31 May 2015

Proyecto: Estudio Asentamientos Diferenciales

En Enero de 2014 se escogieron  22 firmas  de Ingeniería que de acuerdo a un listado de la cámara de la construcción CAMACOL  cumplían con los requisitos para realizar este estudio. Mediante un algoritmo basado en los números aleatorios, el computador selecciono 5 firmas las cuales se analizaron y se les mando la invitación para presentar una oferta, previa una visita al terreno, solo dos firmas presentaron la oferta, R. Maldonado Ingenieros S.A. y la firma LFO Ingenieros de Suelos Ltda.

Los dos proponentes cumplieron con la visita previa al Conjunto y observaron físicamente el problema y las posibles soluciones.  Además se vio el amplio conocimiento y experiencia que determinaba la viabilidad de que cualquiera que fuera la designada, para estos estudios cumplía con los requisitos necesarios para el proyecto a realizar.

Entregadas las propuestas, se hizo un análisis comparativo de las mismas y se vio que existía una similitud en ambos casos, con la única diferencia en la profundidad de los sondeos, cuyos requerimientos y necesidad se observarían en el terreno, para saber cuál profundidad era la más adecuada ya que esta medida estaba cotizada por metro lineal de perforación.

Se analiza también las posibles soluciones a futuro, como la estabilización o enderezamiento de los edificios, de los puntos anteriores, se concluye que la más asequible y que cumplía este objetivo, era la del proponente R.MALDONADO INGENIEROS S.A.S.

Propuestas:

R.MALDONADO INGENIEROS S.A.S.               $    28.556.452,00

LFO INGENIERIA DE SUELOS LTDA.                $    35.262.000,00

Después de realizar los trabajos y estudios, el Acta Final del 11 de Abril de 2014 arrojo una liquidación a favor de R.MALDONADO INGENIEROS S.A.S. por  valor de $ 24.905.116,00

RESUMEN DEL ESTUDIO REALIZADO Y CONCLUSIONES

INFORME SOBRE LAS CAUSAS DE DESNIVELACIÓN DE ALGUNOS EDIFICIOS DE LA URBANIZACIÓN PAULO VI PRIMERA ETAPA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ.

1. PRELIMINARES

En las cuatro zonas en que están divididos los edificios de la Urbanización hay desnivelaciones por encima de 200 mm y hay unos casos por encima de 300 mm.

En los edificios que tienen desnivelaciones altas, hay árboles cerca de la cimentación de los mismos. Estos árboles son: urapanes, eucaliptos, sauces, pinos y otros.

El estudio que se presenta, tiene por objeto determinar las causas de estas desnivelaciones y diseñar los sistemas para compensarlas. El grado de compensación depende de los tipos de árboles que están cercanos a las cimentaciones, de la distancia a las cimentaciones y de la calidad de los suelos en cuanto a plasticidad, humedad actual y humedad modificada por la existencia de árboles, o sin modificar en zonas verdes sin árboles.

2. PERFILES ESTRATIGRÁFICOS ENCONTRADOS

Se efectuaron ocho sondeos a profundidades de 9.95 a 10.05 m y se obtuvieron muestras representativas de los suelos encontrados.

Los estratos de todos los perfiles son similares en cuanto espesor y color. Sus clasificaciones por el sistema unificado son CH, arcillas de alta plasticidad, MH limos de alta compresibilidad.

3. RELLENO Y CAPA VEGETAL

Se encontraron desde la superficie del terreno hasta profundidades de 0.8 m. Estos estratos fueron excavados para la cimentación de las losas corridas de los edificios.

4. LIMO ARCILLOSO CARMELITO

Se encuentra desde 0.8m hasta 1.8 m de profundidad. Las humedades naturales y los límites líquidos varían ampliamente a estas profundidades en todos los sondeos, lo cual muestra que los suelos tienen micro capas con diferentes actividades y diferentes susceptibilidades a contracción y expansión con los cambios de humedad. Sobre la parte inferior de este estrato, están cimentadas las losas de cimentación de los edificios del conjunto.

5. ARCILLA HABANA Y AMARILLA

Se encuentra desde 1.8 a 2.3 m de profundidad y en general tiene humedades y plasticidades menores que la de los estratos superficiales. Algunos de los niveles freáticos registrados se encuentran dentro de este estrato, otros niveles son más profundos y en un caso, no se encontró nivel freático.

6. ARCILLA LIMOSA GRIS OSCURA

Se encuentra desde profundidades de 2.3 m hasta el fin de las perforaciones a 10 m de profundidad. Las variaciones mayores en plasticidades y contenido de agua de los suelos se registraron dentro de este estrato.

Las variaciones más significativas dentro del estrato que se describe, son las de contenido de humedad de muestras obtenidas bajo el borde de losas de cimentación donde hay árboles y las obtenidas en zonas verdes, lejos de la influencia de árboles.

Estas diferencias de humedad son muy grandes entre pares de sondeos efectuados en zona de árboles junto a las cimentaciones y en zonas verdes alejadas de los árboles.

7. CUADRO DE HUMEDADES EXTREMAS ENTRE ZONAS ALEDAÑAS A EDIFICIOS CON ÁRBOLES Y ZONAS VERDES SIN ÁRBOLES.

SONDEOS

MÁX.DIFERENCIA DE HUMEDAD

PROFUNDIDAD

S - 1 y S - 2

60%

8M

S - 3 y S - 4

80%

5M

S - 5 y S - 6

35%

3.5M

S - 7 y S - 8

40%

10M

La convergencia de humedades en las parejas de sondeos efectuadas es a las siguientes profundidades:

S1 y S2 10 m

S3 y S4 7 m

S5 y S6 8 m

S7 y S8 no hay convergencia hasta las profundidades investigadas de 10 m.

Del valor de estas humedades y de su profundidad, se deduce que los tratamientos del perfil fluctuarían en profundidad desde la superficie hasta 10 m de profundidad en la mayoría de los casos. En el caso de S7 y S8 la fluctuación mayor (40%) está a 10 m de profundidad y está en tendencia creciente.

Una explicación sobre el caso de S7 y S8 es el de la pérdida de agua del perfil de suelos de la Sabana de Bogotá por la explotación irracional de los recursos de agua por bombeo de pozos relativamente superficiales. Tal situación incentivaría a los arboles el buscar agua profundizando sus raíces.

8. DESCRIPCIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA INVESTIGACION PARA LAS ZONAS A, B, C Y D

8.1 ZONA A, SONDEOS S1 Y S2

El sondeo S1 fue efectuado en el costado nororiental del edificio A12, donde hay una diferencia de 301 mm entre el paramento norte y el paramento sur.

El sondeo S2 fue efectuado Entre los edificios A4 y A7 en zona verde sin árboles.

En la representación gráfica de los resultados de laboratorio, del nivel del agua detectado en las perforaciones, se observa que junto al edificio, donde existen árboles, hay una humedad menor en casi todo el perfil de suelos investigado. Esta diferencia se aumenta considerablemente desde profundidades de 7 m hasta profundidades de 10 m, donde las humedades de la zona con árboles cerca al edificio y lejos de árboles en la zona verde coinciden.

En este caso todo el perfil investigado tiene humedades menores en la zona de árboles con respecto a la zona sin árboles.

En este caso, el tratamiento para parar la inclinación del edificio A12 es el de hacer perforaciones hasta profundidades de 10 m y mantenerlas llenas de agua hasta que pare la infiltración y luego llenar los huecos con una mezcla de cemento y coloide para fijar el agua químicamente y desactivar las arcillas y limos de alta contracción del perfil.

Al llenar los huecos de agua, se producirá un hinchamiento de las arcillas de cimentación del costado norte, que se detectará por medio de comparación de nivelaciones antes y después de llenar los huecos de agua para producir la expansión. Para producir compensación de asentamientos en sentido este oeste habría que hacer unos huecos adicionales en el costado oeste. Al producirse el hinchamiento, también se presentará una ligera consolidación en el costado sur que tendrá el efecto de mejorar la nivelación aún más, en sentido NS y OE.

Con los resultados de las succiones que se han ordenado después de conocer las propiedades índices de los suelos del área, se podrán determinar de manera aproximada los grados de nivelación que se pueden obtener con el tratamiento propuesto.

En el caso presente, es importante notar que los niveles freáticos registrados son superficiales y que sin embargo las diferencias de humedades en zona de árboles y zona libre son grandes. Las diferencias en succiones también serán grandes consecuentemente.

8.2 ZONA B, SONDEOS S3 Y S4

El sondeo S3 fue efectuado en el paramento sur del edificio B7 que tiene 230 mm de desnivel en sentido NS y 14 mm en sentido 0E.

El sondeo S4 fue efectuado en zona verde al sur del edificio B15, en zona sin árboles.

La comparación entre las humedades en las cercanías al edificio y en la zona verde, indica que en este caso habría que llevar los huecos de hidratación y tratamiento con coloides hasta profundidades de 7.5 m para obtener los resultados buscados.

Los procedimientos serían similares a los mencionados para la zona A. Es importante notar que el nivel del agua está a profundidades mayores a los 10m, que fue la profundidad máxima de perforación y que en el caso del sondeo S4 el nivel de agua está superficial, indudablemente debido a que no hay árboles en la zona del sondeo S4.

Cuando se hagan comparaciones de los límites líquidos y humedades con los resultados de succión, teniendo en cuenta los índices de plasticidad, se podrán correlacionar succiones con propiedades índices, lo cual ayudará en la interpretación final y tratamiento necesario para los propósitos de nivelación requeridos.

8.3 ZONA C, SONDEOS S6 Y S5

El sondeo S6 fue efectuado en la esquina norte del edificio C12, que tiene una inclinación hacia el N de 202 mm, donde hay dos sauces.

El sondeo S5 fue efectuado en zona verde a 18 m de la esquina SE del edificio C1 en zona sin árboles.

Las diferencias de humedad natural del suelo causada por los sauces es máxima a 3.5 m de profundidad y disminuye a cero a 6.3 m de profundidad. Pero a profundidades mayores, las diferencias de humedad son contrarias a las demás zonas analizadas, lo cual podría indicar que también hay diferencias de humedades en zonas sin árboles, probablemente debidas a depresión de los niveles freáticos por explotación indebida de los niveles de agua superficiales, lo cual está causando subsidencia general de la Sabana de Bogotá.

En este caso el tratamiento propuesto debería hacerse hasta profundidades de 5.5 m; los efectos de subsidencia producen generalmente deformaciones verticales del suelo relativamente uniformes para una zona dada.

 

8.4 ZONA D, SONDEOS S7 Y S8

El sondeo S7 se efectuó en la mitad de la fachada oriental del edificio D23 en donde hay dos árboles cercanos.

El sondeo S8 se efectuó en el centro de una zona verde sin árboles.

Las diferencias de humedades son notorias en todo el perfil investigado, pero aumentan con profundidad, siendo máximas a 10 m de profundidad. Es probable que sea también debido a la subsidencia de Bogotá, como se explicó anteriormente.

En este caso el tratamiento propuesto se haría hasta profundidades de 4.5 m, puesto que la subsidencia no produciría asentamientos diferenciales, sino asentamiento generalizado de todo el edificio sin desnivelación notoria. Estos conceptos deberán evaluarse con los resultados de succión y con los resultados que se obtengan durante la aplicación de las medidas propuestas y sus controles.

9. ESTIMATIVO DEL GRADO DE NIVELACIÓN QUE SE PODRÍA LOGRAR EN EL EDIFICIO A 12, DONDE SE EJECUTO EL SONDEO S1.

Para hacer este estimativo se usaron los resultados de succión sobre las muestras S 1 M7 de 8.0 a 9.0 m, que fue de Succión= 11.07 KPa; S4 M4 de 4.0 a 4.4 m de 19.41 Kpa y de la Muestra S7 M4 de 6.0 a 6.8 m que fue de 13.74 Kpa.

En las hojas de cálculo se hacen los cálculos de expansión empleando la metodología descrita.

Los resultados de estos cálculos son una expansión de 250 mm, con lo cual se compensarían las desnivelaciones de 300 mm que existe en este edificio. Al ejercer un empuje por la hidratación del perfil de suelos del sondeo S1, en el costado norte de la cimentación del edificio A 12, se producirá una compresión del suelo por la acción de la losa desplazándose verticalmente hacia arriba, compresión que acaba por compensar la desnivelación existente.

Estos resultados se proyectan para los demás edificios investigados. En las hojas de cálculo, se incluye una representación gráfica de las perforaciones que se estiman para los cuatro casos estudiados y las profundidades a las cuales se recomiendan hacer el tratamiento para cada caso.

10. CONCLUSIONES

Es factible disminuir la inclinación de los edificios hidratando el perfil por medio de perforaciones, que se mantienen llenas de agua hasta que no haya absorción y luego fijar el contenido de agua en el suelo mediante el uso de cemento y coloides dentro de las perforaciones.

Los cuatro casos presentados, son representativos de las inclinaciones mayores, en los cuatro sectores de edificios del conjunto de vivienda. Todos los casos presentados tienen árboles no nativos en las cercanías a la cimentación de los mismos.

Atentamente,

ROBERTO MALDONADO

De acuerdo al estudio y su Conclusión de la posibilidad del enderezamiento de los edificios más afectados, se le solicito una Cotización técnica y financiera,  tomando como referencia el Bloque A-12 A-13, ya que es el que presenta mayor inclinación.

Resultado de la Solicitud;

PROPUESTA TECNICA  PARA DISMINUIR LA INCLINACIÓN DE BLOQUES A-13 Y A-12 DE LA URBANIZACION PAULO VI PRIMERA ETAPA

Perforaciones de 6 cm de diámetro a 10 metros de profundidad, las cuales se llenarán de grava de ½ pulgada de diámetro y se hidratarán para producir expansión que disminuirá la inclinación de los dos edificios mencionados.

Se estiman 80 perforaciones a 10 metros de profundidad a distancias del orden de 1 m centro a centro, hechas con taladro rotatorio que saca el suelo proveniente de la perforación por medio de agua inyectada en la broca de perforación, la cual se lleva a la alcantarilla por la canaleta existente. Esta agua producirá parte de la hidratación que forma parte del tratamiento.

PROCEDIMIENTO

Se instala un taladro en la esquina mas hundida del edificio A-13 (con 318 mm de asentamiento diferencial con respecto a la esquina opuesta).

Se inclina el patín del taladro para que la hidratación llegue a una zona amplia del borde más asentado de los dos edificios.

Se lleva una perforación de 6 cm de diámetro hasta 10 metros de profundidad

Se extrae la tubería y se llena con grava de ½” ø

Se corre el taladro un metro de distancia y se repite la operación y así sucesivamente.

Se sigue esta operación hasta completar las 80 perforaciones programadas.

Se mantienen las perforaciones llenas de grava con agua, completando todos los días hasta que no penetre más agua.

Se inicia simultáneamente el aislamiento de los árboles con perforaciones de 7 cm de diámetro hechas con espiral manual o de motor hasta 10 metros de profundidad. Estas perforaciones se hacen alrededor del árbol o grupo de árboles que hay cercanos al borde de la losa aligerada de cimentación.

Estas perforaciones se hacen a 0.60 m centro a centro, en una línea curva en forma     de pestaña, para impedir que los árboles tengan acceso a las humedades naturales de los suelos sobre los cuales están cimentados los edificios. Se estiman 10 perforaciones por árbol, para impedir que las raíces de los árboles sigan extrayendo humedad bajo la losa de cimentación del edificio. Estas perforaciones se hidratan   hasta que no haya infiltración y después se llenan de cemento y coloide. El efecto es de incorporar el agua en la forme química del suelo y no permitir que varíen los contenidos de humedad por la acción de los árboles.

Si la humedad del suelo no varía en el futuro debajo de los edificios, no habrá asentamientos        producidos por los árboles.

El Contratante suministrara el agua necesaria para el desarrollo del trabajo de perforación e hidratación de las perforaciones. El Ítem de celaduría es opcional, el Contratante la puede suministrar.

PLAZO

Se contempla un plazo de 4 semanas para la realización de las perforaciones, hidratación y llenado tanto de grava como de coloide-cemento.

VALOR

En la tabla adjunta se entrega un estimativo del valor de los trabajos.