................................... 31

5.3 Análisis Toxicológico .................................................................................................. 32

5.4 Parámetros de Diseño ............................................................................................... 34

5.4.1 Cimentaciones .................................................................................................... 34

5.5 Fundaciones Mediante Zapatas................................................................................. 34





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5.5.1 Tipo de Fundación y Nivel de Apoyo .................................................................. 34

5.5.2 Resumen de las Características de Fundación ................................................... 35

5.5.3 Coeficiente de Balasto ........................................................................................ 35

5.6 Fundación Mediante Pilotes ...................................................................................... 36

5.6.1 Tipo de Fundación y Nivel de Apoyo .................................................................. 36

5.6.2 Resistencia de Punta .......................................................................................... 36

5.6.3 Resistencia de Fuste ........................................................................................... 36

5.6.4 Resistencia Admisible (Punta + Fuste) ............................................................... 36

5.6.5 Constantes de Balasto ........................................................................................ 37

5.6.6 Empujes de tierra ............................................................................................... 37

5.7 Clasificación Sísmica del Subsuelo ............................................................................. 38

5.8 Pavimentos ................................................................................................................ 39

5.8.1 Diseño de Pavimento .............................................................................................. 39

6. ANÁLISIS COMPARATIVO DE COSTOS Y DEFINICIÓN DE ÁREAS FACTIBLES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDA ................................................................................................. 40

6.1 Edificación en Extensión ............................................................................................ 41

6.1.1 Fundaciones Superficiales ....................................................................................... 41

6.1.2 Fundaciones Profundas ........................................................................................... 44

6.2 Edificación en Altura ................................................................................................. 46

6.2.1 Fundaciones Superficiales ................................................................................. 46

6.2.2. Fundaciones Profundas ...................................................................................... 49

6.3 Análisis Comparativo ................................................................................................. 50

6.3.1 Análisis Comparativo Edificación en Extensión ................................................. 50

6.3.2 Análisis Comparativo Edificación en Altura ....................................................... 51

6.4 Áreas Factibles Para La Construcción De Viviendas .................................................. 52

6.4.1 Análisis Topográfico ........................................................................................... 52

6.4.2 Análisis Estratigráfico ......................................................................................... 53

7. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 54





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1. INTRODUCCIÓN El presente Documento tiene por objeto resumir cada una de las etapas del Proyecto Diagnóstico de Suelo Sector El Alto, Arica. Para esto se realizó una recopilación de la información recabada y obtenida mediante análisis de antecedentes previos, Campaña de campo, Laboratorio y trabajo de gabinete hechos durante el desarrollo del Estudio. Se realizó un resumen de la metodología aplicada y planteada por Kuadrante Ingeniería en el Informe N°1”Ajuste Metodológico”, la cual define la forma de trabajo y las etapas que comprenderían el estudio solicitado por el SERVIU de Arica y Parinacota. Para continuar se realizó un resumen de los antecedentes previos con lo que se contó en el Informe N°2 “Recopilación Antecedentes y Levantamiento Topográfico”, los cuales son de vital importancia al momento de decidir las soluciones planteadas para las fundaciones en la etapa siguiente, Informe N°3. El informe N°3, “Elaboración de Estudios de Mecánica de Suelos y Toxicológico y Propuesta de Fundación”, se analizó y se incorporó en la presente etapa todos los puntos relevantes para el estudio geotécnico, como son los parámetros resistentes del terreno obtenidos mediante ensayos de laboratorio y terreno, Estratigrafía y clasificaciones de los terrenos, como también las soluciones geotécnicas planteadas para las fundaciones y los pavimentos. Para finalizar se realizó un resumen del Informe N°4 “Análisis Comparativo de Costos y Definición de Áreas Factibles para la Construcción de Vivienda”, incluyendo los costos asociados a la construcción de viviendas tipo del Fondo Solidario de Vivienda, tanto en condiciones normales de salinidad en los suelos como en aquellos casos en que la concentración de sales solubles supera los máximos permitidos. También se adjunta el análisis de áreas factibles para edificar.

2. MARCO DE REFERENCIA

Informe N°1, “Ajuste Metodológico”

Informe N°2, “Recopilación Antecedentes y Levantamiento Topográfico”

Informe N°3, “Elaboración de Estudios de Mecánica de Suelos y Toxicológico y Propuesta de Fundación”.

Informe N°4, “Análisis Comparativo de Costos y Definición de Áreas Factibles para la Construcción de Vivienda”





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3. AJUSTE METODOLÓGICO 3.1 Metodología Los resultados del estudio, serán utilizados por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo, para identificar aquellas zonas donde será factible permitir la ejecución de proyectos de viviendas subsidiadas en los terrenos de propiedad de Bienes Nacionales en El Alto, mediante la realización de un estudio que defina la calidad del suelo y los costos extraordinarios asociados a la construcción en suelos salinos en las 25 Has, y así descartar la posibilidad de contaminación natural o artificial en suelo disponible para viviendas y erradicaciones por poli-metales. La metodología utilizada por Kuadrante para la elaboración de los trabajos se resume a continuación: FASE 1: Antecedentes Previos El objetivo de la primera Fase de trabajo consiste en la recopilación de Información correspondiente al Sector, entendiéndose por esto:

ESTUDIO MECÁNICA DE SUELOS PREVIOS

CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS

INFORMACION TOXICOLOGICA

CONDICIONES METEOROLOGICAS

LOGISTICA DE ACCESOS

LOGISTICA DE ABASTECIMIENTO FASE 2: Ejecución de Trabajos El objetivo de la segunda fase de trabajo consiste en la ejecución de todos los trabajos de prospecciones y estudios de los suelos de las 25 Has que componen el Proyecto de Construcción de viviendas subsidiadas por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo.

TOPOGRAFÍA

PROSPECCIÓN MEDIANTE CALICATAS

PROSPECCIÓN MEDIANTE SONDAJES TERRESTRE





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ENSAYOS

ESTUDIO TOXICOLOGICO FASE 3: Análisis de Resultados El objetivo de la tercera Fase de trabajo consiste en la recopilación de Resultados de los ensayos ejecutados a las muestras extraídas de los sondajes, calicatas y el estudio toxicológico, para formular un Informe de Mecánica de Suelos y un análisis de costos de los métodos propuestos para la fundación de las viviendas.

MECÁNICA DE SUELOS

COSTOS FASE 4: Conclusiones El objetivo de la cuarta y última Fase de Trabajo, consiste en concluir y definir la mejor opción de trabajo para ejecutar el Proyecto de construcción de 1116 viviendas. Considerando factores como la Factibilidad del proyecto, características de suelos encontrados, tiempo de trabajo y costos económicos en la ejecución. 3.2 Productos El proyecto se inicia con el informe que aquí se resume, “Ajuste Metodológico”, el cual consiste en realizar las actividades necesarias para acondicionar el lugar para dar inicio a los trabajos en Terreno, para aquello se considera partir al día siguiente de la adjudicación. Las tareas realizadas se resumen a continuación: FASE 1: Antecedentes Previos

1. Visita a Terreno Se realizó visita a terreno por parte del Jefe de Proyecto y Especialista en Mecánica de Suelos y Rocas, Sr. Michel Kure Bernal, el día 8 de Septiembre de 2011, con personal del SERVIU de Arica, con el objeto de recorrer la zona de emplazamiento del Proyecto.





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2. Localización Ensayos y Prospecciones FASE 2: Ejecución de Trabajos

1. Seguridad y Acondicionamiento 2. Posicionamiento Equipos

Sondajes

Calicatas 3. Ensayos y Estudios

FASE 3: Análisis de Costos Soluciones Planteadas

1. Cotizaciones Viviendas tipo FSV 2. Análisis comparativo Costos





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4. RECOPILACIÓN ANTECEDENTES Y LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO A continuación se adjuntan los antecedentes, recopilados mediante carta de petición y entregados por el SERVIU de Arica y Parinacota, que son de importancia y relevancia para el presente estudio.

Por otro lado se solicitan oficialmente, a través de carta, a los siguientes servicios, SERVIU Arica y Parinacota, SERVIU Iquique, SEREMI obras públicas, departamento de vialidad, departamento de arquitectura y al Alcaldía de Arica, antecedentes referentes a Mecánica de Suelos, Levantamientos Topográficos y Estudios Químicos.

Adicionalmente, se adjunta un plano en el cual se puede apreciar la ubicación de los proyectos de los que se tienen los Estudios de Mecánica de Suelos u otros antecedentes relevantes del proyecto.

Figura 1: Ubicación Proyectos obtenidos para recopilación de antecedentes

Fuete: Google Earth

En Amarillo se marca el proyecto en desarrollo, mientras que en morado se resaltan los otros proyectos.





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4.1 Resumen Proyectos Estudiados 4.1.1 Informe de Mecánica de Suelos. Diagnóstico y Solución Conjunto Habitacional Guañacagua III, Sector El Alto, Arica

L Y L INGENIERÍA ESTRUCTURAL CONSULTORES DE INGENIERÍA Y REVISIÓN ESTRUCTURAL

Objetivo: Diagnóstico y solución definitiva de las viviendas sociales construidas en Sector El Alto, Conjunto Habitacional Guañacagua III.

El conjunto habitacional Guañacagua III, consta de 473 viviendas sociales, las cuales después de 2 años de realizada la obra presentaron problemas tales como, fisuración, grietas, descenso de suelos, fugas en instalaciones de agua potable y sanitarias y otros, los cuales persistían hasta el momento de la realización de dicho informe, en el año 2009.

Antecedentes Mecánica de Suelos

30 calicatas de profundidad variable, entre 2 a 5 metros.

2 sondajes rotatorios con medición SPT de 10 metros de profundidad

Caracterización y Trabajabilidad del Subsuelo

Intercalación de suelos arenoso o gravo arenosos, con sales solubles en cantidades variables (suelos salinos). Suelos en estado de alta a altísima cementación, producto de la salinidad propia de los estratos encontrados. Además se detectó en un sector roca basal.

El comportamiento de los suelos salinos no es dependiente de los parámetros de resistencia al corte, sino que dependerá de la cantidad de sales y riesgo de saturación. En presencia de agua se genera disolución salina, lo que puede terminar en deformaciones de la masa de suelo. Es por esto que los suelos salinos son considerados inestables.





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4.1.2- Informe de Mecánica de Suelos, Conjunto Habitacional Viviendas PET Primavera, Arica

CORPORACIÓN HABITACIONAL DE LA CCHC

Población emplazada a menos de 1 Km de distancia del terreno en estudio. Se realizaron 5 pozos de exploración

Tabla N°1: Estratigrafía de Diseño PET

Cotas (m) Descripción del Suelo

0,00 – 0,50 Capa Salina

0,50 en adelante

Rocas de buena calidad

En algunos pozos la roca encontrada presenta incrustaciones de sal hasta los 2,00 m. Análisis del Problema de Fundación Presencia de sales superficiales entre 0,00 y 0,50 metros aproximadamente, por lo que el Radier se debe transformar en una losa autosoportable, para de esta forma evitar asentamientos producto de la disolución de sales. Esta solución es muy utilizada en la zona. La presencia de sales entre la roca hasta 2,00 metros aproximadamente en algunos sectores implica la utilización de fundaciones profundas. Existe la posibilidad de ejecutar un pilote armado mediante la perforación con máquina. También muy utilizado en viviendas del sector. Para sectores de rocas sin sales bajo los 0,60 metros de profundidad, la fundación es simple a través de dados aislados unidos por vigas armadas.





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4.1.3 Informe Técnico Estructural, Población Primavera, Arica Objetivo: Encontrar causas y consecuencias de la rotura de una cañería de agua, perteneciente a la empresa ESSAT S.A., en la población Primavera de Arica.

Encargado por ESSAT S.A. Realizó dos calicatas, la primera emplazada en Av. Camino a las Pesqueras y la segunda en el pasaje Braulio Muñoz, definiendo los siguientes suelos existentes.

Existencia de un Manto Rocoso con las siguientes características:

Estrato muy fracturado en trozos de rocas de tamaños variables, típicos de 10 (mm) y 100 (mm). La roca se observa laminada horizontalmente en espesores medios de 10 (mm).

Grietas rellenas con cristales de sales solubles en agua, de espesores medios de 1 a 10 (mm) y en forma aislada cristales de espesores de 40 (mm).

La fracturación y las incrustaciones de sales solubles en agua sobrepasan con claridad los 3,5 m.

El manto rocoso inferior que sirve de apoyo a las viviendas posee una excelente capacidad resistente a las cargas, debido a que su tensión admisible ante cargas gravitacionales y sísmicas es alta comparada con otros suelos granulares. Sin embrago, producto de la presencia de cristales solubles, se convierte en un estrato inestable ante la presencia de agua.





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4.1.4 Informe n°44318 – za Estratigrafías héroes del morro Proyecto ubicado a 1 (Km) aproximadamente del terreno en estudio. Se realizaron 3 calicatas. Estratigrafía de Diseño

Tabla N°2: Estratigrafía de Diseño

Estrato Cotas (m) Espesor (m)

Descripción del Material

1 0,00 - 0,10 0,10 Arena color café claro. Alta resistencia a la excavación, graduación fina y partículas duras. Sin plasticidad, humedad baja, compacidad densa y estructura homogénea. Cementación débil.

2 0,10 - 1,50 1,40 Arena algo arcillosa, color café. Alta resistencia a la excavación, graduación fina y partículas duras. Baja plasticidad, partículas de canto angular, humedad baja, compacidad densa y estructura homogénea. Cementación fuerte. Presencia de gravilla de tamaño máximo 4 a 5”, de canto angular.





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4.1.5 Informe de Ensayos N°41.767 - Z.A. C.H. Pampa Nueva

SERVIU XV región de Arica y Parinacota

Ubicado a 1 Km aproximadamente del terreno en estudio.

Objetivo: Identificar y caracterizar el subsuelo existente para el diseño de fundaciones del Proyecto que se indica. Inspecciones de terreno y ensayos de laboratorio realizado por IDIEM – Zona Arica.

Encargado por: Constructora PACAL Ltda. Proyecto realizó 6 calicatas, a continuación se adjuntan las descripciones estratigráficas de cada una de ellas. Estratigrafía de Diseño

Tabla N°3: Estratigrafía de Diseño

Horizonte Cotas (m)

Espesor (m)

Descripción del material

1

0,00

4,00

4,00

Roca, probablemente arenisca (reacciona en presencia de ácido clorhídrico), color gris oscuro a negro verdosa, con sectores color rojizo, presenta abundantes fracturas (diaclasas) en diversos planos. Entre fracturas se observan finos cristales de halita, material fino tipo yeso y material muy fino color rojizo (tipo óxido). La roca se fractura en fragmentos de cantos angulares, tamaño medio 3”. Entre aproximadamente 1,6 m a 2,0 m y aproximadamente 2,5 m a 3,0 m se observan sectores muy meteorizados color marrón, tipo óxido. Compacidad general muy alta en estado de humedad natural. Humedad baja.

La cantidad de sales solubles en agua, presentes en el suelo, es variable, se adjunta, a continuación, una tabla de contenido promedio de sales solubles totales en cada calicata.





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Tabla N°4: Concentración Sales Solubles en Agua

Calicata Contenido Sales Solubles en Agua (%)

1 9,48

2 5,68

3 10,61

4 5,89

5 7,24

6 6,16

4.1.6 Informe de Mecánica de Suelo

Edificios Departamentos Ciudad Arica

Objetivo: Determinar mediante el Estudio de Mecánica de Suelos las propiedades físicas, químicas y mecánicas de los suelos correspondientes al área donde se emplazará el proyecto.

En el presente estudio se realizaron seis calicatas, de las cuales cinco tienen 1,60 m de profundidad y la última fue de 1,70 metros. Se estudiaron solo tres de ellas por la similitud del terreno. En todos los pozos de exploración se reconoció un estrato, Correspondiente, según clasificación USCS, a Arena Gravosa, “SC” que significa Arenas o Arenas Gravosas mal graduadas con pocos finos o sin finos.

A las muestras, de materiales de suelo obtenidos en las prospecciones, se les realizó en laboratorio los siguientes ensayos: Granulometría, Proctor, CBR y Sales Solubles.





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Tabla N°5: Resumen Geotécnico

Muestra N°/ Parámetros

1 2 3

Estratos Único Único Único

Tipo de Material Arena Arena Arena

Profundidad (m) 1,60 1,60 1,70

Humedad Natural 8,20 8,00 8,10

Sales Solubles % 3,95 3,96 4,00

Límites de Consistencia Límite Líquido 37 38 40

Límite Plástico 24 22 26

Índice de Plasticidad 13 16 14

Clasificación de Suelos USCS SC SC SC

AASHTO A-2-6 (1) A-2-6 (1) A-2-6 (1) Proctor Modificado: Relación Humedad (%) – Densidad (kg/m3) D.M.C.H 2296 2299 2300

Humedad Óptima 12,10 12,20 12,4

D.M.C.S 2048 2049 2046

Humedad en terreno 1648 ----- ----- Razón de Soporte C.B.R

Tabla N°6: Ensayo CBR

% a 2” de penetración al 95% DMCS 47

Ref. DMCS % 88.50

C.B.R de la Densidad Natural 17,50





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4.2 Resumen Antecedentes Geotécnicos Los suelos presentes en los estudios y antecedentes recopilados, más frecuentes, se presentan a continuación, a modo de definir una estratigrafía representativa de la zona de emplazamiento.

El mapa geológico muestra como unidades metamórficas encontradas en la zona, Plf, OMma y Jmc, siendo más probable la presencia de la última por ser la que se muestra, también, en el perfil obtenido del mismo documento. Dicha unidad cuenta con la presencia de Andesitas, Areniscas y Calizas, todas estas con un gran porcentaje de porosidad, lo cual puede indicar alta presencia de sales solubles en agua y otros minerales que pueden causar inestabilidad de éstas frente a la existencia de agua.

Algunos suelos presentan una capa superficial salina, o bien, Arenas con altos contenidos de sales, los que varían entre 1,5 a 5%, llegando incluso a encontrar zonas de Toscas Salinas con cantidades de sales superiores al 30%.

En la mayoría de los casos luego de uno o dos estratos marcados, y que encajan con los mencionados anteriormente, se encuentra una roca basal de alta resistencia, y con gran cantidad de fracturas, en las cuales, en su mayoría, se encuentra sales solubles en agua. Esto determina la inestabilidad de las rocas en presencia de agua.

Suelos Arenosos o Gravo arenosos, con sales solubles en agua, en cantidades variables (suelos salinos), de alta a altísima cementación producto de la salinidad propia del suelo. Además se encontró un sector de roca basal. Clasifica como SM según USCS.

Contenidos de sales entre 1,5 a 5% y toscas salinas con cantidad de sales superiores a 30%.

Las sales solubles en agua presentes en los suelos, de la zona colindante con el terreno en estudio, alcanzan valores de hasta un 11%, lo cual excede lo establecido por la norma, que fija como máximo 4%.





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4.3 Conclusiones y Recomendaciones Las cantidades de sales solubles en agua presentes en los primeros estratos de los suelos en estudio, en algunos casos, superan incluso la cantidad máxima permitida por norma, lo cual los hace muy inestables y no aptos para fundar en ellos.

La presencia de Agua en suelos salinos, genera la disolución de este mineral, causando deformaciones de la masa de suelo. Los suelos salinos son considerados inestables.

Se deberá, por lo tanto, evitar el ingreso de agua a los suelos bajo las estructuras, para así evitar asentamientos producto de la disolución salina.

Los suelos salinos no son dependientes de los parámetros de resistencia al corte, sino que dependerá de la cantidad de sales y riesgos de saturación. Por lo tanto se deben controlar y medir ambos factores.

Se recomiendan a continuación las soluciones usadas en viviendas del sector:

Los radieres de las viviendas deberán transformarse en losas autosoportables, con el fin de evitar asentamientos producto de la disolución de sales. Muy utilizado en la zona.

Ante la presencia de sales solubles en agua, entre las fracturas de las rocas, hasta 2,00 metros, será necesario realizar fundaciones profundas, tal como un pilote armado mediante perforación con máquina. Muy utilizado en viviendas del sector.

En el caso de las rocas sin sales bajo los 0,60 metros de profundidad, la fundación será simple a través de dados aislados unidos por vigas armadas.

Las características del sistema de fundación a adoptar variarán según sea el tipo de estructura del proyecto. Para estructuras de 1 piso, se recomienda que las fundaciones estén constituidas por zapatas aisladas en pilares o columnas y por zapatas continuas en muros. En el caso de zapatas aisladas, estas deben quedar conectadas entre sí con vigas de amarre.

En el caso de decidir fundar en el estrato de roca, se deberá penetrar al menos 0,20 metros en este horizonte, para evitar fundar sobre la parte más alterada del manto rocoso.



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En conclusión, la construcción en terrenos de estas características, considerando los antecedentes recopilados y lo obtenido en terreno, tiene un gran grado de incertidumbre, debido a la alta salinidad de los suelos, lo que transforma a un suelo de cualquier característica, en un suelo inestable en presencia de agua, por lo tanto se deberá considerar fundaciones en estratos de salinidad baja o nula, como los enunciados en este mismo capítulo anteriormente, y el uso de geotextiles para impedir que las sales solubles entren en contacto con el agua, ya que esto podría generas asentamientos, como fue el caso de las viviendas de la población Guañacahua III, ubicada en Sector El Alto, Arica, al igual que el proyecto en estudio.

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5. ELABORACIÓN DE ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS Y TOXICOLÓGICO Y PROPUESTA DE FUNDACIÓN

5.1. Caracterización del Sub-Suelo Para la caracterización se realizaron prospecciones y ensayos, la ubicación de aquellos hechos en terreno se detallan en la siguiente figura:

Figura 2: Localización Prospecciones y Ensayos. Sectorización del terreno en estudio.

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5.1.1 Estratigrafía de Diseño 5.1.1.1 Calicatas De la descripción visual de las calicatas de exploración y posterior análisis y ensayos en laboratorio, se determinan 6 sectores con estratigrafías definidas (figura 2), para las cuales se entrega una caracterización representativa del sub-suelo de fundación.

Sector I: Comprende las Calicatas 17, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 , 40, 41, 91, 92 y 93.

Tabla N°7: Estratigrafía Representativa Sector I

A la fecha de exploración, no se detectó nivel freático. En dicho sector existen 3 lentes de limos Arenosos, correspondientes a las calicatas 13, 18 y 29. Sector II: Comprende las Calicatas 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70 y 73.

Tabla N°8: Estratigrafía Representativa Sector II

A la fecha de exploración, no se detectó nivel freático.

Profundidad (m)

Espesor (m)

Clasificación USCS

DESCRIPCIÓN DEL SUELO

0,00 – 0,10 0,10 Relleno no controlado

0,10 SM

Arena limosa, con grava dispersa, amarilla blanquizca, compacidad densa, seca, estructura homogénea, sin plasticidad, grava subangular, fuertemente cementada.

Profundidad (m)

Espesor (m)

Clasificación USCS


0,00 – 0,03 0,03 Arena fina, gris, suelta, seca, estructura homogénea, sin plasticidad.

0,03 – 0,15 0,12 SM

Arena gruesa salina, con grava dispersa, tamaño máximo 2 ½”, amarilla blanquizca, densa, seca, sin plasticidad, fuertemente cementada, grava subangular y subredondeada.

0,15 GM

Grava arenosa, tamaño máximo 1 ½”, amarilla blanquizca, densa, seca, estructura homogénea, fuertemente cementada, cantos subangulares y subredondeados.

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Sector III: Corresponde al sector del vertedero. Comprende las Calicatas 71, 72 y 75.

Tabla N°9: Estratigrafía representativa Sector III

A la fecha de exploración, no se detectó nivel freático. Sector IV: Comprende las Calicatas 57, 58, 76, 77, 78, 79, 80, 81 y 82.

Tabla N°10: Estratigrafía representativa Sector IV

A la fecha de exploración, no se detectó nivel freático. Sector V: Comprende las Calicatas 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89 y 90.

Tabla N°11: Estratigrafía representativa Sector V

A la fecha de exploración, no se detectó nivel freático.

Profundidad (m)

Espesor (m)

Clasificación USCS


0,00 – 0,05 0,05 Relleno no controlado. Arena fina con restos de concha, olor orgánico.

0,05 – 0,16 0,11 GM

Grava Limo Arenosa, tamaño máximo 1 ½”, amarilla blanquizca, densa, seca, estructura homogénea, sin plasticidad, grava angular en descomposición, fuertemente cementada.

Profundidad (m)

Espesor (m)

Clasificación USCS


0,00- 0,06 0,06 Arena gruesa limosa, de color café clara, suelta, seca, estructura homogénea, sin plasticidad.

0,06 – 0,20 0,14 CL Arcilla limosa, salina, color café, dura, seca, estructura de adobe, plasticidad media, fuertemente cementada.

Profundidad (m)

Espesor (m)

Clasificación USCS


0,00 - 0,03 0,03 Arena fina Limosa, de color gris, suelta, seca, estructura homogénea, sin plasticidad.

0,03 – 0,35 0,32 SM Arena fina, de color café con segmentos blancos, densa, seca, estructura homogénea, sin plasticidad, fuertemente cementada.

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Sector VI: 14, 15 y 16.

Tabla N°12: Estratigrafía representativa Sector VI

A la fecha de exploración, no se detectó nivel freático. La calicata número 74, no clasifica en ninguno de los sectores, ya que su estratigrafía se ve representada con lo observado en el sector II, pero está alejado de este, se encuentra colindante al sector III, Vertedero.

Profundidad (m)

Espesor (m)

Clasificación USCS


0,00 - 0,05 0,05 ML

Limo Arenoso, con grava aislada, amarillo blanquizco, duro, seco, estructura homogénea, sin plasticidad, grava subangular, fuertemente cementada.

0,05 Roca Gris.

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5.1.2.- Sondajes Se realizaron 13 sondajes, de los cuales, 1 tiene una profundidad de 30m y 12 de 5 metros, completando 89 metros de prospección mediante este método. Como se puede observar la estratigrafía del terreno se puede agrupar en una sola de diseño, la cual se adjunta a continuación.

Tabla N°13: Estratigrafía representativa Sondajes 5,00m

Horizonte Cota Descripción

1

0,00 – 0,34

Arena, de color café claro, olor térreo, de compacidad media, fuertemente cementada, sin indicios de materia orgánica.

25

42

2

0,34 – 2,85

Arena, de color café, olor térreo, de compacidad densa, fuertemente cementada, sin indicios de materia orgánica.

50

26

3

2,85 - 5,00

Arena, de color café oscuro, olor térreo, de compacidad suelta, cementada, sin indicios de materia orgánica.

80

40

Figura 14

Sondaje 30m

Tabla N°14: Estratigrafía representativa Sondaje 30,00m

Horizonte Cota Descripción

1

0,00 – 0,23

Arena, de color grisáceo, olor térreo, de compacidad densa, fuertemente cementada, sin indicios de materia orgánica, con partículas de sal.

25

46

2

0,23 – 6,57

Arena, de color café oscuro, olor térreo, de compacidad densa, fuertemente cementada, sin indicios de materia orgánica, alto porcentaje de sal.

+80

40

3

6,57 – 30,19

Roca Sana

24


Los perfiles estratigráficos definidos según la caracterización geotécnica realizada se muestran a continuación: Perfil 1

Figura 3: Perfil Estratigráfico Sondajes

Perfil 2


25


Perfil 3


Perfil 4


26


Perfil 5


Perfil 6


27


Perfil 7


28


5.1.3.- Placa de Carga Con el objeto de conocer el módulo de deformación del subsuelo presente en el lugar de emplazamiento del terreno se realizaron 3 ensayos de placa de carga, dos en condiciones naturales y uno en condiciones saturadas, con los cuales se obtuvieron las deformaciones del terreno a cargas crecientes, las que variaron entre 0 y 14Kg/cm2. A continuación se muestra lo obtenido en una de las aplicaciones del ensayo de Placa de Carga, este fue seleccionado debido a que por la homogeneidad de los resultados de los 3 ensayos hechos, representa cabalmente el resultado. Condiciones naturales:

Figura 10: Gráfico Tensión/Deformación

El coeficiente de Balasto (K) y el módulo de deformación lineal (E), para diferentes tensiones se presenta a continuación:

Tabla N°15: Cuadro Resumen K y E

Tensión ( ⁄ )

Coeficiente de Balasto ( ⁄ )

Módulo de Deformación ( ⁄ )

0 - 0,5 23 1086

0,5 – 2,0 21 958

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1 2 3 4 5

σ (

Kg/

cm2

)

ε (mm)

Tensión/Deformación

CurvaTensión/Defor…

29


2,0 – 4,0 24 1142

4,0 - 8,0 34 1599

8,0 - 10 34 1593

10,0 – 14,0 33 1531

Condiciones Saturadas:

Figura 11: Gráfico Tensión/Deformación

El coeficiente de Balasto (K) y el módulo de deformación lineal (E), para diferentes tensiones se presenta a continuación:

Tabla N°16: Cuadro Resumen K y E Tensión

( ⁄ ) Coeficiente de Balasto ( ⁄ )

Módulo de Deformación ( ⁄ )

0 - 0,5 20 934

0,5 – 2,0 19 881

2,0 – 4,0 22 1032

4,0 - 8,0 33 1556

8,0 - 10 34 1593

10,0 – 14,0 32 1506

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1 2 3 4 5

Títu

lo d

el e

je

ε (mm)

Tensión/Deformación

CurvaTensión/Defo…

30


Se puede desprender, de la observación de los resultados obtenidos que la variación en la deformación, frente a iguales cargas y condiciones diferentes, saturada durante 24 horas y natural, no cambia significativamente, lo que indica que el suelo tiene una alta impermeabilidad, necesita mayor tiempo de exposición a agua para saturarse realmente y variar. Además las deformaciones obtenidas en ambos casos son muy bajas y podría ser que solo hubiese variado su espesor la capa de arena usada para emparejar las paredes de la excavación y así realizar el ensayo. 5.2 Características Químicas del Subsuelo 5.2.1 Sales Solubles en Agua

Tabla N°17: Cuadro Resumen Sales Solubles en Agua por Sectores

Sector

Sales Solubles en Agua (%)

I 30.10

II 29.86

III 23.41

IV 16.22

V 14.01

VI 35.51

5.2.2 Agresividad del Suelo a Hormigón

Este suelo saturado de humedad será fuertemente agresivo al hormigón por la presencia de iones sulfato.

Este suelo saturado de humedad según Norma ASTM-G-31 puede producir una velocidad de corrosión a la armadura libre de hormigón de 0,197 mm/año.

31


5.2.3 Agresividad del Suelo al Acero

Parámetros críticos y cifras de valoración.

Tabla N° 18

Muestra de suelo M-1 ________________________________________________________________________ Parámetros Resultados cifra de valoración ________________________________________________________________________ 1.- Clase de suelo arena arcillosa 0 ________________________________________________________________________ 2.- Agua a nivel de estructura. No existe 0 ________________________________________________________________________ 3.- Suelo uniforme 0 ________________________________________________________________________ 4.- Resistividad mínima, Ohm.cm 41 -4 ________________________________________________________________________ 5.- Contenido de agua, % 0,20 0 ________________________________________________________________________ 6.- Valor pH 7,30 0 ________________________________________________________________________ 7.-Acidez total hasta pH 7 (mEq /kg) 0,0 0 ________________________________________________________________________ 8.- Potencial Rédox (mV) + 0 ________________________________________________________________________ 9.-Carbonato de calcio, Ca CO3 ,mg/kg 1..840 0 ________________________________________________________________________ 10.- Ácido Sulfhídrico 0 Sulfuros No detectado 0 ________________________________________________________________________ 11.- Carbón o coke No detectado 0 ________________________________________________________________________ 12.- Cloruro (Cl) Solubles en agua, mg / kg. 17.875 -1 ________________________________________________________________________ 13.- Sulfatos (SO4) Solubles en agua, mg / Kg 12.255 -3 ________________________________________________________________________ Cifra de Valoración Total = - 8 Suelo Agresivo al acero desnudo. ________________________________________________________________________

32


5.3 Análisis Toxicológico Se realizaron ensayos a 50 muestras a diferentes profundidades, para detectar la presencia de metales pesados en el subsuelo del sector de emplazamiento del proyecto en cuestión. Los valores máximos registrados se indican en la Tabla N°19.

Tabla N°19: Resumen Metales Pesados:

Arsénico As

mg/kg

Cromo Total Cr

mg/kg

Cadmio Cd

mg/kg

Mercurio Hg

mg/kg

Plomo Pb

mg/kg

10,70 17,60 3,40 <0,10 26,50

Para el análisis de contenidos máximos permitidos se utilizarán criterios basados en las directrices propuestas por la Unión Europea para la clasificación de suelos contaminados, planteado por Kelley, 2002. A continuación se presenta un cuadro con dichos planteamientos.

Tabla N°20: Tolerancias Metales pesados, Kelley, 2002

Parámetro Suelos no

Contaminados Contaminación en mg/kg

Ligera Media Alta Muy Alta

Arsénico 0 – 30 30 – 50 50 – 100 100 – 500 >500

Cromo 0 – 100 100 – 200 200 – 500 500 - 2500 >2500

Cadmio 0 – 1 1 – 3 3 – 10 10 – 50 >50

Plomo 0 – 500 500 – 1000 1000 – 2000 2000 – 1,0% >1% Fuente: Kelley, 2002

En vista de que no existen directrices acerca del mercurio en el cuadro de tolerancias presentado por Kelley, se utilizarán los valores estándares de Holanda, la cual evalúa la concentración de los suelos en términos de concentración total de metales pesados. A continuación se muestra tabla con dichos valores.

Tabla N°21: Tolerancias Metales pesados, Holanda

Elemento Valor (A) de referencia mg/kg

Valor (C) de intervención mg/kg

Mercurio 0,3 10

El valor C de intervención indica contaminación severa, se necesita remediar. A continuación se presenta tabla resumen de la contaminación de los suelos respecto a parámetros presentados:

33


Tabla N°22: Contaminación El Alto, Arica

Arsénico As

mg/kg

Cromo Total Cr

mg/kg

Cadmio Cd

mg/kg

Mercurio Hg

mg/kg

Plomo Pb

mg/kg

Suelo no Contaminado


Contaminación Media



En conclusión, y respecto a los valores obtenidos de los ensayos realizados a las 50 muestras, evaluados respecto a las directrices de la Unión Europea y los estándares holandeses, el único metal pesado presente en el subsuelo en concentraciones peligrosas es el Cadmio, el cual está en un rango de contaminación media, y fue detectado en uno de los sondajes, presentando los restantes indicadores dentro de rangos que se consideran tolerables. Efectos Adversos del Cadmio El cadmio es un metal que se encuentra en la corteza terrestre, su presión de vapor es muy baja, el cloruro de cadmio y el sulfato de cadmio se disuelven en el agua. Otras fuentes de emisión de cadmio son la manufactura, y como producto secundario de la producción de otros metales tales como el cinc, plomo o cobre. Los usos más frecuentes de este metal son:

baterías (83%)

pigmentos (8%)

recubrimientos electrolíticos (7%)

estabilizadores de plásticos (1.2%)

aleaciones sin fierro, instrumentos fotovoltaicos y otros usos (0.8%)

El Cadmio entra el cuerpo en gran parte por medio de la inhalación. El cadmio suspendido en el aire se acumula en los riñones, y es eliminado lentamente a través de la orina y las heces, permaneciendo por años en el organismo, siendo acumulado en el hígado y los riñones. La exposición a Cadmio de manera prolongada o en altos niveles puede generar en niños y adultos daños renales, problemas en los huesos, problemas pulmonares, entre otros. No existe evidencia de daños de transmisión genética en niños con padres expuestos al cadmio antes y después de su gestación.

34


5.4 Parámetros de Diseño 5.4.1 Cimentaciones Considerando la estratigrafía de diseño y los componentes químicos, presentes en los suelos en estudio, se deberá realizar un mejoramiento, el cual consistirá en el retiro del material suelto del terreno natural. Una vez realizado dicho movimiento de tierra, emparejar y colocar una geomembrana HDPE de acuerdo a las EETT que se adjuntan a este informe, con el objeto de impermeabilizar el terreno y así evitar el paso del agua al subsuelo, ya que esta podría, según lo expuesto en el punto 3.2 del informe N°3, generar daños a las estructuras, hormigón y acero, y/o al terreno en general, lavando las sales solubles en agua y dejando vacíos, que podría terminar en asentamientos producto del colapso del terreno. Una vez colocada la geomembrana se deberá rellenar con 1,00 metros de material de empréstito, el cual deberá cumplir con lo establecido en el punto 4.4 del Informe N°3.

Se deberá controlar que el material de relleno utilizado, no dañe la geomembrana al ser colocado y compactado, con el objeto de evitar que se produzcan filtraciones de agua una vez ya se encuentre en funcionamiento el proyecto.

Los parámetros geotécnicos del terreno, se considerarán como los correspondientes al relleno de empréstito definido, esto debido a que las fundaciones quedarán apoyadas en este.

Peso Unitario Húmedo 2.250

Ángulo de Fricción 44°

Cohesión 0,00

Módulo de Deformación Lineal 1000

Módulo de Poisson 0,30

5.5 Fundaciones Mediante Zapatas 5.5.1 Tipo de Fundación y Nivel de Apoyo Considerando las características del suelo en estudio, el sistema de fundación más apropiado son las zapatas cuadradas. La cuantía de refuerzo del sobrecimiento será definida por el Ingeniero Calculista del Proyecto. La profundidad mínima de fundación

35


para las zapatas aisladas será de 0,60 metros desde la cota del terraplén de base granular construido, quedando por lo tanto dentro del relleno recomendado. Para el caso de edificaciones en altura se considerarán zapatas corridas, al igual que en el caso anterior, la cuantía de refuerzo del sobrecimiento también será definida por el calculista. La profundidad mínima de fundación de estas será de 0,60 metros desde la cota del terraplén de base granular construido. 5.5.2 Resumen de las Características de Fundación Remplazando en las ecuaciones descritas anteriormente, y conciliando entre los criterios de capacidad de carga y asentamiento máximo permitido, las tensiones recomendadas de diseño son:

Tabla N°23: Parámetros resistentes Fundaciones

Tipo de Fundación Qadmisible

Estático (kgf/cm2)

Qadmisible Sísmico

(kgf/cm2)

Asentamiento (m)

Prof. Sello de

Fundación (m)

Zapata Cuadrada

10 15 0,02 0,60

Zapata Corrida

10 15 0,02 0,60

*Ancho Mínimo recomendado B=0,60m 5.5.3 Coeficiente de Balasto Según Vesic (1961) se puede estimar la reacción del subsuelo, mediante la siguiente ecuación:

( )

Para el caso en estudio; ( ⁄ )

36


5.6 Fundación Mediante Pilotes 5.6.1 Tipo de Fundación y Nivel de Apoyo El sistema de fundación más apropiado, corresponde a fundación mediante pilotes prexcavados y vaciados en sitio, del tipo Benotto, de 0,45 metros de diámetro. El sello de fundación de los pilotes deberá ser de al menos 7,00 metros, sujeto a encontrar roca. 5.6.2 Resistencia de Punta Considerando el tipo de suelo encontrado, Arenas de diferentes compacidades y roca sana a alrededor de los 7,00m de profundidad, se tiene que la tensión admisible por punta para este material corresponderá a 370 ton para pilotes de 0,45m de diámetro. 5.6.3 Resistencia de Fuste La resistencia por fuste para los pilotes de diseño, será despreciada, esto debido a la composición del subsuelo, Arena fuertemente cementada, material que no generará fricción pilote-subsuelo. Por lo tanto esto no aporta Resistencia. 5.6.4 Resistencia Admisible (Punta + Fuste)

qadmisible = qúltimo / 3 (Caso estático)

qadmisible = qúltimo / 2 (Caso sísmico) Remplazando en las ecuaciones descritas anteriormente y conciliando entre los criterios de capacidad de carga y asentamiento máximo permitido, las tensiones recomendadas de diseño son:

Tabla N°24: Cuadro Resumen Parámetros Resistentes Pilotes

Descripción

L (m)

D (m)

qp (ton)

qs (ton)

qu= qp+qs (ton)

F.S. Estático

F.S. Sísmico

qadm Estático

(ton)

qadm Sísmico

(ton)

7,00 0,45 220 0,00 220 3 2 70 110

37


5.6.5 Constantes de Balasto Según la experiencia de esta oficina, se puede tomar como coeficiente nh, de la expresión de la constante de balasto para Arenas fuertemente cementadas, 10Kg/cm3. Por tanto, la constante de balasto se expresará así:

( ⁄ ) 5.6.6 Empujes de tierra El relleno que se coloque en la parte superior de los pilotes, en caso de ser necesario, deberá ser compactado al 95% de Proctor Modificado como mínimo. Los parámetros geotécnicos para el relleno granular compactado son:

La componente sísmica del empuje se evaluará con la expresión de Mononobe y Okabe utilizando un peso unitario del relleno compactado igual a 2,25 ton/m3, un ángulo de

fricción = 44°, cohesión c = 0 y un coeficiente sísmico . Esta componente sísmica se distribuirá como triángulo invertido. Además se considerarán los siguientes parámetros:

Angulo de roce en el plano vertical que pasa por el extremo de la zapata trasera.

= 22°

Peso unitario del relleno compactado sobre la zapata trasera.

= 2.25 t/m3

Coeficiente sísmico en el relleno compactado sobre la zapata trasera.

Cs = 0,4

Angulo de roce en el sello de fundación del muro. Según N

b = 40°

Área en compresión a nivel de sello de fundación del muro.

80% mín.

Factor de seguridad estático al volcamiento y deslizamiento.

1,5

Factor de seguridad sísmico al deslizamiento. FSSD 1.10 Factor de seguridad sísmico al volcamiento, FSSV. FSSV 1.15 FSSD

Coeficiente de empuje activo:

( ⁄ )

38


Coeficiente de empuje lateral pasivo:

( ⁄ )

Coeficiente de empuje lateral en reposo:

5.7 Clasificación Sísmica del Subsuelo Según decreto N°61, se deberá contar, para la clasificación sísmica del terreno, con los valores correspondientes a los ensayos SPT y REMI u otro método geofísico que permita obtener la velocidad de propagación de ondas de corte, . A continuación se presentan los resultados obtenidos de los ensayos antes mencionados y la consecuente clasificación del terreno.

Tabla N°25: Cuadro Resumen Parámetros para Clasificación sísmica

Sector N Clasificación Sísmica

Emplazamiento Proyecto 401 Rechazo C

“SUELO TIPO C: Suelo Denso y Firme. Para suelo tipo C se debe justificar , más en caso de arenas, y en el caso de suelos finos. En el caso de suelos granulares gruesos, donde no resulta posible el uso del índice de penetración, se deberá proporcionar una descripción estratigráfica del terreno hasta una profundidad de 30 metros, medidos desde la superficie natural, indicando el tamaño máximo nominal de partículas cada 5 metros de profundidad. En el caso que se disponga solo del perfil de en profundidad y que dicho perfil indique claramente que aumenta monótonamente con la profundidad y además, se cumple con >350m/s, se podrá clasificar automáticamente como suelo tipo D, sin necesidad de mayors mediciones.” (DS61)

39


5.8 Pavimentos El proyecto de pavimentación consiste en la construcción de los estacionamientos interiores, para el ingreso de los vehículos. Se debe contemplar el uso. 5.8.1 Diseño de Pavimento 5.8.1.1 Metodología Mecanicista Utilizando las cartillas de diseño del citado Código de Normas y Especificaciones Técnicas de Obras de Pavimentación, versión 2008, del MINVU, para el caso de vías que clasifican como pasajes, las cuales tienen un tránsito inferior a ejes equivalentes, el diseño estructural se basará en la metodología mecanicista, para un C.B.R promedio de 50%, en todos los pozos de exploración, con una profundidad de 10 (cm), los espesores de la estructura de pavimento son:

Tabla N°26: Diseño Pavimentos

CAPA ESPESOR (m)

Carpeta asfáltica (6000 – 9000N) 0,06

Base granular (C.B.R ≥ 100%) 0,15

Sub-base granular (C.B.R ≥ 20%) 0,15

Tabla N°27: Diseño Pavimentos

CAPA ESPESOR (m)

Losa (Rmf = 50kgf/cm2) 0,15

40


6. ANÁLISIS COMPARATIVO DE COSTOS Y DEFINICIÓN DE ÁREAS FACTIBLES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDA

Para realizar un análisis de los costos y las diferencias existentes, entre una solución y otra, se divide el estudio en dos ítems, el primero Cimentación Mediante Fundaciones Superficiales y el segundo corresponde a la Cimentación Mediante Pilotes. Los valores considerados en los ítems siguientes corresponden a Movimientos de tierra Geomembrana y Emplantillado, se incluye material de empréstito para rellenos, compactación y controles de éstos. Las demás etapas no se pueden evaluar si no existe el proyecto ya desarrollado. Con el objeto de simplificar el estudio de los costos de las soluciones propuestas en el Informe N°3, se realizará el análisis de un pareo tipo, considerando viviendas en extensión de 50m2 construidos en planta y de edificios de departamentos de 5 pisos con 6 departamentos de 55 m2, construidos con una superficie total aproximada por planta de 433m2. El resumen de los montos aportados para la edificación de viviendas tanto en extensión como en altura, según la información entregada a Kuadrante Ingeniería por el Serviu de Arica y Parinacota se presenta en las siguientes tablas: Para el caso de Vivienda en Altura:

Aporte UF

Subsidio Base 380

Localización 150

Densificación en altura 110

Ahorro mínimo 10

Subtotal 650

Para el caso de Vivienda en Extensión:

Aporte UF

Subsidio Base 380

Localización 150

Ahorro mínimo 10

Subtotal 540

41


6.1 Edificación en Extensión Para la edificación en extensión se considera una vivienda tipo de 50m2, pareadas, de un piso. Adicionalmente se considera en habilitación, equipamiento e iniciativa un 20% de superficie respecto al metraje de cada vivienda, esto para considerar los metros cuadrados de Impermeabilización y relleno estructural. El valor del metro cuadrado construido, según referencias de constructoras de la zona, con los presupuestos e información facilitados por el SERVIU de Arica y Parinacota, y otros que se encuentran disponibles en el portal de Mercado Público de propuestas de la misma ciudad, se encuentra entre 9,02 a 9,90 UF para viviendas de hormigón y albañilería. De éstos, los valores por metro cuadrado sin considerar las partidas correspondientes a fundaciones se encuentran entre 6,70 a 8,40 UF. Se considerará un valor de 8,0 UF/m2 de construcción sin considerar fundaciones. Para un pareo de 100 m2, se obtiene un valor de 800 UF. 6.1.1 Fundaciones Superficiales En función de la cubicación de las partidas de movimiento de tierras y Fundaciones las viviendas tendrán un costo que se muestra en la siguiente tabla, en la cual se presenta el análisis de precios unitarios de las etapas antes mencionadas;

Tabla N°28: Costos Cimentación Mediante Zapatas aisladas Suelos Salinos con Geomembrana

Unidad Cantidad

P. Unitario (U.F.)

Total (U.F.)

Viviendas, Habilitación e Iniciativas Gl 1 800 800

Movimiento general de tierra

Replanteo Trazados y Niveles m2 125 0,041 5,125

SC Excav. a máquina de fund. con retiro m3 65 0,2261 14,697

Excavación a mano m3 1,08 0,4012 0,433

Impermeabilización Geomembrana HDPE m2 250 0,20 50

Relleno mejoramiento estructural m3 250 0,35 87,5

SUBTOTAL MOVIMIENTO DE TIERRAS 157,76

42


Fundaciones

Emplantillado 127,5kg de Cem/m3 m2 5,4 0,2865 1,547

Moldaje Fundaciones m2 0 0,25 0

Hormigón de Fundaciones m3 3,24 4,27 13,835

Acero Fundaciones kg 85,5 0,0555 4,745

Vigas de Amarre

Hormigón m3 5,7 4,27 24,339

Acero Longitudinal Kg 289 0,0555 16,040

Estribos Kg 127 0,0555 7,049

Moldaje m2 57 0,25 14,25

Emplantillado m2 24,375 0,2865 6,984

SUBTOTAL FUNDACIONES 88,789

TOTAL 1046,549

Tabla N°29: Costos Cimentación Mediante Zapatas aisladas Suelos No Salinos

Unidad Cantidad

P. Unitario (U.F.)

Total (U.F.)



Replanteo Trazados y Niveles m2 125 0,041 5,125

SC Excav. a máquina de fund. con retiro m3 65 0,2261 14,70

Relleno estructural m3 31,25 0,35 10,938



Fundaciones




Acero Fundaciones kg 85,5 0,0555 4,745

Vigas de Amarre

Hormigón m3 5,7 4,27 24,339

Acero Longitudinal Kg 289 0,0555 16,040

Estribos Kg 127 0,0555 7,049

Moldaje m2 57 0,25 14,25

Emplantillado m2 24,375 0,2865 6,984


TOTAL 919,986

43


Tabla N°30: Valores Cimentaciones Superficiales

Valor Vivienda en Suelos Normales Valor Vivienda en Suelos Salinos

460 524

Se puede apreciar una diferencia en los costos asociados a la construcción en suelos salinos, existiendo un incremento en el costo total del proyecto cuando se está en presencia de sales solubles en agua, como es el caso del proyecto emplazado en el sector El Alto de Arica, en estudio en este documento. Con el aporte del FSV es posible llevar a cabo el proyecto, quedando un excedente de 16 UF aproximadamente en el caso de edificación en suelos salinos utilizando la solución de geomembrana.

44


6.1.2 Fundaciones Profundas En función de la cubicación de las partidas de movimiento de tierras y Fundaciones las viviendas tendrán un costo que se muestra en la siguiente tabla, en la cual se presenta el análisis de precios unitarios de las etapas antes mencionadas;

Tabla N°31: Costos Cimentación Mediante Pilotes

Unidad Cantidad P. Unitario

(U.F.) Total (U.F.)

Viviendas, Habilitación e Iniciativas Gl 1,0 800,0 800,0


Replanteo Trazados y Niveles m2 125,0 0,041 5,125

SC Excav. a máquina de fund. con retiro m3 62,5 0,2261 14,131

Relleno mejoramiento estructural m3 25,0 0,350 8,7500


Fundaciones

Movilización y desmovilización equipo pilotes (*)

Gl 1,0 10,00 10,00

Excavación Pilotes Ø 440 mm ml 35,00 7,00 245,0

Hormigón Para Pilotes (**) m3 5,6 6,0 33,6

Armadura Pilotes Kg 925 0,0555 51,338

Vigas de Amarre

Hormigón m3 15 4,27 64,05

Armadura de Refuerzo Kg 776 0,0555 43,068

Moldajes m2 75 0,25 18,75

Emplantillado m2 31,25 0,2865 8,953


TOTAL 1302,765 (*) Se considera el valor de movilización total dividido en el número de pareos. (**) Ver especificaciones del Hormigón en las EETT

Tabla N°32: Valores Cimentaciones Profundas


652 652

Las fundaciones profundas tienen la ventaja de quedar apoyadas en estrato firme, por lo que no es necesario impermeabilizar el terreno Éstas soluciones funcionarán incluso frente a inestabilidades del terreno, por lo que no hay diferencias entre fundar en suelo normales y salinos.

45


Los pilotes quedarán apoyados en la roca sana detectada a los 7,00 metros de profundidad, que mediante prospecciones del terreno a través de un sondaje de 30,00 metros de profundidad se proyecta a lo largo de toda su extensión. Respecto a los montos asignados para los programas de viviendas sociales a través del programa Fondo Solidario de Vivienda, que como se explicó en el punto anterior alcanza las 540 U.F., la ejecución de viviendas en extensión fundadas en pilotes preexcavados de 7,00 metros de longitud y 0,45 metros de diámetro, son excedidos por alrededor de 112 U.F.

46


6.2 Edificación en Altura Para la edificación en altura se utilizó una planta tipo de viviendas sociales pertenecientes al FSV, entregada por el SERVIU de Arica y Parinacota, en la cual la superficie aproximada de los edificios corresponde a 433m2, con 5 pisos y 6 departamentos en cada uno de éstos. Según antecedentes disponibles para edificios de similares características en la zona de estudio, se determinó que el valor del metro cuadrado construido corresponde a 9,022 U.F. De esto el costo asociado a construcción sin incluir fundaciones corresponde a 8,12 UF aproximadamente, representando las fundaciones un 10 % de total. De esta forma, para el caso en estudio, considerando una superficie de 433 m2 por piso con 5 pisos, cada edificio totaliza una superficie total de 2.165 m2. Así, sin incluir las fundaciones, se obtiene un valor por edificio de 17.580 UF. Se realizará al igual que en las viviendas en extensión un análisis de precios unitarios del movimiento de tierra y fundaciones, lo demás será considerado como un global, con referencia a presupuestos entregado por la entidad mandante del presente proyecto. Las soluciones a estudiar serán fundaciones superficiales mediante zapatas corridas de ancho 0,60 metros y pilotes preexcavados en sitio de 7,00 metros de longitud, sujetos a quedar apoyados en roca sana. 6.2.1 Fundaciones Superficiales

A partir de la configuración propuesta y de la solución planteada en el informe N°3 de este mismo proyecto, se presentará una cubicación y presupuesto, con el objeto de comparar los costos asociados a la edificación en suelo salino y en aquellos en que la concentración de sal no sea mayor al 4%. Con un superficie de 55 metros cuadrados el valor de las viviendas en altura con fundaciones superficiales se desglosa de la siguiente manera:

47


Tabla N°33: Costos Cimentación Mediante Zapatas Corridas en suelos salinos con Geomembrana

Unidad Cantidad P. Unitario Total

(U.F.) (U.F.)






Impermeabilización Geomembrana HDPE

m2 1136,54 0,20 227,308



Fundaciones




Fierro Fundaciones kg 1253 0,0555 69,542


TOTAL 18737,953

Tabla N°34: Costos Cimentación Mediante Zapatas Corridas en Suelos no Salinos

Unidad Cantidad

P. Unitario Total

(U.F.) (U.F.)






Relleno Mejoramiento Estructural m3 135,709 0,35 47,500


Fundaciones



Hormigón de Fundaciones suelos salinos m3 74,89 4,27 319,780

Fierro Fundaciones kg 1253 0,0555 69,542


TOTAL 18160,385

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Por lo tanto el valor de cada vivienda corresponderá al valor total del edificio de departamentos tipo dividido en el número de departamentos, es decir 30, resultando para el caso de fundaciones en suelos salinos utilizando la solución de geomembranas un total de 625 UF; mientras que para suelos no salinos el valor de cada departamento corresponderá a 606 UF aproximadamente.

Tabla N°35: Valores Edificación en Altura con Cimentaciones Superficiales


606 625

Las fundaciones de edificios en suelos salinos mediante fundaciones corridas son más costosas que en suelos de condiciones normales de concentración de sales solubles en agua, esto debido a su presencia convierte al terreno en un suelo altamente colapsable, por lo que se deben tener en cuenta medidas que eviten la infiltración de aguas al subsuelo. Según los resultados obtenidos, se puede observar que la solución de fundación utilizando geomembranas en suelos salinos es inferior al monto entregado por el FSV, correspondiente a 650 UF, en aproximadamente 25 UF.

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6.2.2. Fundaciones Profundas La configuración de los edificios de departamentos antes mencionada deberá ser fundada sobre 26 pilotes preexcavados, sujetos a encontrar la roca sana encontrada durante las prospecciones. En la tabla N°36 se presenta un desglose de precios correspondiente a fundaciones profundas mediante pilotes preexcavados.

Tabla N°36: Costos Cimentación Mediante Pilotes preexcavados

Unidad Cantidad P. Unitario Total

(U.F.) (U.F.)







Fundaciones

Movilización y desmovilización equipo

pilotes Gl 1 400 400

Excavación Pilotes 440 mm ml 250,25 7,0 1751,75

Hormigón para Pilotes m3 36,192 6,0 217,152

Armadura Pilotes Kg 6012,5 0,0555 333,694

Vigas de Amarre

Hormigón m3 50,1 4,27 213,927

Armadura de Refuerzo Kg 2993,058 0,0555 166,115

Moldaje m2 250,5 0,25 62,625

Emplantillado m2 104,38 0,2865 29,905


TOTAL 20885,712

Tabla N°37: Valores Cimentaciones Profundas


697 697

Al igual que en el caso de las viviendas en extensión las fundaciones mediante pilotes preexcavados no difieren en el caso de ser una solución para suelos salinos o en aquellos

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en que las concentraciones de sales solubles en agua esté por debajo de los límites máximos establecidos. El costo de cada vivienda aproximadamente será de 697 U.F., quedando 47 UF por encima del monto aportado por FSV, por lo que se requeriría un aporte adicional de subsidio. 6.3 Análisis Comparativo 6.3.1 Análisis Comparativo Edificación en Extensión Desde un punto de vista económico la solución de fundar las estructuras mediante fundaciones superficiales es más económica que la solución mediante pilotes. Los pilotes son una solución ampliamente usada en terreno de características singulares, entendiendo por esto a aquellos suelos que tienen un comportamiento geotécnico incierto, como es el caso de los suelos colapsables como los presentes en el Alto de Arica. El fundamento de esto se basa en la búsqueda de un estrato de comportamiento geotécnico conocido y de propiedades resistentes aptas para el soporte de las estructuras proyectadas. La mayor desventaja de los pilotes es su costo, además tiene un inconveniente más, el cual es encontrar el estrato firme definido en el diseño, esto debido a la incertidumbre propia de a geotecnia. Muchas veces las características del terreno pueden variar de un punto a otro sin necesidad de existir una distancia significativa entre ellos. Sin embargo, tienen la ventaja de quedar apoyados en un estrato firme, sin variaciones en sus capacidades mecánicas producto de problemas de estabilidad en estratos más superficiales. Los suelos salinos requieren una mayor inversión al momento de edificar en ellos, esto producto de su incierto comportamiento geotécnico y de su inestabilidad en presencia de agua. De todas formas es importante tener en consideración las soluciones planteadas, ya que de no ser así el terreno puede colapsar generando desde asentamientos diferenciales, hasta el colapso de las estructuras.

Tabla N°38: Tabla comparativa costos Viviendas en extensión

Solución Zapatas Aisladas Suelos Salino con

Geomembrana

Zapatas Aisladas Suelos Normales

Pilotes Preexcavados

Costo (U.F.) 524 460 652

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6.3.2 Análisis Comparativo Edificación en Altura Las fundaciones de viviendas en altura, al igual que en el caso de las en extensión, son más costosas en el caso de considerar la impermeabilización con geomembrana y terraplén de relleno estructural. Si se considera la solución de una geomembrana para impedir el paso del agua al subsuelo, el aporte del FSV (650 UF) es suficiente para la ejecución del proyecto. En tanto, la solución que considera Pilotes de 7,0 m de longitud excede este monto en 47 U.F.

Tabla N°39: Tabla comparativa costos viviendas en altura

Solución Zapatas corridas Suelos Salino con

Geomembrana

Zapatas corridas Suelos Normales

Pilotes Preexcavados

Costo (U.F.) 625 606 697

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6.4 Áreas Factibles Para La Construcción De Viviendas 6.4.1 Análisis Topográfico Es importante el estudio de la topografía del terreno, específicamente de las curvas de nivel de este, con el objeto de conocer la dirección de las pendientes existentes en el emplazamiento del proyecto. La relevancia de este análisis radica en la necesidad de drenar el agua hacia afuera del proyecto, esto debido a que la filtración de agua hacia el subsuelo, generará que las sales solubles en agua presentes, se laven dejando espacios, los que posteriormente podrían terminar en asentamientos diferenciales, o incluso en el colapso de la estructura. No se deberá construir en sectores en los que la pendiente del terreno sea tal que genere depresiones en este, impidiendo por lo tanto, la evacuación de las aguas lluvia u otra que existiera de cualquier fuente de emisión.

Figura N°11: Área factible construcción según topografía

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6.4.2 Análisis Estratigráfico Del análisis estratigráfico de las 93 calicatas realizadas en el terreno de emplazamiento del proyecto, se definieron 6 sectores de diferentes estratigrafías. Adicionalmente, de las prospecciones hechas mediante sondajes de 5,00m de profundidad se obtuvo que la estratigrafía de diseño era una sola, la cual no consideró el sector III, correspondiente al vertedero, el cual no estará por ningún motivo afecto a construcción de viviendas, por la incertidumbre que genera la existencia previa de un acopio de basura u otros elementos, pueden existir lugares no controlados donde el relleno se encuentre hasta mayor profundidad que la observada. De la estratigrafía, se podría considerar que cualquier sector del emplazamiento, salvo el antes mencionado, puede estar afecto a la construcción de viviendas, siempre considerando las soluciones propuestas en el Informe N°3 de este mismo estudio, el cual en caso de elegirse zapatas cuadradas, debe considerar el retiro del material suelto, impermeabilización y capa de 1,00 metro mínimo de relleno de empréstito, colocado y elegido según lo descrito en el documento citado.

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7. CONCLUSIONES

La construcción de las fundaciones mediante el uso de Cimentaciones cuadradas o corridas, es más económico que la construcción mediante fundación con pilotes de 7,00 metros.

Las fundaciones mediante pilotes preexcavados genera incertidumbre en la profundidad del horizonte de apoyo de éstos, ya que la roca podría estar a mayor profundidad que los 7,00m descritos, esto debido a que solo se realizó un sondaje con profundidad superior a los 5,00 metros, y la superficie estudiada es muy amplia.

En la construcción de viviendas sociales, en base a precios obtenidos de presupuestos correspondientes a Arica se tiene lo siguiente (ver resumen en tablas 40 y 41):

o Para zapatas aisladas las fundaciones de las viviendas en extensión representan un 24% del presupuesto total de la construcción en suelos con altas concentraciones de sales solubles en agua. Mientras que este porcentaje disminuye a un 13% aproximadamente para suelos con salinidad dentro de los límites tolerables.

o Una vivienda en extensión construida con las soluciones planteadas para suelos con altas concentraciones de sales solubles en agua que considera la aplicación de geomembrana, tiene un valor de 524 U.F., mientras que en condiciones normales estas costarían 460 U.F.

o Para fundación de viviendas en extensión mediante pilotes, sin importar el tipo de terreno en el cual estas se lleven a cabo, el valor total aproximado será de 652 U.F., con un porcentaje de este costo de 39 % por concepto de fundaciones y movimiento de tierra. Se necesitará por lo tanto un aporte del subsidio de FSV de mínimo 112 U.F.

o Para Edificios de Departamentos, considerando plantas con 6 departamentos por piso y 5 pisos de altura, fundados mediante zapatas corridas en suelos con altas concentraciones de sales solubles utilizando la solución de geomembrana, el costo total será de 625 U.F., de los cuales un 6,3% corresponden a los ítems de fundaciones y movimiento de tierra. Mientras que para las fundaciones de esta misma configuración en suelos con contenidos de sales normales, dentro de los límites tolerables, el costo total será de 606 U.F. con un 3,3% del valor total por concepto de estos ítems antes mencionados.

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o La configuración de fundaciones mediante pilote para edificios departamentos tiene un costo de 697 U.F. aproximadamente por vivienda de 55m2, el valor de las fundaciones corresponde a un 16 % del costo total de la vivienda.

Tabla N°40: Resumen Montos Viviendas en Extensión

Monto Fondo FSV: 540 UFValor

Vivienda UF

Valor

Fundaciones

UF

% Respecto

a Valor

Vivienda

% Respecto

a FSV

Suelos Normales 460 60 13,04 85,19

Suelos Salinos (Geomembrana) 524 124 23,66 97,04

Pilotes 652 252 38,65 120,74

Tabla N°41: Resumen Montos Viviendas en Altura

Monto Fondo FSV: 650 UFValor

Vivienda UF

Valor

Fundaciones

UF

% Respecto

a Valor

Vivienda

% Respecto

a FSV

Suelos Normales 606 20 3,30 93,23

Suelos Salinos (Geomembrana) 625 39 6,24 96,15

Pilotes 697 111 15,93 107,23

Según indican las tablas N°40 y 41, se obtienen menores valores absolutos de las viviendas en suelos salinos mediante el sistema de fundaciones superficiales utilizando la barrera impermeabilizante de geomembrana. En los casos de viviendas en extensión y en altura, el sistema de cimentaciones profundas por pilotes sobrepasa el monto del FSV.

En virtud que ambas soluciones presentadas satisfacen los requisitos técnicos del problema, se considera que la construcción en altura presenta mayores ventajas al disponer de un mayor monto en el FSV.

La solución que considera la barrera impermeabilizante del suelo mediante geomembrana y posterior relleno, a pesar de ser más económica, basa gran parte de su efectividad en una ejecución prolija de parte de personal experimentado, además del cuidado que debe tenerse en las etapas sucesiva de la evolución constructiva. Desde este punto de vista, Kuadrante Ingeniería recomienda el sistema de fundación por pilotes para ser llevado a cabo en el proyecto “Vivienda Subsidiada, El Alto, Arica”, y más específicamente para el caso de edificación en altura.

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Al seleccionar las zapatas cuadradas o corridas, según corresponda a la edificación seleccionada, casas o departamentos, como solución para las fundaciones de las viviendas, se debe poner énfasis en las medidas de protección e impermeabilización, con el objeto de evitar las filtraciones de agua al subsuelo de fundación.

Se recomienda la construcción de viviendas en las zonas altas del terreno, para evitar que el drenaje del agua inunde las zonas más bajas de éste, aumentando el riesgo de lavado de sales y finos, lo que podría generar fallas en el subsuelo y consecuentemente en las estructuras. Respecto a la estratigrafía del terreno no existen restricciones para definir la factibilidad de edificación.

De construir viviendas en sectores bajos, no se deberá olvidar, por ningún motivo, la pendiente recomendada en el Informe N°3, la cual deberá descender hacia afuera del proyecto, para facilitar el drenaje.

La incertidumbre de la Geotecnia es alta, y más aún si se decide fundar en sectores que anteriormente han sido emplazamiento de basurales, u otros depósitos de escombros no controlados, ya que no se sabe si existen puntos en los cuales el relleno se extiende a mayor profundidad que la observada en el trabajo de campo realizado.

Además, es importante tener en cuenta medidas paliativas o de descontaminación de los suelos de metales pesados, específicamente, el cadmio, ya que por ser estos terrenos en los que se emplazarán viviendas, a pesar de ser una contaminación media con este material y en este estudio detectada en sólo un sector, la exposición será prolongada y podría causar trastornos en los habitantes, tales como alteraciones nerviosas, e incluso daños renales, pulmonares, entre otros. Para esto se recomienda la ejecución de un estudio de impacto ambiental.

Los pilotes quedarán apoyados sobre roca sana, lo que evitará daños en las edificaciones producto de asentamientos del terreno, incluso en el caso de estar en presencia de agua y el consecuente colapso del subsuelo.

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KU R EIngeniería

• Es importante señalar que los antecedentes presentados en este informe seobtuvieron de información facilitada por SERVIU de Arica y Parinacota, depropuestas similares disponibles en el Portal Mercado Público y de cotizacionessolicitadas en el marco de este estudio, en donde se consideraron valorespromedio. Éstos pueden sufrir variaciones en función de los vaivenes del mercado,sin embargo, se considera que los valores cumplen la función de establecerrelaciones a fin de comparar las distintas soluciones consideradas.

Víctor Muñoz MandiolaINGENIEROCIVIL

Revisado por:

Michel Kure BernalINGENIEROCIVIL

Av. José María Escrivá de Balaguer 9211E Sala 1, Vitacura, Santiago - (562) 8646709 - (569) [email protected] - www.kuadrante.cl

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