CÓDIGO DEL PROYECTO 44 6412 00

TÍTULO DEL INFORME INFORME DE DIAGNÓSTICO GEOTÉCNICO Y ESTRUCTURAL PISCINA MUNICIPAL DE MAIPÚ

REVISIÓN N° 1

CONTROL DE CAMBIOS INTERNOS

Revisión

N°

Elaborado

Por Fecha

Revisado

Por Fecha Comentario

A MSG/IAA 25/01/2017 CPL 25/01/2017 Para Revisión Interna

0 CPL 26/01/2017 YTA 30/01/2017 Entrega Cliente

1 GEA 06/02/2017 CPL 06/02/2017 Modifica Conclusiones

ELABORADO POR REVISADO POR APROBADO POR

GEA CPL PVS / YTA

FECHA ELABORACIÓN FECHA REVISIÓN FECHA AUTORIZACIÓN

PARA ENTREGA

06/02/2017 06/02/2017 06/02/2017

REVISIÓN

FIRMA ELABORADO FIRMA REVISOR FIRMA QUE AUTORIZA 1

ÍNDICE DE CONTENIDO

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

1.1. Objetivos y Alcances del Estudio ............................................................................................. 4

1.2. Documentos de Referencia ..................................................................................................... 4

2. ANTECEDENTES DEL ÁREA DE ESTUDIO ......................................................................... 5

2.1. Características Geográficas ..................................................................................................... 5

2.2. Antecedentes Geológicos ........................................................................................................ 5

2.3. Mecánica de Suelos ................................................................................................................. 7

3. CAMPAÑA GEOTÉCNICA, CALICATAS Y ENSAYOS DE GEOFÍSICA .............................. 8

3.1. Calicatas .................................................................................................................................. 8

3.2. Geofísica: Tomografía de Resistividad y Velocidad de Ondas de Corte ............................... 10

3.3. Descripción de los Suelos Existentes .................................................................................... 10

3.4. Situación de la Napa Freática ................................................................................................ 12

4. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DEL DEPÓSITO DE SUELOS ............................................. 13

4.1. Análisis de Elementos Finitos en Software PLAXIS 2D ........................................................ 13

4.2. Análisis de Estabilidad de Taludes ........................................................................................ 17

4.3. Riesgo de Licuefacción .......................................................................................................... 18

5. ANÁLISIS ESTRUCTURAL PISCINA DE MAIPÚ ................................................................ 19

6. CONCLUSIONES DEL INFORME DE DIAGNÓSTICO ........................................................ 22

ANEXO 1: ESTRATIGRAFÍA Y FOTOGRAFÍAS CALICATAS ......................................................... 24

ANEXO 2: ESTUDIO GEOFÍSICO DE TOMOGRAFÍA DE RESISTIVIDAD Y SÍSMICA MASW-2D, TRV GEOFÍSICA ............................................................................................................................... 27

ANEXO 3: FICHA REPARACIÓN INTERVENCIÓN LOSA PISCINA MUNICIPAL DE MAIPÚ ....... 28

Índice de Figuras

Figura 1: Geología Local de la Piscina de Maipú (Fuente: Sernageomin, Cartas Geológicas, Ref. [4] y Ref. [6]) ..................................................................................................................................... 6

Figura 2: Sector de estudio. Piscina Municipal de Maipú (amarillo), Edificios con Daños Mayores (rojo) y Edificios con Daños Menores (negro) (Ref. [5]) .............................................................. 7

Figura 3: Plano de Ubicación de Calicatas Piscina de Maipú (Fuente: Elaboración Propia) ............. 9 Figura 4: Trabajos Geofísicos Piscina Maipú, Enero 2017 (Fuente: Elaboración Propia)................ 10 Figura 5: Perfil 2W geofísico longitudinal piscina de Maipú (Fuente: Informe TRV Geofísica, 2017).

................................................................................................................................................... 11 Figura 6: Perfil Sísmico Sección 1S .................................................................................................. 12 Figura 7: Modelo 2 Dimensiones Piscina Maipú. Estratos de Suelo ................................................ 13 Figura 8: Desplazamientos Verticales tras el Llenado de la Losa [mm], Software Plaxis 2D........... 14 Figura 9: Esfuerzos Horizontales Efectivos, σxx [kN/m2] Software Plaxis 2D ................................... 15 Figura 10: Esfuerzos Verticales Efectivos, σyy [kN/m2] Software Plaxis 2D ..................................... 15 Figura 11: Esfuerzos de Corte Efectivos, σxy [kN/m2] Software Plaxis 2D ...................................... 16 Figura 12: Envolvente de Falla y Circulo de Mohr Caso Crítico ....................................................... 16 Figura 13: Talud Aguas Abajo Piscina Maipú ................................................................................... 17 Figura 14: Análisis Estabilidad Talud Aguas Abajo Software SLIDE, Caso Estático, FS=2,54 ........ 17 Figura 15: Análisis Estabilidad Talud Aguas Abajo Software SLIDE, Caso Pseudo-Estático,

FS=1,22 ..................................................................................................................................... 18

Figura 16: Esquema Refuerzo Losa Existente Piscina Maipú .......................................................... 19 Figura 17: Modelo Estructural de la Piscina (Software SAP2000) .................................................... 20 Figura 18: Esquema empujes del Relleno en Maipú. Casos Sísmico y Estático ............................. 21 Figura 19: Momentos Flectores Máximos en la Losa de la Piscina de Maipú (Tm) ......................... 21

Índice de Tablas

Tabla 1: Características Geográficas del Sector en Estudio .............................................................. 5 Tabla 2: Parámetros Geotécnicos de Diseño (Fuente: Ref.[6]) .......................................................... 8 Tabla 3: Coordenadas de Ubicación de Calicatas (Coordenadas: UTM, zona 19H) ......................... 8 Tabla 4: Estratigrafía General Subsuelo Piscina de Maipú .............................................................. 11

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1. INTRODUCCIÓN

El presente estudio contempla un diagnóstico geotécnico y estructural de la piscina municipal de Maipú, que surge del vaciamiento casi total de la misma, en corto tiempo, por problemas de infiltración del agua de la piscina hacia el suelo bajo su losa, lo que se teme, pudo haber provocado un lavado de finos y desestabilización del subsuelo.

El proyecto se localiza en la intersección de las calles Maipú y Bailén, comuna de Maipú, Región Metropolitana de Chile.

1.1. Objetivos y Alcances del Estudio

El estudio tiene por objetivo:

- Recopilación de antecedentes, estudios, planos, especificaciones del proyecto.

- Levantamiento de la situación actual de la estructura de la piscina y el sub suelo como base para el análisis; topografía, mecánica de suelos, prospecciones geofísicas, prospecciones de la estructura de la piscina, como base para el análisis.

- Análisis detallado de todos los estudios realizados, cálculos de estabilidad, cálculos de resistencia de terreno y cálculo de la resistencia y deformaciones de la estructura.

- Obtención de una solución provisoria, en lo posible, que permita resolver la situación actual, dejando la piscina operativa para uso público esta temporada, sin riesgos.

- Entregar una solución definitiva, que se pueda ejecutar luego de la temporada actual, y permita resolver esta situación, asegurando la seguridad de los usuarios a mínimo costo.

1.2. Documentos de Referencia

Los antecedentes técnicos utilizados para la elaboración del presente informe son:

[1] NCh1508of2014. Geotecnia - Estudios de Mecánica de Suelos.

[2] NCh433of1996 mod. 2009. Diseño Sísmico de Edificios

[3] Sellés, D., & Gana, P. 2001. Geología del Área Talagante-San Francisco de Mostazal: Regiones Metropolitana de Santiago y del Libertador General Bernardo O'Higgins. Gobierno de Chile, Servicio Nacional de Geología y Minería, Subdirección Nacional de Geología, esc. 1:100.000.

[4] Vergara, L. & Verdugo, R. 2015. Condiciones Geológicas - Geotécnicas de la Cuenca de Santiago y su Relación con la Distribución de Daños del Terremoto del 27F. Obras y Proyectos 17, 52-59.

[5] Wall, R., Sellés, M. & Gana, P. 1999. Geología del Área Tiltil-Santiago, Región Metropolitana. Servicio Nacional de Geología y Minería, esc. 1:100.000.

[6] CGEVAL, 2016. Informe de Mecánica de Suelos Mercado Municipal Comuna de Maipú, Región Metropolitana.

[7] Manual de Carreteras, Volumen N°3, ʺInstrucciones y Criterios de Diseñoʺ. Edición 2016.

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2. ANTECEDENTES DEL ÁREA DE ESTUDIO

2.1. Características Geográficas

Las características geográficas del sector en estudio (latitud, longitud, altitud y zona sísmica) se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1: Características Geográficas del Sector en Estudio

Comuna Latitud Longitud Altitud (m) Zona Sísmica

Maipú 33° 32’ 70°46’ 488 2

En base a estos antecedentes, de la Ref. [1] se extrae una aceleración sísmica máxima probable de 0,3 g.

2.2. Antecedentes Geológicos

2.1.1 Geología local

La zona de estudio se encuentra dentro del sector correspondiente a depósitos aluviales no consolidados, Qamp, (Plioceno-Pleistoceno Superior) los cuales están compuestos de barras fluviales de gravas en zonas proximales de abanicos aluviales, arenas, limo y arcillas en zonas distales. Los depósitos aluviales de esta zona corresponden a depósitos asociados al drenaje del río Maipo.

Al mismo tiempo, la zona de la piscian posee depósitos de la Ignimbrita Pudahuel, Qlp, (Pleistoceno Medio) los cuales cubren los depósitos aluviales del río Maipo. Estos depósitos corresponden a flujos piroclásticos de tobas riolíticas de ceniza y lapilli pumíceo o pomacita de color blanco amarillento a pardo claro y rosado con clastos de pómez de hasta 15 cm de diámetro y escasa biotita. Estos flujos tienen su origen en la erupción explosiva que dio origen a la caldera del Diamante (Complejo Volcánico Maipo). La carta geológica del sector en cuestión se presenta en la Figura 1.

2.1.2 Riesgos Geológicos y de Amplificación Local

El material que compone el subsuelo del sector de la piscina es conocido como Pomacita, y las muestras obtenidas de las calicatas realizadas por SIGA y observadas en terreno se clasifican como arenas limosas a limo arenoso de origen volcánico con un contenido de finos no plástico, de alta compacidad.

Según lo descrito por Vergara y Verdugo (Ref. [4]) estos depósitos de ceniza volcánica o Pomacita tienen más de 20 m de espesor con intercalaciones de arenas, limos y gravas, en donde el basamento rocoso estaría a 150-200 m de profundidad y el nivel freático estaría a 30-50 m de profundidad. Vergara y Verdugo (2015) también concluyen que existe una correlación entre el tipo de suelo con los daños observados en el sector

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durante el terremoto en Chile en Febrero de 2010, en donde los mayores daños se ubicaron sobre depósitos de suelos finos y ceniza volcánica los cuales habrían generado una amplificación sísmica con una mayor demanda a las estructuras provocado daños de consideración.

La zona de la Piscina Municipal de Maipú se encuentra en el mismo sector, a menos de 1 km de distancia (ver Figura 2), de donde se generaron los mayores daños en la comuna de Maipú en Febrero de 2010 (Servicio Municipal de Agua Potable y Alcantarillado (SMAPA), el condominio Don Tristán Valdés, el condominio calle Hermanos Carrera y el edificio en Luis Gandarillas 360).

En términos generales, el riesgo de estas cenizas volcánicas radican en la generación de una amplificación sísmica del terreno que produce mayor demanda de las estructuras durante un terremoto produciendo daños extensos en áreas constituidas por dichos depósitos, y que a su vez amplifican los efectos de un terremoto, como roturas de taludes, caídas de rocas y otros deslizamientos así como la licuefacción de los suelos.

Figura 1: Geología Local de la Piscina de Maipú (Fuente: Sernageomin, Cartas Geológicas, Ref. [4] y Ref. [6])

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Figura 2: Sector de estudio. Piscina Municipal de Maipú (amarillo), Edificios con Daños Mayores (rojo) y Edificios con Daños Menores (negro) (Ref. [5])

2.3. Mecánica de Suelos

Los antecedentes relativos al suelo del área en estudio, contenida en la Ref. [6] y cuyas prospecciones distan en aproximadamente 120 metros a la piscina, corresponden a un completo informe geotécnico el cual sirve de base a la caracterización del depósito de suelos en el que descansa la piscina. La campaña de terreno del estudio de la Ref. [6] consistió en la realización de 4 calicatas de 5 m de profundidad, sobre las cuales se realizó una clasificación completa de los suelos junto con las pruebas básicas de resistencia de utilidad en la proyección de estructuras enterradas y fundaciones de hormigón. Las propiedades del estrato característico encontrado, conformado por el material conocido localmente como pomacita, se presentan en la Tabla 2.

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Tabla 2: Parámetros Geotécnicos de Diseño (Fuente: Ref.[6])

Parámetros Unidad H-2

Clasificación USCS - SP-ML

Cohesión [T/m2] 1,7

Ángulo de fricción interna [°] 29

Peso unitario [T/m3] 1,10

Módulo de elasticidad [T/m2] 3500

Coeficiente de Poisson - 0,30

3. CAMPAÑA GEOTÉCNICA, CALICATAS Y ENSAYOS DE GEOFÍSICA

Entre los días 13 y 17 de Enero de 2017 se realizaron prospecciones en el suelo que rodea el proyecto en estudio. Consistió en la elaboración de calicatas de 2 metros de profundidad y de un estudio geofísico realizado por TRV Geofísica SpA, que comprendió la medición de la resistividad del suelo, con tal de localizar cavidades de tamaño importante que pudiesen llevar a la socavación del terreno bajo la piscina. Además, en el mismo estudio se midió la velocidad de propagación de onda de corte del terreno, con el fin de confeccionar perfiles sísmicos que entreguen la rigidez del terreno a bajas deformaciones.

3.1. Calicatas

Las calicatas realizadas, nombradas como CPM-1 y CPM-2 fueron ejecutadas de forma manual, y su ubicación se presenta en la Figura 3.

Los puntos en los que se excavaron las calicatas fueron georreferenciados mediante el

uso de un GPS de mano OREGON 550, el cual posee una sensibilidad de ± 5m. Las coordenadas de las calicatas se presentan en la Tabla 3.

Tabla 3: Coordenadas de Ubicación de Calicatas (Coordenadas: UTM, zona 19H)

Calicata Norte [m] Este [m] Profundidad [m]

CPM-1 6.291.011 mS 336.922 mE 1,85

CPM-2 6.290.969 mS 336.946 mE 2,00

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Figura 3: Plano de Ubicación de Calicatas Piscina de Maipú (Fuente: Elaboración Propia)

Para el estudio de mecánica de suelos de la zona, se tomaron las muestras correspondientes con el objeto de realizar los siguientes ensayes en cada calicata.

Calicata CPM-1

Análisis granulométrico. Clasificación del suelo USCS-AASHTO. Humedad natural. Límites de Atterberg. Peso específico de partículas.

Calicata CPM-2

Análisis granulométrico. Clasificación del suelo USCS-AASHTO. Humedad natural. Límites de Atterberg. Peso específico de partículas. Ensayo de Compresión no Confinada.

Se destaca que a la fecha de entrega de este informe, no se contaba con los resultados de laboratorio que permiten clasificar el suelo y entregar propiedades de resistencia. Sin embargo, la estratigrafía del terreno prospectado, presentada en el Anexo 1, coincidió con la encontrada en la campaña de la Ref. [6]. En base esto, es que para los análisis del terreno se toman las propiedades de resistencia entregadas por este estudio, presentadas en la Tabla 2, como válidas.

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3.2. Geofísica: Tomografía de Resistividad y Velocidad de Ondas de Corte

Entre el 14 y el 17 de enero de 2017 se estudió el terreno mediante perfiles geofísicos. Dicho trabajo consistió en la realización de 6 líneas de Tomografía de Resistividad (líneas longitudinales a la piscina: 1w, 2w, 1e, y líneas transversales a la piscina: 1s y 2s) y 2 perfiles MASW (en líneas 1w y 1s), con el objetivo de obtener modelos en 2D de la resistividad y de la velocidad de onda de corte (Vs) del suelo en el área de la piscina.

Se realizó también un levantamiento de datos para obtener el Periodo Fundamental del depósito de suelos estimado a través del método de Nakamura, en el extremo SW del parque de la Piscina de Maipú y también en la estaca 30 de la línea 1W. El periodo de vibración del terreno es de utilidad para conocer la profundidad a la que se encuentra el estrato rígido (roca) en el que se apoya el depósito de suelos.

Figura 4: Trabajos Geofísicos Piscina Maipú, Enero 2017 (Fuente: Elaboración Propia)

3.3. Descripción de los Suelos Existentes

En base a lo observado a través de las prospecciones efectuadas para el presente estudio y durante las visitas de los especialistas a terreno, el material predominante en la composición del suelo donde se ubica la Piscina corresponde a unos pocos centímetros de suelo vegetal y principalmente Pumacita o Pomacita altamente meteorizada y alterada.

En la Tabla 4 se indica el perfil estratigráfico general obtenido de las calicatas.

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Tabla 4: Estratigrafía General Subsuelo Piscina de Maipú

Horizonte Profundidad Descripción

H-1 De 0,00 a 0,50 m Capa vegetal compuesta de limo color

marrón oscuro con baja humedad, presencia de césped raicillas en todo el estrato.

H-2 De 0,50 a 3,00 m

Arena fina limosa de origen volcánico (pomacita) de color blanquecino,

compacidad alta, baja humedad y baja plasticidad, este material se conoce

localmente como "tosca".

Conforme a lo anterior, el estudio geofísico (Anexo 2) indica que los valores de resistividad varían de acuerdo al contenido de agua de este suelo, y los resultados indican lo siguiente:

- Sectores con Pomacita en estado húmedo y/o saturado con agua presenta valores de Resistividad menores a 50 [Ohm*m]

- Zonas húmedas y/o con bajo contenido de agua, los valores de Resistividad varían entre 50 y 100 [Ohm*m]

- Sectores secos y/o con muy bajo contenido de agua, presenta valores de Resistividad mayores a 100 [Ohm*m]

Lo anterior se confirma en todas las secciones en 2D obtenidas (ver Figura 5).

Figura 5: Perfil 2W geofísico longitudinal piscina de Maipú (Fuente: Informe TRV Geofísica, 2017).

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Sin embargo, el estudio no refleja la existencia de cavidades vacías (llenas de aire) que se hayan producido por el escurrimiento de agua de la piscina. La literatura indica que para que existan estas cavidades, los valores de resistividad debiesen ser superiores a 6000 Ohm*m, y no hubo datos registrados de este tipo. Lo anterior indicaría que se está en presencia de bolsones de suelo saturado con alta capacidad permeable.

En la Figura 6 se presenta el perfil sísmico de la sección 1s (al sur de la piscina), el cual entrega las velocidades de propagación de ondas de corte en profundidad. Este parámetro es de utilidad en dimensionar la rigidez al corte del suelo a pequeñas deformaciones. En la Figura 6 se aprecia que existe un estrato de menor rigidez (menor velocidad) bajo los 5 metros de profundidad. Lo anterior coincide con el perfil de resistividad el cual arroja suelo saturado, con propiedades de resistencia menores a un estrato seco. El análisis, por tanto, corresponderá al estudio de capacidad estructural del depósito ante un llenado total de la piscina.

Los Vs del perfil comienzan cercano a los 300 m/s para el primer estrato, para luego encontrar un lente de suelo saturado con Vs 200 m/s. Finalmente se alcanzan los valores esperados (promedios) de la Pomacita seca en la comuna de Maipú, superiores a 400 m/s.

Figura 6: Perfil Sísmico Sección 1S

Por otra parte, los resultados del método de Nakamura arrojan un período natural del depósito de suelos de 0,30 s. De las relaciones de la teoría unidimensional de suelos, se tiene que para este valor de período natural la roca debiese ser localizada a los 30 m de profundidad, aproximadamente. Esto no concuerda con lo concluido en la Ref. [4], por lo que se atribuye el valor obtenido por el método a fenómenos de amplificación topográfica.

3.4. Situación de la Napa Freática

Se detectó agua a los 1,40 m de profundidad en la calicata CPM-1, producto de una posible filtración de agua de riego o agua de la piscina. Lo anterior coincide con los perfiles de resistividad en los que se observa que los 2 primeros metros están húmedos y posiblemente saturados.

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Sólo se informa de la situación detectada a la fecha de exploración, desconociéndose su variación estacional y a través del tiempo, tema que escapa a esta especialidad.

4. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DEL DEPÓSITO DE SUELOS

Para analizar la estabilidad de la piscina y descartar un posible socavón que pueda poner en riesgo la seguridad de los usuarios de esta, se estudian dos modos de falla: el primero, caracterizando la rigidez del suelo a través de los resultados de velocidad de propagación de ondas de corte, y considerando el modo de falla del suelo a través de la envolvente de Mohr-Coulomb; y el segundo, estudiando la estabilidad del talud aguas abajo de la piscina (sector biblioteca) considerando la presencia de suelo saturado para los casos estático y dinámico.

4.1. Análisis de Elementos Finitos en Software PLAXIS 2D

El objetivo de este análisis es conocer la distribución de esfuerzos en el suelo considerando el estrato saturado de baja rigidez que arrojó el estudio de resistividad y de propagación de ondas de corte. Se asume un problema de deformaciones planas (en la dirección larga de la piscina), por lo que este se reduce a un problema en 2 dimensiones. Un esquema de la piscina y los estratos del depósito de suelos se presenta en la Figura 7.

Figura 7: Modelo 2 Dimensiones Piscina Maipú. Estratos de Suelo

Las propiedades de cada estrato (salvo rigidez) se toman similares, considerando una densidad total de 1,0 T/m3 y densidad saturada de 1,2 T/m3, cohesión 1,7 T/m2 y ángulo de fricción interna de 29° (ver Tabla 2).

Para obtener la rigidez de cada estrato, PLAXIS se vale de las relaciones básicas de la teoría de propagación de ondas unidimensional de un depósito de suelos. En esta, la

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rigidez a corte se relaciona con la velocidad de propagación de ondas y la densidad de cada capa a través de la siguiente relación.

𝐺𝑠 = 𝜌𝑉𝑠2

Luego, el software realiza un análisis de elementos finitos triangulares en dos dimensiones, de 15 nodos. Incorpora también la piscina como elementos tipo placa. Sobre estos elementos se aplica la carga del agua, como carga distribuida por unidad de longitud. Las condiciones de borde del problema son apoyo fijo en la base (que se asume como estrato infinitamente rígido) y apoyo deslizante en los bordes.

Posterior al ensamblaje de matrices de rigidez y vector de cargas, se obtienen los desplazamientos y con ellos los esfuerzos en el depósito de suelos.

Los resultados obtenidos del análisis plástico se presentan de la Figura 8 a la Figura 11 para el desplazamiento y esfuerzos en el suelo.

Figura 8: Desplazamientos Verticales tras el Llenado de la Losa [mm], Software Plaxis 2D

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Figura 9: Esfuerzos Horizontales Efectivos, σxx [kN/m2] Software Plaxis 2D

Figura 10: Esfuerzos Verticales Efectivos, σyy [kN/m2] Software Plaxis 2D

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Figura 11: Esfuerzos de Corte Efectivos, σxy [kN/m2] Software Plaxis 2D

De las figuras anteriores se concluye que las deformaciones producidas por el llenado de la piscina tienen valores aceptables (con un máximo de 2 mm). En relación a los esfuerzos producidos, para el estado de esfuerzos más desfavorable, el circulo de Mohr producido por esta condición de esfuerzos no supera la envolvente de falla del material saturado (ver Figura 12). En base a lo anterior, el depósito de suelo puede soportar el llenado de la piscina sin superar su capacidad portante, con un factor de seguridad de 2,0

Figura 12: Envolvente de Falla y Circulo de Mohr Caso Crítico

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4.2. Análisis de Estabilidad de Taludes

Se analizan modos de falla con tal de obtener los factores de seguridad presentes en el talud aguas bajo de la piscina, el cual termina en la Biblioteca Municipal. Un esquema del talud se presenta en la Figura 13. Los factores a satisfacer son 1,5 para el caso estático y 1,2 para el caso sísmico (o pseudo-estático).

Figura 13: Talud Aguas Abajo Piscina Maipú

Los coeficientes de aceleración horizontal y vertical se extraen de la Ref. [7], los cuales dependen del tipo de suelo presente y la zona sísmica. Los valores a utilizar son:

𝑘ℎ = 0,20 𝑘𝑣 = 0,10

El análisis en el software SLIDE v5.0 se considera suelo saturado, para el cual se asume

una permeabilidad hidráulica 𝑘 = 10−2 cm/s para la pomacita saturada. Los resultados de este análisis se presentan en la Figura 14 y Figura 15 para casos estático y pseudo-estático, respectivamente. Los factores de seguridad obtenidos cumplen con el requerimiento.

Figura 14: Análisis Estabilidad Talud Aguas Abajo Software SLIDE, Caso Estático, FS=2,54

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Figura 15: Análisis Estabilidad Talud Aguas Abajo Software SLIDE, Caso Pseudo-Estático, FS=1,22

4.3. Riesgo de Licuefacción

La licuación es un fenómeno que ocurre en suelos que se ven sometidos a solicitaciones cíclicas, ante las cuales el comportamiento no drenado conlleva una pérdida importante de las propiedades de resistencia del suelo, haciéndolo actuar como un fluido.

Para poder evaluar el riesgo de licuefacción comúnmente se emplea el método de Seed, para el cual se requiere contar ya sea con ensayos triaxiales cíclicos (laboratorio) o ensayos de penetración en terreno. Ante la inexistencia de estos estudios, se opta por utilizar los criterios indicados en la literatura, de modo de descartar estar en presencia de un suelo potencialmente licuable.

Suelos con D10<0,2 mm y coeficiente de uniformidad (Cu) < 5, (Ref. [6]).

La relación anterior se cumple para los estratos de suelo del sector en estudio, en base a la información recopilada en los antecedentes (Ref. [6]). Por lo tanto, el suelo no presenta problemas de licuefacción ante cargas cíclicas.

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5. ANÁLISIS ESTRUCTURAL PISCINA DE MAIPÚ

De acuerdo a lo investigado, la estructura de la piscina municipal de Maipú no cuenta con información referente a planos especificaciones, etc. Solo se cuenta con información referencial de personal que ha trabajado muchos años en la municipalidad. Esta información indica que la piscina data desde 1960 aproximadamente. Además, se indica que la piscina inicialmente correspondía a la mitad de la actual superficie 25x25m, hasta una profundidad de 2 m. Luego se amplió al doble de su superficie, 50x25m hasta una profundidad de 5 m. De la visita a terreno se aprecia el sector de empalme de ambas etapas, sector que se ha visto dañado año a año y que ha debido ser reparado continuamente. Según antecedentes recopilados, este sector además sufrió grandes daños en el terremoto de 27 de febrero de 2010.

Para tener una referencia de la resistencia de la estructura de la piscina, se ha ejecutado una intervención de la losa de la misma, consistente en la ejecución de dos perforaciones de diámetro 30 cm aproximadamente, para determinar visualmente su estado de conservación y algunos parámetros fundamentales para determinar su comportamiento y resistencia.

De la visita a terreno e inspección visual, se ha podido determinar lo siguiente:

Espesor de la losa de 16 cm para el paño superior, sector norte (construcción de primera etapa) y 20 cm para el paño inferior, sector sur, más profundo (segunda etapa de construcción).

Calidad del hormigón estimada: H30 (resistencia a compresión prismática de 250 kg/cm2)

Refuerzo con una malla de fierros lisos, diámetro 10mm separados a 25 cm en la parte inferior de la losa. Recubrimiento de 5 cm.

Apoyo en relleno de mejoramiento granular de buena calidad.

Un esquema con algunas de estas características se presenta en la Figura 16.

Figura 16: Esquema Refuerzo Losa Existente Piscina Maipú

El modelo estructural se lleva a cabo en el software SAP2000. Se modela la piscina con elementos tipo Shell (placa + membrana), y el suelo de fundación se modela con una

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fundación tipo Winkler o de resortes. Las propiedades de resistencia de los materiales a considerar son las siguientes.

Resistencia compresión mínima del hormigón:

𝑓𝑐′ = 250 [kg/cm2]

Módulo de Elasticidad:

𝐸 = 240000 [kg/cm2]

Densidad (Hormigón Armado)

𝜌ℎ

= 2500 [kg/m3]

El modelo estructural se presenta en la Figura 17. La piscina tiene un peso vacío de 750 toneladas.

Figura 17: Modelo Estructural de la Piscina (Software SAP2000)

Las combinaciones de carga de diseño involucran los siguientes estados de carga: peso propio de la piscina, peso del fluido (agua), empujes de tierra, incrementos de empuje sísmicos del terreno e incremento de empujes sísmicos del agua. Las combinaciones de diseño del estudio analizan tanto la piscina llena como vacía.

El suelo de fundación se modela a través de los siguientes coeficientes de balasto. Para el caso vertical, el coeficiente utilizado es igual a:

𝑘𝑣 =𝐸

𝐵 (1 − 𝜈2)𝐼𝑠=

350

300 (1 − 0,32)1,2= 1,0 kg/cm3

Donde el ancho 𝐵 se limita a 3 m para losas de fundación e 𝐼𝑠 es el factor de forma. Para el horizontal, se opta caracterizarlo por el siguiente valor:

𝑘ℎ = 0,5 kg/cm3

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Para los empujes del suelo alrededor de la piscina (ver Figura 18), se utiliza el coeficiente de empuje activo 𝐾𝑎 entregado por la Ref. [6], equivalente a:

𝐾𝑎 = 0,50

El incremento de tensiones debido al sismo (Mononobe-Okabe), Δ𝐾𝑎𝑠, considerando un

coeficiente de aceleración 𝑘ℎ de 0,20 resulta:

Δ𝐾𝑎𝑠 = 0,05

Figura 18: Esquema empujes del Relleno en Maipú. Casos Sísmico y Estático

La envolvente de valores máximos y mínimos de cada combinación entrega los valores a utilizar en el diseño. En la Figura 19 se presentan los momentos flectores máximos en la losa de la piscina de Maipú. Los valores máximos obtenidos en el paño más solicitado (espesor 20 cm) son los siguientes:

𝑀𝑚𝑎𝑥+ = 1,00 [Tm] 𝑀𝑚𝑎𝑥

− = 0,85 [Tm] 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,8 [T]

Figura 19: Momentos Flectores Máximos en la Losa de la Piscina de Maipú (Tm)

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Para los valores de momento obtenidos y un factor de reducción de resistencia de 2, el área de acero requerida (considerando un esfuerzo de fluencia de 2100 kg/cm2) es de 3,1 cm2/m de losa. El área de acero que posee la piscina es 3,2 cm2/m. Se comprueba que el diseño existente satisface los requisitos de refuerzo para momento positivo.

La losa no posee refuerzo para momento negativo. En base a lo anterior, se calcula el momento de agrietamiento del hormigón, para el cual ocurre la fisura del hormigón. La tensión de agrietamiento se calcula de:

𝑓𝑟 = 1,6 √𝑓𝑐′ = 25 [kg/cm2]

Luego, el momento de agrietamiento, con un factor de seguridad Ω = 2,0 se calcula como:

𝑀𝑐𝑟 =𝑓𝑟ℎ2

6 × 2= 0,80 [Tm] (𝑶𝑲)

La resistencia al corte, proporcionada por el hormigón, resulta:

𝑉𝑛

Ω= 0,53√250 × 100 ×

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2= 6,0 [T] (𝑶𝑲)

6. CONCLUSIONES DEL INFORME DE DIAGNÓSTICO

Las conclusiones del informe realizado a partir del estudio de antecedentes y campaña geotécnica, de acuerdo a los objetivos planteados, son las siguientes:

Se ha recopilado los antecedentes existentes, tanto físicos como testimoniales. Esto ha servido para ir acotando las razones porque se ha producido el vaciamiento de la piscina, generando las dudas respecto de su seguridad y estabilidad. En este sentido, las filtraciones de la piscina, se producen en menor medida por la unión central entre las dos etapas de construcción de la piscina, pero en mayor medida por la falla en el sellado de un antiguo desagüe que el personal de mantenimiento municipal ha encontrado.

Se ha efectuado un levantamiento de la situación actual de la piscina, efectuándose sin contratiempo todos los estudios comprometidos, que nos sirvieron para ejecutar los análisis que entregaron el resultado de los comportamientos de la estructura.

Se ha ejecutado los análisis correspondientes a determinar el comportamiento de la estructura. La topografía del lugar se ha capturado en base a fotoaerogrametría de baja altura, utilizando un dron. Esta topografía permite georeferenciar el proyecto, obtener la ubicación de calicatas, obtener los taludes circundantes a la piscina, hacia la biblioteca, para ejecutar el estudio de estabilidad del conjunto, obtener distancias, etc. La mecánica de suelos ha permitido validar el estudio existente, obtener la resistencia y características del terreno junto con detectar la presencia de agua en el subsuelo. Las prospecciones geofísicas han permitido detectar presencia de agua bajo la piscina y descartar la presencia de socavación bajo la piscina.

Del análisis de todos los datos, podemos concluir que la situación general de la piscina, es buena, con lo que no existe riesgo de falla por socavamiento. La situación relativa al grado de saturación del suelo en los alrededores de la piscina, por principio de horizontalidad, se puede extrapolar con tal de estimar lo que ocurre bajo esta. Si bien la saturación es importante, no supone riesgo de estabilidad para la estructura existente, tanto para la condición actual como llena. Se verifica además que el talud hacia la biblioteca

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es estable. Con las prospecciones en la piscina, se ha verificado los espesores de la losa de la piscina, se ha determinado la cantidad de armadura y se ha confirmado visualmente que el estado del acero y el hormigón son buenos y no se encuentran dañados ni disminuidos. También con la modelación del conjunto piscina-terreno en condición vacía, llena y bajo sismo en la condición más desfavorable, se confirma que las tensiones más perjudiciales son resistidas, con seguridad, por el terreno en el estado en que se encuentra. Finalmente, con el análisis estructural, se ha modelado la losa y muros de la piscina y se ha verificado su estructura. En general, la cuantía de armadura que posee la piscina es baja para resistir sin agrietamiento en fase I, la armadura es suficiente para resistir sin fallar. No obstante lo anterior, existen puntos singulares de unión entre losa y muro, con altas tensiones, que no sabemos que armadura posee, por lo tanto no podemos validar. Sin embargo, no existen evidencias que estos sectores hayan presentado problemas en la vida de la estructura, por tanto suponemos que posee la armadura adecuada. Para verificar con mayor seguridad esta situación habría que hacer mayor cantidad de prospecciones como parte de otro estudio.

La solución provisoria recomendada para poner en uso la piscina, lo antes posible, es factible, puesto que no existe riesgo de socavación y creemos detectada la mayor razón de perdida de agua de la piscina. En base a lo anterior, previo a la apertura de la piscina al público se recomienda la reparación de las grietas existentes en el paño central de la losa y en las juntas con los muros perimetrales mediante la aplicación de un parche de poliurea o membrana asfáltica. Además, se debe reparar las prospecciones de acuerdo a la ficha entregada con anterioridad (incorporada en el Anexo 3 de este informe), llenar la piscina y hacer mediciones de infiltración in situ, revisando la disminución de su nivel de agua en un tiempo de 12 h corridas. Se recomiendan valores de recarga menores a los 6 l/min, asociado a pérdidas por evaporación y grietas menores.

La solución definitiva contempla el refuerzo de la zona de unión entre las dos etapas de construcción de la piscina detectadas y la impermeabilización total de la piscina, de modo de suplir la deficiencia de armadura que evita el agrietamiento. La solución de impermeabilización, se refiere a un revestimiento total de fibra de vidrio o una membrana liquida de poliurea o similar. En general, es recomendable reducir la profundidad de la piscina en el sector más profundo. Así se logra homogeneizar las cargas sobre el terreno y reducir las solicitaciones y posibles asentamientos. Para esto, se puede disponer una losa de hormigón armado en el sector más profundo, y ampliarla a toda la piscina, generando una zona subterránea donde se podrían instalar los filtros que permitirían ahorrar gran cantidad de agua y una caldera que podría ampliar el uso de la piscina a todo el año con un adecuado cobertizo en segunda etapa.

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ANEXO 1: ESTRATIGRAFÍA Y FOTOGRAFÍAS CALICATAS

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ANEXO 2: ESTUDIO GEOFÍSICO DE TOMOGRAFÍA DE RESISTIVIDAD Y SÍSMICA MASW-2D, TRV GEOFÍSICA

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1.- INTRODUCCION

A solicitud de SIGA Ingeniería S.A., TRV Geofísica SpA. realizó un estudio geofísico de Tomografía de Resistividad y Sísmica MASW-2D en los bordes de la Piscina de la Municipalidad de Maipú, ubicada en el centro (Parque Municipal) de la Ciudad de Maipú, Región Metropolitana. La próxima figura muestra la ubicación del área de estudio.

Figura de Ubicación del área de estudio.

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1.1.- Objetivos La piscina de la Municipalidad de Maipú, debido a la presencia de grietas en sus paredes y piso perdió parte de su agua. Los objetivos de este trabajo fueron:

Con Tomografía de Resistividad, en los bordes de la piscina, investigar la existencia de cavidades vacías o rellenas y determinar los lugares sub superficie por donde escurrió el agua.

Inicialmente con sísmica MASW el objetivo era determinar, en los bordes de la piscina, un perfil de las Velocidades de las Ondas de Corte (Vs) versus profundidad (modelos 1D). Vs, es uno de los parámetros esenciales en la determinación de la calidad del suelo. El primer día de la adquisición de datos y en terreno con el cliente, se decidió reemplazar dicho ensayo por la adquisición de datos de sísmica que permitiera la confección de una sección 2D de Vs versus profundidad, en vez de un modelo 1D de las mismas variables.

El trabajo de adquisición de datos, tanto de Resistividad como de MASW, se realizó entre el 14 y el 17 de enero de 2017. Con Tomografía Resistividad se registraron 6 líneas (1w, 2w, 1n, 1e, 1s y 2s), mientras que con Sísmica MASW se registraron 2 líneas (1w y 1s).

En la tabla siguiente se presenta el detalle de las líneas registradas.

Tabla Nº 1, Detalle de las líneas estudiadas con Tomografía de Resistividad y MASW

En la próxima figura: Ubicación de Líneas, se presenta la ubicación de todas las líneas estudiadas en este trabajo.

Tomografia de Resistividad

Lineas Est. Inicial Est. Final Fecha de adquisicion

1s 1 72 14.ene.17

1w 1 72 14.ene.17

1n 1 72 15.ene.17

2s 1 72 15.ene.17

1e 1 72 16.ene.17

2w 1 72 17.ene.17

Sismica MASW

1w 1 72 16.ene.17

1s 1 72 16.ene.17

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Tanto las secciones 2D de Tomografía de Resistividad como las secciones 2D de MASW se presentan a escala 1:125, en este informe se presentan ajustadas al tamaño de hoja carta. En el Anexo Nº1, se incluyen la figura de ubicación y la figura de Ubicación de líneas Los datos digitales tanto de la adquisición como los producidos en el procesamiento se entregan en un CD-ROM.

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2.- TRABAJO DE CAMPO De un modo general, no tuvimos problemas para aplicar el método geofísico de Tomografía de Resistividad. 2.1.- Topografía En esta oportunidad, TRV Geofísica SpA también efectuó el replanteo de las líneas. Las coordenadas fueron determinadas con la ayuda de un sistema de GPS diferencial de doble frecuencia marca Trimble. Se emplearon dos receptores de GPS modelo R6 los cuales tienen incorporados los sistemas GPS y GLONASS. Todos los datos fueron adquiridos en el sistema UTM, Datum WGS84, zona 19S. En el Anexo N°2 se presentan un listado con los valores de las coordenadas y cotas para cada estaca de cada línea. Se utilizó como Base de GPS de Referencia la base de Geocom, Geocomgps (distribuidor

en Chile de Trimble). 2.2.- Tomografía de Resistividad Para la ejecución de un estudio de Tomografía de Resistividad utilizando el arreglo dipolo-dipolo es necesario inyectar al subsuelo una corriente (I) en un dipolo (dipolo de corriente) y registrar la caída de potencial en otro dipolo distante del primero (dipolo de potencial). La resistividad del medio es proporcional a la razón entre el voltaje y la corriente (K*V/I). Este procedimiento, con el equipo utilizado, permite medir simultáneamente hasta diez valores de la caída de potencial debido a cada dipolo de corriente. En total se registraron 6 líneas. La separación entre los electrodos fue de 1.0 metro, se midieron 27 niveles de profundidad y el período de tiempo utilizado en la inyección de corriente para efectuar la adquisición de los datos fue de 0,5 segundos. En Tomografía de Resistividad el mismo instrumento es transmisor y receptor a la vez. El Cable es un cable especial de 50 conductores. Cada par de electrodos puede ser de corriente (transmisor) o de potencial (Receptor). La secuencia de adquisición de datos se crea en un computador y se traspasa al instrumento. Una vez probados los electrodos, la adquisición de los datos se realiza en forma automática.

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2.2.1.- Instrumentos Los equipos geofísicos utilizados en este estudio fueron los siguientes:

1 Transmisor / Receptor SYSCAL-PRO-72, Marca IRIS (Francia).

Cable eléctrico multiconductor

2 baterías de 12 Volts

Radios de comunicación portátiles.

Computador tipo Notebook.

1 GPS navegador marca Garmin, modelo Etrex.

Como electrodos utilizamos estacas de acero inoxidable enterradas en el suelo y regadas con abundante agua. 2.3.- Sísmica MASW Para registrar datos con sísmica MASW (Multichannel Analisys Spectral Wave) es necesario, en el terreno, instalar un sismógrafo conectado con un gran número de geófonos, en nuestro caso 24 geófonos, y registrar las ondas símicas generadas con una fuente sísmica. Es este trabajo se utilizó golpes de martillo como fuente sísmica. La curva espectral y el modelo 1D de Vs versus profundidad, obtenida con los datos, se asigna en las coordenadas del centro del tendido de geófonos (geophone spread). La siguiente figura muestra el arreglo de geófonos empleado en este trabajo. En esta figura, con puntos del color azul se han representado los geófonos y con un punto de color rojo el lugar donde se generaron las ondas sísmicas (disparo).

Cada “disparo” genera un archivo de datos donde quedan registrados los distintos tiempos (uno para cada geófono) del pulso sísmico que se demora en recorrer la distancia desde el punto de disparo hasta el sensor. Este archivo tiene extensión .dat y tiene el formato SEG-2 (SEG=Society of Exploration Geophysicist).

2.3.1.- Instrumentos Los equipos geofísicos utilizados en este estudio fueron los siguientes:

1 sismógrafo Geometrics, modelo Geode de 24 canales.

24 geófonos Geometrics de frecuencia natural 4.5 Hz.

1 disparador Geometrics modelo HVB-1B.

1 cable multiconductor con conexiones para geófonos cada 5 metros.

1 computador tipo NoteBook utilizado como sistema de adquisición de datos.

1 batería de 12 Volts para energizar el sismógrafo y el computador.

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2.4.- Nakamura (HVSR) El registro de los datos, para obtener el Periodo Fundamental utilizando el Método de Nakamura [T0] (Frecuencia Fundamental [f0]), se realizó con un sismógrafo unicanal con geófonos tri axiales. Se registraron datos en el extremo SW del parque de la Piscina de Maipú y también en la estaca 30 de la línea 1W. En cada punto de medición, registramos más de dos (2) horas de registro. Los datos quedaron registrados en formato SAF (Sesame Ascii Format). 2.4.1.- Instrumentos

1 Sismógrafo SARA (Italia), Modelo SR04

1 GPS conectado al sismógrafo

3 geófonos de 4.5 Hz, ubicados ortogonalmente

1 Computador tipo NoteBook, que se utilizó como sistema de adquisición de datos.

1 batería de 12 Volts

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3.- PROCESAMIENTO DE DATOS Tanto para el análisis preliminar y control de calidad de los datos como para la presentación final, se utilizó el software de Geosoft Oasis Montaj, versión 7.5. En la reducción y procesamiento de los datos se utilizó un software desarrollado por TRV Geofísica SpA. 3.1.- Topografía Al final de cada jornada de trabajo, los datos registrados en los receptores de GPS son transferidos al computador vía una interface serial USB. Las coordenadas UTM y cotas son determinadas utilizando los datos registrados en los receptores de GPS (Base y Móvil) y el uso del software Trimble business Center, versión 2.50. Los datos de las coordenadas Este, Norte y Cota están referidas al datum WGS84, Sistema UTM y Zona 19S

3.2.- Tomografía de Resistividad

Los datos registrados en el campo fueron transferidos desde el receptor (SYSCAL-PRO-

72) al computador mediante el uso de una interface serial USB y el software PROSYS II de IRIS. Estos datos dan origen a los archivos linea.bin. Posteriormente, los archivos .bin son convertidos a caracteres ASCII y formateados en columnas (archivos .DAT) para dejarlos compatibles con el software Oasis Montaj.

3.2.1.- Modelamiento de datos 2D

Para obtener los modelos 2D de resistividad se utilizó la variable ResCalc. Los modelos 2D fueron obtenidos sin ninguna preferencia de inclinación, esto es, no fue dada preferencia por la horizontalidad o verticalidad de los cuerpos esperados. Las seudo secciones de resistividad fueron interpretadas (modeladas) con el software Res2DInv de Loke. El algoritmo utilizado por este software emplea el método de elementos finitos en dos dimensiones, incorpora la topografía en el modelamiento de los datos de Resistividad. El proceso de inversión de datos es un proceso interactivo semi-automático. Este software utiliza los datos RAW de la resistividad, siendo en este caso ResCalc y los datos de la topografía (estación y cota). Después de varias iteraciones se obtienen los resultados que son los datos sintéticos, también llamados datos calculados o teóricos, y los modelos 2D de resistividad.

La pseudosección sintética (o teórica, o calculada de la resistividad) es exactamente una pseudosección calculada a partir de los datos del modelo y que debe ser comparada con la pseudosección RAW (datos medidos), ambas pseudosecciones (RAW y Calculada) deben ser lo más semejante posible. Solamente entonces aceptamos los modelos obtenidos.

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Cuando las pseudosecciones calculadas y RAW no se asemejan, los modelos no son aceptados, siendo necesario modificar los parámetros que generaron los modelos hasta obtener pseudosecciones RAW-calculadas lo más semejante posible. 3.3.- Sísmica MASW 2D 3.3.1.- Gráficos de dispersión Por cada registro de datos (24 trazas, uno por cada geófono) se construye un gráfico de dispersión. Esto es, Cada registro de campo multicanal se descompone, a través de la Transformada de Fourier (FFT), en componente de frecuencia individual para luego normalizar la amplitud de cada componente. En este espacio, frecuencia número de onda (f-k) se procede a dibujar todas las posibles velocidades en un gráfico, donde el eje X son las frecuencias y el eje Y es Vs. La próxima figura corresponde al gráfico de dispersión obtenido para el registro 10 de la línea 1W.

Figura 3.3.1. Gráfico de Dispersión, registro 10, Línea 1W

3.3.2.- Extracción de las curvas de dispersión Una vez obtenido el Gráfico de Dispersión se procede a extraer la curva de dispersión (valores de frecuencia y velocidades de corte). Para ello, se traza una curva por los lugares donde la energía es máxima, en el Gráfico de Dispersión corresponde a la zona pintada de color rojo a negro. En la próxima figura se ha trazado (y extraído) la curva de dispersión del registro 10 de la línea 1W.

Figura 3.3.2. Gráfico de Dispersión + Curva de Dispersión, registro 10 línea 1W.

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3.3.3.- Sección 2D de Vs La velocidad de fase de las ondas de Rayleigh de un modelo de capas es una función de la frecuencia y de cuatro (4) grupos de propiedades de la tierra: Vp, Vs, densidad y el espesor de cada capa. El análisis de la matriz jacobiana da una medida de la sensibilidad de las propiedades de las diferentes capas del subsuelo (Xia J., et al,1999). La velocidad de las ondas de corte (Vs) y el espesor de cada capa tienen una influencia dominante en una curva de dispersión para frecuencias mayores a 5.0 Hz. Entonces, con una técnica iterativa (Inversión) se obtiene el modelo 1D de Vs versus profundidad. A partir de los modelos 1D confeccionamos las secciones de la Velocidad de las ondas de Corte, como la que se muestra en la próxima figura, modelo 2D de Vs/Profundidad de la línea 1W.

Figura 3.3.3.- Modelo 2D de Vs/profundidad. Línea 1W

3.4.- Nakamura

Se utilizó un software proporcionado por el fabricante de los equipos y también el software

Geopsy (Geopsy org, Francia) para procesar los datos registrados en terreno (vibraciones

naturales o micro temblores) para dos componentes horizontales y para una componente

vertical.

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Tanto en la adquisición de los datos como en la determinación del Periodo Fundamental

del suelo (Nakamura) [TO] seguimos las recomendaciones de SESAME (Site Effects

asseSment Using AMbient Excitations).

Para calcular HVSR (Horizontal / Vertical Spectral Ratio), inicialmente calculamos los Espectros

de Potencia (Fourier) de las series horizontales y de la vertical Registradas. Se utilizó 30

segundos como ancho de ventana de tiempo. Posteriormente se divide una magnitud

horizontal por la magnitud vertical (H/V). Lo mismo, para la otra magnitud horizontal. Para

obtener H/V o Periodo Fundamental de Nakamura, se procede a promediar ambos

resultados. Utilizamos las mejores 22 ventanas de tiempo para Obtener T0.

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4.- PRESENTACION DE LA INFORMACION

4.1.- Ubicación de las líneas.

En el Anexo N°1, se presenta la figura “Ubicación Líneas” que contiene todas las líneas

estudiadas en este trabajo.

4.2.- Modelos 2D de Resistividad

Los datos de los modelos 2D de resistividad los hemos representados como secciones. Las figuras las hemos enumerado usando la silaba pm (Piscina de Maipú), seguido de un guion “-“, seguido de la silaba “tr” (Tomografía de Resistividad) y seguido del número de la Línea. Por ejemplo, en la figura pm-tr-1W se presentan los datos del modelo 2D de resistividad de la línea 1W. Las figuras que contienen los modelos 2D de Resistividad fueron confeccionadas a la escala 1:125. La tabla de colores utilizada para la representación de las secciones de los modelos 2D fue escogida siguiendo una escala de distribución logarítmica. De acuerdo con esta escala, los sectores conductores (baja resistividad=sedimentos saturados con agua) están pintados en tonos del color azul y los de alta resistividad en tonos del color rojo. Esta escala de colores fue construida considerando los valores mínimo y máximo de todos los valores de todas las líneas de los modelos 2D. Así, los valores y colores en las secciones de todas las líneas son los mismos, facilitando con ello su comparación. 4.3.- Modelos 2D de Vs A partir de los modelos 1D de Vs confeccionamos una sección 2D de Vs. Las figuras las hemos enumerado usando la silaba pm (Piscina de Maipú), seguido de un guion “-“, seguido de la silaba “masw” (Sísmica MASW) y seguido del número de la Línea. Por ejemplo, en la figura pm-masw-1W se presentan los datos del modelo 2D de Vs versus Profundidad de la línea 1W. La tabla de colores utilizada para la representación de las secciones 2D de Vs fue escogida siguiendo una escala de distribución lineal. De acuerdo con esta escala, los sectores que presentan valores bajos de Vs están pintados en tonos del color azul y los de altos de Vs en tonos del color rojo. Esta escala de colores fue construida considerando los valores mínimo y máximo de todos los valores de todas las líneas de los modelos 2D. Así, los valores y colores en las secciones de todas las líneas son los mismos, facilitando con ello su comparación.

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4.4.- Nakamura

Para cada sitio estudiado se presenta un gráfico en que el eje X corresponde a las

frecuencias en Hertz y el eje Y a la amplitud de la razón H/V. En estos gráficos, las

distintas curvas de diversos colores son las series de tiempos (H/V) para cada ventana de

tiempo utilizada. Las curvas de color negro con trazos segmentados corresponden a las

desviaciones estándares del peak máximo. La curva de color negro, de un solo trazo

sólido, corresponde al promedio de las curvas H/V y es en esta curva donde se determina

el Periodo Fundamental.

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5.- ANALISIS DE LA INFORMACION

Al momento de escribir este informe no tuvimos información geológica existente. Por tal razón, el análisis de la información se realizó desde el punto de vista geofísico y los resultados y conclusiones deben ser confrontadas con la información anteriormente señalada. La resistividad eléctrica de un material describe la dificultad que encuentra la corriente a su paso por él. Entonces, los valores de resistividad dependen del tipo de material (suelo,

sedimentos, rocas, etc.), de su resistencia eléctrica, de su temperatura, de saturación de agua, etc. y en base al valor de la resistividad se pueden discriminar los materiales. Si un material facilita el paso de la corriente hablamos de un material conductor y su valor de resistividad será bajo. Por el contrario, si el material contiene partículas que impiden el paso de la corriente (sílice, cuarzo, azufre, madera, etc.) hablamos de materiales resistivos y estos materiales presentan altos valores de resistividad. Por ejemplo, en el suelo sedimentario con poca compactación podemos encontrar valores de resistividad entorno a los 100-150 [Ohm*m] y en las rocas intrusivas (granitos) con alto contenido de sílice/cuarzo presentan valores mayores a 3.000 [Ohm*m]. El material predominante en la composición del suelo donde se ubica la Piscina de la Municipalidad de Maipú corresponde a unos pocos centímetros de suelo vegetal (menor

que 50 Cm.) y principalmente Pumacita o Pomacita altamente meteorizada y alterada. Hemos comprobado que los valores de Resistividad varían de acuerdo al contenido de agua de este suelo. Así:

Cuando este material (Pomacita) se encuentra húmedo y/o saturado con agua presenta valores de Resistividad menores a 50 [Ohm*m].

Cuando se encuentra húmedo y/o con bajo contenido de agua, los valores de Resistividad varían entre 50 y 100 [Ohm*m] y

Cuando este material se encuentra seco y/o con muy bajo contenido de agua, presenta valores de Resistividad mayores a 100 [Ohm*m].

Por otro lado, los valores de las Velocidades de las Ondas de Corte de los primeros 5 metros de suelo corresponde a valores menores a 290 [m/seg]. Y como era de esperar, los valores crecen con la profundidad hasta los 400 [m/seg]. 5.1.- Líneas en el sector Oeste (W) de la Piscina. En este sector, registramos 2 líneas con Tomografía de Resistividad, una línea con Sísmica MASW y datos para la determinación del Periodo Fundamental del Suelo. En el análisis de la información para este sector utilizaremos el modelo 2D de Resistividad de la línea 2W y el modelo de 2D de Vs.

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La próxima figura corresponde al modelo 2D de Resistividad (figura pm-tr-2W). En esta figura los valores de las estaciones crecen desde el Sur hacia el Norte.

En este sector también registramos datos con Sísmica MASW. La próxima figura (figura

pm-masw-1W), corresponde al modelo 2D de Vs. Podemos observar que en los primeros 5 metros de profundidad los valores de la Velocidad de las Ondas de Corte son menores a 290 [m/seg], Estos valores bajos se asocian bien con el suelo húmedo. Normalmente cuando la Pomacita se encuentra seca el valor de Vs asociado a ella, es del orden de los 450 [m/seg].

Valores bajos (<290 [m/seg]) de la Velocidad de las Ondas de Corte. Estos valores lo hemos asociado al suelo húmedo y/o saturado con agua.

Pomacita húmeda/seca (promedio). Valores de Vs entorno a los 330 [m/seg]

Suelo (pomacita) húmeda y saturada con agua

Sectores donde el suelo se encuentra seco o con bajo contenido de agua

Valores normales de la Pomacita en la comuna de Maipú, 450 [m/seg]

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Analizando los resultados de Resistividad de las dos líneas registradas en este sector (1w

y 2w), notamos que el suelo saturado con agua detectado en la línea 1W (estaciones 18 a

38) está desplazado hacia el Norte en la línea 2W (estaciones 32-52). 5.2.- Línea en el sector Norte (N) de la Piscina. En este sector se registró una línea con Tomografía de Resistividad. La próxima figura (figura pm-tr-1N) muestra el modelo 2D de Resistividad. El número de las estaciones aumenta desde el Oeste hacia el Este. En los primeros 2 metros de suelo, los valores de Resistividad son menores a 50 [Ohm*m] y al igual que en las líneas del sector W estos se han interpretados como suelo húmedo y/o saturado con agua. Esto lo encontramos normal, pues en los días en que se realizó este estudio, en el parque de la piscina habían instalados varios juegos infantiles que consistían en pequeños toboganes que llegaban a una piscina. El uso intensivo de estos juegos provoca gran pérdida de agua, la que se infiltra en el subsuelo y llega a los 2 metros de profundidad.

Valores de Resistividad menores a 50 [Ohm*m]. Se ha interpretado como suelo muy húmedo y/o saturado con agua.

Pomacita seca, valores de Resistividad entre 100-200 [Ohm*m].

Pomacita saturada con agua

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5.3.- Línea en el sector Este (E) de la Piscina. En este sector se ubican los camarines de la piscina. En este sector registramos la línea 1E. La próxima figura (figura pm-tr-1E) muestra una distribución de los valores de resistividad concordantes con los encontrados en las líneas de los sectores Oeste y Norte.

5.4.- Líneas en el sector Sur (S) de la Piscina. En este sector registramos dos líneas con Tomografía de Resistividad y una con Sísmica MASW. Los resultados tanto de la Tomografía como de MASW son consistentes y concordantes con los obtenidos para los otros tres sectores analizados. Hemos utilizado el modelo 2D de Resistividad obtenido para línea 2S para mostrar los resultados de este sector. En la próxima figura (figura pm-tr-1S) hemos detectado dos sectores con sedimentos saturados por agua y en el sector central hemos registrados valores altos de resistividad, los que hemos asociado a la respuesta de la pomacita seca al método de Resistividad.

Valores de Resistividad menores a 50 Ohm*m. Suelo húmedo y/o saturado con agua de riego del césped

Valores de Resistividad mayores a 100 [Ohm*m]. Suelo seco y/o con bajo contenido de agua.

Valores de Resistividad menores a 50 [Ohm*m]. Suelo saturado con agua

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En este sector los sedimentos húmedos y/o saturados con agua detectados en la línea 2S están levemente desplazados hacia el Este en relación a los detectados en la línea 1S. En este sector también se registró con sísmica MASW la línea 1s. La próxima figura corresponde al modelo 2d de Vs (figura, pm-masw-1S).

Sedimentos saturados con agua. Valores

de Resistividad menores a 50 Ohm*m

Suelo seco. Valores de Resistividad

mayores a 100 Ohm*m

Valores de Vs de la Pomacita seca

Valores de Vs de la Pomacita Saturada con agua

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6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

No tuvimos problemas para aplicar el método de exploración geo eléctrica de Tomografía de Resistividad utilizando la configuración electródica dipolo-dipolo. La presencia de juegos infantiles (toboganes y piscinas) durante el registro de datos nos favoreció, pues la abundante agua de los rebalses genera un suelo con baja resistencia a la inyección de la corriente.

El método sísmico de MASW 2D requiere una extensión extra de terreno en los extremos de las líneas. Recordemos que el resultado de la medida realizada con cada “disparo” es asignada al centro del tendido de geófonos. Esta es la razón porque las secciones de Vs son de menores dimensiones en comparación a las de Resistividad. En el extremo Sur de la línea 1W hay una reja y hacia abajo un paseo peatonal. En el extremo Este de la línea 1S se encuentran las instalaciones de la administración del parque, los camarines, etc.

En el modelo 2D de Vs obtenido para línea 1S hemos detectados un sector donde los valores de Vs no son crecientes (estaciones 15 a la 30). La presencia de un suelo saturado con agua genera estos bajos valores de Vs. Si este estudio fuese para determinar Vs30 según el Decreto Supremo N°61 del MINVU, la recomendación, de acuerdo al Decreto, sería la realización de un sondaje de a lo menos 30 metros de profundidad y allí determinar el perfil de los valores de Vs versus Profundidad.

De acuerdo a información recopilada en nuestra estadía en el Parque donde se ubica la Piscina de la Municipalidad de Maipú, el agua llegó hasta un edificio que se ubica en el lado NW de la piscina y también hasta la Biblioteca Municipal, lado Sur.

Uno de los objetivos de este trabajo era la detección de cavidades vacías que pudieran haber sido generadas por el escurrimiento del agua de la piscina. De acuerdo a los resultados obtenidos NO hemos detectado tales cavidades. Los valores de Resistividad en un terreno donde hay una cavidad vacía (llena de aire) son muy altos en relaciones a los valores del medio. Tendríamos que haber medido valores de Resistividades mayores a 6000 Ohm*m, lo que no sucedió.

Otro objetivo era la detección de cavidades llenas de agua. Se interpreta una cavidad llena de aguas cuando se detectan valores bajos de Resistividad, valores entre 0.5 y 10 Ohm*m.

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La próxima figura corresponde a zoom de la parte central del modelo de Resistividad de la línea 2W (cada cuadrado son 2x2 metros).

Podemos observar que el Modelo de Resistividad muestra una gran área donde los valores de resistividad son < 10 Ohm*m. de acuerdo con la literatura y a casos históricos conocidos, esta área debería representar una cavidad llena de agua.

Es probable que durante el escurrimiento del agua de la piscina se hayan generado canales de a lo menos 50 cm. de sección en las direcciones indicadas anteriormente y obviamente bajo la piscina.

El valor promedio Vs de la Pomacita seca en la comuna de Maipú es de 450 m/seg. (Humire. F, 2013).

En los dos lugares donde determinamos el Periodo Fundamental (Nakamura) obtuvimos valores 0.298 y 0.309 segundos, lo que es concordante con los valores conocido en la Comuna de Maipú. (Humire. F, 2013).

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ANEXO 3: FICHA REPARACIÓN INTERVENCIÓN LOSA PISCINA MUNICIPAL DE MAIPÚ

PROCEDIMIENTO

Paso 1: Picar 10 cm en el contorno de la perforación.

Paso 2: Limpieza general sin dejar material suelto.

Paso 3: Rellenar con hormigón normal, usar sacos predosificados hasta nivel inferior de la losa de la piscina.

Paso 4: Soldar fierro cortado, debe ser fierro redondo liso de 10 mm dejando 10 cm de traslapo y soldado.

Paso 5: Aplicar puente de adherencia SIKADUR32 en la superficie de hormigón de la losa a restituir.

Paso 6: Antes que seque el SIKADUR32 agregar una mezcla de hormigón normal premezclado con los agregados de SIKA1 y SIKA INTRAPLAST de acuerdo a proporciones indicadas en el envase.

OBS: se recomienda hormigón marca Presec H-30. El refuerzo se debe colocar en ambas direcciones.

Figura 1: Esquema Procedimiento Reparación Intervenciones en Losa Piscina Maipú

Yuri Torres A.

Ingeniero Civil

FICHA DE REPARACIÓN INTERVENCIÓN LOSA PISCINA MUNICIPAL DE MAIPÚ

Fecha: 26/01/2017