Análisis geotécnico hidrológico y patología estructural previo a

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle 
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
2020 
Análisis geotécnico, hidrológico y patología estructural previo a la Análisis geotécnico, hidrológico y patología estructural previo a la 
construcción de puente en guadua ubicado en la finca Las Juntas, construcción de puente en guadua ubicado en la finca Las Juntas, 
Sevilla Valle Sevilla Valle 
Neiver Ochoa Toscano 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Daniel Alejandro Hermosa Guerrero 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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estructural previo a la construcción de puente en guadua ubicado en la finca Las Juntas, Sevilla Valle. 
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ANÁLISIS GEOTÉCNICO, HIDROLÓGICO Y PATOLOGÍA ESTRUCTURAL PREVIO A 
LA CONSTRUCCIÓN DE PUENTE EN GUADUA UBICADO EN LA FINCA LAS JUNTAS, 
SEVILLA VALLE. 
 
 
 
 
 
 
 
NEIVER OCHOA TOSCANO 
DANIEL ALEJANDRO HERMOSA GUERRERO 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROOGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2020 
Análisis geotécnico, hidrológico y patología estructural previo a la construcción de puente en 
guadua ubicado en la finca Las Juntas, Sevilla Valle. 
 
 
 
 
 
 
 
Neiver Ochoa Toscano 
Daniel Alejandro Hermosa Guerrero 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito para optar por el título de Ingeniero Civil. 
 
 
 
 
Director temático: 
Ing. Edgar Alexander Padilla González 
 
 
 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de Ingeniería 
Programa de Ingeniería Civil 
Bogotá D.C. 
2020 
Agradecimientos 
 
Los autores expresan su agradecimiento a: 
La Universidad de La Salle por la oportunidad que nos brindaron y el apoyo en nuestro 
proceso de aprendizaje. 
A cada uno de los ingenieros que nos acompañaron en esta etapa, aportando a nuestra 
formación tanto profesional y como ser humanos. 
 A nuestro director de tesis Edgar Alexander Padilla Gonzales, por guiarnos, orientarnos y 
aportarnos su experiencia para el desarrollo de este proyecto. 
 A la empresa oportunidad de mejora (ODM) por el otorgamiento de subsidios que 
facilitaron la realización de este trabajo. 
 A los ingenieros Eduardo Borja, Nayibe Cala y al director de laboratorio Luis Borja por el 
tiempo y sus conocimientos para la realización de los ensayos, tanto en campo como en el 
laboratorio de suelos de la Universidad de La Salle. 
 
 
Dedicatoria 
 
A Dios, por guiar mi camino, por brindarme salud, paciencia y sabiduría para poder llegar a 
cumplir mis sueños y metas. 
A mis padres Gregorio Hermosa y Gilma Guerrero por ser un ejemplo de constancia y 
dedicación, por ser mi motivación a diario, con su amor y sacrificio me dieron la posibilidad de 
llegar a esta instancia, les agradeceré siempre y amaré toda mi vida. 
A mi hermana Julieth Hermosa, por su continuo y afectuoso aliento, por enseñarme que la 
perseverancia y el esfuerzo son el camino para lograr objetivos. 
A mis tíos Fleider Diaz y Melba Guerrero por su amor incondicional, por su apoyo, por sus 
cuidados y por brindarme confianza y esperanza 
A mi tía Margoth Hermosa, por aconsejarme y apoyarme en los momentos de dificultad. 
Finalmente, a mí Familia quienes han estado incondicionalmente, este logro es también de 
ellos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Daniel Alejandro Hermosa Guerrero. 
 
Dedicatoria 
 
Al creador de todas las cosas, por darme siempre fuerza en los momentos más difíciles, por 
nunca abandonarme y no dejarme caer, con la mayor humildad dedico primeramente este trabajo 
a Dios. 
A mi madre Alix Toscano, por educarme con buenos valores, por apoyarme en cada una de 
mis decisiones, por enseñarme el verdadero amor y a luchar siempre por muy difíciles que sean 
las circunstancias. 
A mi padre Pedro Ochoa, por darme la vida y que a pesar de no estar conmigo desde mis 5 
años, me cuida y me guía en cada paso desde el cielo. 
A mi hermano Willinton Ochoa por siempre estar junto a mí brindándome su apoyo 
incondicional y velando por suplir mis necesidades. 
A mis demás hermanos y familia en general, por apoyarme incondicionalmente y darme 
fuerza en los momentos de dificultad. 
Finalmente, a mis amigos y compañeros, por cumplir conmigo este objetivo, por ayudarme, 
apoyarme y brindarme de sus conocimientos haciendo de ésta una de las mejores experiencias 
de mi vida. 
 
 
 
Neiver Ochoa Toscano 
Tabla de contenido 
Introducción .................................................................................................................................. 10 
Planteamiento del problema .......................................................................................................... 11 
Objetivos ....................................................................................................................................... 12 
Objetivo General ....................................................................................................................... 12 
Objetivos específicos ................................................................................................................ 12 
Metodología .................................................................................................................................. 13 
Ubicación del proyecto ................................................................................................................. 14 
Estudio topográfico ....................................................................................................................... 15 
Recopilación de información ........................................................................................................ 19 
Geología de la zona ............................................................................................................... 19 
Resultados y Análisis de resultados .............................................................................................. 27 
Análisis Hidrológico ................................................................................................................. 27 
Modelo digital del terreno ..................................................................................................... 27 
Delimitación de la cuenca ..................................................................................................... 29 
Cálculo del caudal final de la cuenca .................................................................................... 30 
Altura de flujo del río ............................................................................................................ 42 
Exploración Geotécnica ............................................................................................................ 48 
Ensayos de laboratorio ..........................................................................................................50 
Nivel freático ........................................................................................................................ 52 
Características geotécnicas del subsuelo .............................................................................. 52 
Perfiles estratigráficos ........................................................................................................... 56 
Capacidad Portante ............................................................................................................... 65 
Capacidad de carga del suelo (Metodología de Terzaghi) .................................................... 70 
Asentamientos ....................................................................................................................... 73 
Erosión y socavación ............................................................................................................ 78 
Patología estructural.................................................................................................................. 80 
Descripción de los estribos ................................................................................................... 81 
Ensayo de esclerometría ....................................................................................................... 84 
Ensayo de Ferroscan ............................................................................................................. 87 
Conclusiones ................................................................................................................................. 89 
Bibliografía ................................................................................................................................... 92 
Anexos .......................................................................................................................................... 94 
 
Contenido de ilustraciones 
 
Ilustración 1. Ubicación del proyecto. Fuente: Elaboración Propia. ............................................ 14 
Ilustración 2. Perfil longitudinal del río Totoró (Longitud 100 metros). Fuente: ODM 
CONSTRUCCIONES SAS (2019). .............................................................................................. 15 
Ilustración 3. Perfiles transversales del río Totoró. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS 
(2019). ........................................................................................................................................... 16 
Ilustración 4. Plano en planta de los estribos. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS (2019) 17 
Ilustración 5. Plano en perfil de los estribos. Las alturas se presentan en cotas. Fuente: ODM 
CONSTRUCCIONES SAS (2019) ............................................................................................... 17 
Ilustración 6. Plano altimétrico general con curvas de nivel. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES 
SAS (2019).................................................................................................................................... 18 
Ilustración 7. Mapa de cobertura vegetal basado en el mapa de cobertura de tierras 2010-2012. 
Fuente: Elaboración propia. .......................................................................................................... 21 
Ilustración 8. Mapa de unidades cronoestratigráficas basado en el mapa geológico colombiano. 
Fuente: Elaboración propia. .......................................................................................................... 24 
Ilustración 9. Zona de estudio sobre las planchas. Fuente: IGAC (2019). ................................... 25 
Ilustración 10. Estación pluviométrica QUEBRADA NUEVA. Fuente: CVC (2019). ............... 25 
Ilustración 11. Información estación EL ALCAZAR. Fuente: CVC (2019). ............................... 26 
Ilustración 12. Información estación EL JIGUAL. Fuente: CVC (2019). .................................... 26 
Ilustración 13. Modelo 3D TIN elevation. Fuente: elaboración propia. ....................................... 28 
Ilustración 14. Modelo ráster. Fuente: Elaboración propia. .......................................................... 28 
Ilustración 15. Modelo ráster con vertientes hidrográficas. Fuente: Elaboración propia. ............ 29 
Ilustración 16. Delimitación en 3D de la cuenca. Fuente: Elaboración propia. ............................ 30 
Ilustración 17. Delimitación en 2D de la cuenca. Fuente: Elaboración propia. ............................ 30 
Ilustración 19. División de la Cuenca en 28 subcuencas. Fuente: elaboración propia. ................ 31 
Ilustración 20. Cobertura vegetal para cada subcuenca. Fuente: propia. ...................................... 35 
Ilustración 21. Polígonos de Thiessen para determinar las áreas de influencia. ........................... 39 
Ilustración 22. Esquema para determinar el perímetro mojado de la sección. ............................. 43 
Ilustración 23. Gráfica de área y perímetro acumulado a partir de la cota 1030.81 ..................... 45 
Ilustración 24. Altura de inundación. Parte A: Inundación con los estribos existentes. Parte B: 
Inundación con la altura necesaria de prolongar en los estribos. Fuente: propia. ........................ 46 
Ilustración 25. Ubicación de los sondeos en la zona de estudio. Fuente: Elaboración propia. ..... 48 
Ilustración 26. Horno a 110°C y muestras secas luego de 24 horas. ............................................ 50 
Ilustración 27. Muestras lavadas sobre el tamiz 200. ................................................................... 51 
Ilustración 28. Muestras en secado luego de ser lavadas. ............................................................. 51 
Ilustración 29. Esquipo y material usado para el desarrollo del ensayo. ...................................... 52 
Ilustración 30. Perfil estratigráfico para el sondeo 1. Fuente: Elaboración propia. ...................... 56 
Ilustración 31. Perfil estratigráfico para el sondeo 2. Fuente: Elaboración propia. ...................... 57 
Ilustración 32. Perfil estratigráfico para el sondeo 3. Fuente: Elaboración propia. ...................... 58 
Ilustración 33. Perfil estratigráfico para el sondeo 4. Fuente: Elaboración propia. ...................... 59 
Ilustración 34. Resumen de los perfiles estratigráficos realizados. .............................................. 60 
Ilustración 35. Sondeos 1 y 2, estribo derecho aguas abajo del río. Fuente: Elaboración propia. 61 
Ilustración 36. Sondeos 3 y 4, estribo derecho aguas abajo del río. Fuente: Elaboración propia. 62 
Ilustración 37. Perfil estratigráfico promedio. Fuente: Elaboración propia. ................................. 63 
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Ilustración 38. Dimensiones del estribo derecho. (Visto aguas abajo). Fuente: ODM 
CONSTRUCCIONES SAS. ......................................................................................................... 64 
Ilustración 39. Dimensiones del estribo izquierdo. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS. . 65 
Ilustración 40. Esfuerzos efectivos vs cortante. Fuente: Elaboración propia. .............................. 69 
Ilustración 41. Dimensiones en planta de la cimentación. ............................................................ 71 
Ilustración 42. Gráfica para determinar el valor de α partiendo de L/B. Fuente: (Braja M, D. 
2001). ............................................................................................................................................ 77 
Ilustración 43. No hay presencia de procesos erosivos.................................................................78 
Ilustración 44. Cimentación del estribo. No hay socavación. ....................................................... 79 
Ilustración 45. Ubicación de aletas acorde a curso del rio ............................................................ 80 
Ilustración 46. Dimensiones estribo derecho. ............................................................................... 81 
Ilustración 47. Evidencia toma de medidas en campo .................................................................. 82 
Ilustración 48. Dimensiones estribo izquierdo.............................................................................. 82 
Ilustración 49. Cotas del espejo del agua y los estribos existentes. .............................................. 83 
Ilustración 50. Detalles estribo derecho en perfil. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS. ... 83 
Ilustración 51. Detalles estribo izquierdo en perfil. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS. 83 
Ilustración 52. Especificaciones técnicas del esclerómetro utilizado. .......................................... 84 
Ilustración 53. Evidencia ensayo de esclerometría en campo....................................................... 85 
Ilustración 54. Equipo utilizado para el ensayo de Ferroscan. Fuente: Hilti (2019) .................... 87 
Ilustración 55. Ficha técnica del equipo utilizado. Fuente: Hilti (2019). ..................................... 88 
Ilustración 56. Ensayo de Ferroscan en campo. Fuente: propia. .................................................. 88 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Contenido de tablas 
 
Tabla 1. Área de cada una de las subcuencas en m2. .................................................................... 32 
Tabla 2. Pendiente de cada una de las subcuencas. ...................................................................... 33 
Tabla 3. Coeficientes de escorrentía para ser usados en el método racional. ............................... 34 
Tabla 4. Coeficientes de escorrentía. ............................................................................................ 35 
Tabla 5. Área en m2 de cobertura vegetal para cada subcuenca. ................................................. 36 
Tabla 6. Coeficiente de escorrentía para cada una de las subcuencas. ......................................... 37 
Tabla 7. Longitud de cada una de las subcuencas. ....................................................................... 38 
Tabla 8. Áreas de influencia de las estaciones sobre cada subcuenca. ......................................... 40 
Tabla 9. Intensidad para cada una de las subcuencas. .................................................................. 41 
Tabla 10. Caudal para cada una de las subcuencas. ...................................................................... 42 
Tabla 11. Coeficiente de Manning para cada zona de cauce del río. ............................................ 43 
Tabla 12. Perímetro y área acumulados cada 5cm. ....................................................................... 44 
Tabla 13.Detalle Localización de los sondeos en campo. ............................................................ 49 
Tabla 14. Profundidades máximas alcanzadas en cada sondeo. ................................................... 49 
Tabla 15. Propiedades físicas de las muestras para el sondeo 1. .................................................. 53 
Tabla 16. Propiedades físicas de las muestras para el sondeo 3. .................................................. 54 
Tabla 17. Propiedades físicas de las muestras para el sondeo 4. .................................................. 54 
Tabla 18. Propiedades físicas de las muestras para el sondeo 2. .................................................. 55 
Tabla 19. Perfil estratigráfico para el sondeo 1. ........................................................................... 56 
Tabla 20. Perfil estratigráfico para el sondeo 2. ........................................................................... 57 
Tabla 21. Perfil estratigráfico para el sondeo 3. ........................................................................... 58 
Tabla 22. Perfil estratigráfico para el sondeo 4. ........................................................................... 59 
Tabla 23. Perfil estratigráfico promedio para los sondeos 1 y 3. .................................................. 62 
Tabla 24. Variación de corrección por energía. ............................................................................ 67 
Tabla 25. Valores de N para el cálculo de capacidad portante. .................................................... 68 
Tabla 26. Resumen de cálculos desde el esfuerzo efectivo vertical hasta cortante. ..................... 69 
Tabla 27. Tabla resumen de los datos necesarios para el cálculo de la capacidad portante por 
Terzaghi. ....................................................................................................................................... 71 
Tabla 28. Factores de capacidad de carga. .................................................................................... 72 
Tabla 29. Carga admisible de los estribos. ................................................................................... 72 
Tabla 30. Datos para el cálculo del asentamiento inmediato. Fuente: Elaboración propia. ......... 74 
Tabla 31. Valores orientativos de Nspt y módulo de elasticidad de suelos. Fuente: (Braja M, D. 
2001). ............................................................................................................................................ 75 
Tabla 32. Valor de Nspt promedio. ............................................................................................... 75 
Tabla 33. Valor de módulo de elasticidad. ................................................................................... 75 
Tabla 34. Asentamientos elásticos. ............................................................................................... 76 
Tabla 35. Asentamientos elásticos tomando α. ............................................................................. 77 
Tabla 36. Asentamientos elásticos tomando αprom. ....................................................................... 77 
Tabla 37. Tabla utilizada para interpretación de los datos del esclerómetro. ............................... 86 
 
 
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Introducción 
 
Todas las obras de arquitectura e ingeniería, sin excepción; tienen por finalidad última generar 
un albergue o protección, seguridad y comodidad tanto a seres humanos como animales, 
alimentos o materiales, la pre factibilidad es el pilar que permite el desarrollo óptimo de una obra 
de infraestructura. 
El desarrollo de estructuras que facilitan la movilidad de la población influye de manera 
significativa en la calidad de vida de las personas de una comunidad. En este caso; la población 
de Sevilla, Valle del Cauca; requiere la construcción de un puente para su transporte hacia 
diferentes zonas del municipio. Este puente ha sido solicitado por mucho tiempo; pero las 
administraciones no se han dado a la tarea de invertir en la necesidad de la población o han 
dejado las tareas inconclusas; como es el caso del lugar en el cual se busca ejecutar el proyecto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Planteamiento del problema 
 
En el desarrollo del proyecto se busca determinar las características hidrológicas y 
geotécnicas del lugar para establecer los alcances y/o limitaciones que puede llegara tener la 
construcción del puente; así como el estudio patológico de los estribos ya existentes. 
Son dos estribos en concreto sobre los extremos del río; de los cuales se desconoce 
información constructiva y estructural, por ende, es necesario realizar ensayos de patología para 
el aprovechamiento de los mismos. Estos estribos, construidos de forma artesanal por la 
población aledaña a la zona de estudio, sostenían un tráiler de tracto mula sobre los mismos que 
funcionaba como superficie de rodadura, pero que fue arrasado por la creciente del río que 
llevaba consigo restos de material arbóreo y roca. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivos 
 
Objetivo General 
 
Realizar el análisis geotécnico, hidrológico de la zona de construcción del puente en guadua 
ubicado en la finca Las Juntas; Sevilla Valle del Cauca; además del análisis patológico de los 
estribos ya existentes. 
Objetivos específicos 
 
Realizar el análisis geotécnico mediante la toma de muestras en campo; para la posterior 
realización de los ensayos de caracterización del suelo. 
Calcular los caudales máximos del río Totoró en la finca Las Juntas mediante los cuales se 
obtiene la información necesaria para determinar la elevación a la que se deberá diseñar el 
puente. 
 Realizar el análisis patológico de los estribos ya existentes en la zona, para su 
aprovechamiento en la construcción; determinando su resistencia mediante ensayos de 
esclerometría y la ubicación del refuerzo interior mediante el ensayo de ferroscan. 
 
 
 
 
 
 
Metodología 
 
Para el desarrollo de la metodología; primero se recolectan, seleccionan y analizan diferentes 
fuentes que permitan una mejor comprensión de las características de la zona donde se busca 
realizar la construcción, tales como las suministradas por el Instituto Geográfico Agustín 
Codazzi (IGAC) y el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (Ideam). 
De acuerdo con la información recopilada, se calcula el coeficiente de escorrentía, 
seguidamente un modelo digital de terreno que permita obtener parámetros generales de la 
cuenca, como el área, su longitud y pendiente. Se determina entonces la curva de intensidad, 
duración y frecuencia (IDF), posteriormente se delimita la cuenca hidrográfica del rio mediante 
el software ArcGIS con el propósito de obtener el tiempo de concentración, seguidamente se 
calcula la intensidad de la lluvia, finalmente con los datos recopilados se obtienen los caudales 
máximos por el método racional, de esta manera se determina la altura recomendada para la 
construcción del puente en guadua. 
 
Posteriormente se busca conocer en detalle el perfil estratigráfico del material aflorante en la 
zona, para esto, se realizan 4 sondeos con una profundidad entre 4 y 5.5 metros, obteniendo 
muestras inalteradas para la descripción estratigráfica del depósito. Las muestras obtenidas de las 
perforaciones se llevan al laboratorio para los respectivos análisis. Por último, se realiza el perfil 
estratigráfico promedio de la zona, la georreferenciación de cada punto de sondeo y la capacidad 
de soporte del suelo. 
 
En cuanto a la patología, se busca establecer las características estructurales de los estribos 
existentes a los extremos del río mediante ensayos de esclerometría y Ferroscan, estos ensayos se 
realizaron también en la visita de campo, con el fin de obtener la resistencia del concreto y la 
distribución del acero de refuerzo al interior de los estribos. 
 
Por último, se presentan los resultados y las conclusiones que ayuden en la construcción y 
ejecución de la obra. En ella se establecen los valores de capacidad de soporte del suelo, 
materiales encontrados en la zona, altura a la que debería diseñarse el puente y la resistencia a la 
compresión de los estribos existentes. 
Ubicación del proyecto 
 
El proyecto se encuentra ubicado en la finca Las Juntas del municipio de Sevilla – Valle del 
Cauca, sobre el río Totoró. 
 
Ilustración 1. Ubicación del proyecto. Fuente: Elaboración Propia. 
Estudio topográfico 
 
El análisis topográfico de la zona de estudio es presentado por la empresa ODM 
CONSTRUCCIONES SAS mediante el cual se procede a realizar los diferentes cálculos para la 
obtención de los parámetros necesarios para estudio de suelos e hidrológico. 
En el estudio topográfico se presenta el perfil longitudinal y los perfiles transversales del río 
Totoró aguas arriba y aguas debajo de los estribos ya existentes en la ubicación; se presenta un 
perfil longitudinal de 100 metros; del cual se derivan 22 perfiles transversales elaborados cada 10 
metros para los primeros 40 metros de longitud; cada 2 metros entre los 40 y 70 metros de 
longitud y cada 10 metros de los 70 a los 100 metros de longitud. Los perfiles elaborados cada 2 
metros son los que se encuentran en la ubicación de los estribos. En la ilustración 2 se presenta el 
perfil longitudinal y en la ilustración 3 los perfiles transversales del río. 
 
Ilustración 2. Perfil longitudinal del río Totoró (Longitud 100 metros). Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS (2019). 
 
Ilustración 3. Perfiles transversales del río Totoró. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS (2019). 
 
Las dimensiones de los estribos de concreto ya existentes en el sitio de estudio se presentan en 
la ilustración 4 y 5; además de esto se presenta un plano altimétrico general del sitio con sus 
respectivas curvas de nivel cada 50 centímetros y detalles en la ilustración 6. 
 
Ilustración 4. Plano en planta de los estribos. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS (2019) 
 
 
Ilustración 5. Plano en perfil de los estribos. Las alturas se presentan en cotas. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS 
(2019) 
 
Ilustración 6. Plano altimétrico general con curvas de nivel. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS (2019) 
Recopilación de información 
Geología de la zona 
Por su ubicación geográfica, el territorio municipal es configurado por diversos tipos de 
relieve, entre los que figuran depósitos aluviales, relieves colinados y montañosos, hasta peri 
glaciares y glaciales heredados que indican condiciones climáticas diferentes a los actuales. La 
cabecera municipal se encuentra sobre un altiplano cruzado por la quebrada San José y rodeado 
por montañas de laderas asimétricas e irregulares. En cuanto a las pendientes, predominan los 
rangos entre el 0 y el 30% en la parte central y parte norte, rangos entre el 30 y el 100% 
sobresalen en los sectores occidental, nororiental y áreas de influencia de los drenajes 
principales. (POT, 2015, 13). 
En el municipio afloran rocas que van desde el Paleozoico hasta el Cuaternario. Las primeras 
corresponden a rocas metamórficas como esquistos y anfibolitas (complejos Cajamarca y 
Arquía); como rocas mesozoicas se tienen basaltos, andesitas (complejo Quebradagrande y 
formación Amaime) y sedimentitas del terciario (formaciones Cinta de Piedra, Pobreza y La 
Paila); finalmente, los depósitos cuaternarios consistentes en rellenos aluviales y terrazas 
recientes de los drenajes actuales. Dichas rocas han sido afectadas por fallas muy importantes en 
la evolución tectónica del sector occidental del país. Existe un sistema definido por superficies 
de falla con rumbo N 20°- 30° E y ocasionalmente fallas aisladas con rumbo N 45 – 70° E, 
pertenecientes al sistema de Romeral que ponen en contacto diferentes unidades geológicas, 
como la falla Cauca – Almaguer, falla Silvia – Pijao, falla de San Jerónimo, falla Sevilla, falla de 
Alejandría y la falla Quebrada Nueva. Sobre la presencia de fallas geológicas en la cabecera 
municipal se tienen apreciaciones encontradas en diferentes estudios de geología regional; sin 
embargo, no existen estudios con el suficiente detalle para definir trayectoria y potencialidad 
sismogénica, ni siquiera su actividad cuaternaria. La formación La Paila, al occidente del 
municipio, presenta una serie de anticlinales y sinclinales apretados con ejesde dirección NNE – 
SSW; sobresaliendo el sinclinal de Nutibara y el anticlinal del Pival. (POT,2015,15) 
Según el estudio realizado por la CVC en 2011 en el casco urbano del municipio de Sevilla, 
localizado en el flanco occidental de la cordillera Central, aflora una faja amplia de rocas 
basálticas que pertenecen a la formación Amaine (Ka) compuesta de vulcanitas básicas de edad 
cretácica. En una serie de basaltos toleíticos masivos con abundantes horizontes de lavas 
almohadilladas ampliamente distribuidos al oriente del departamento del Valle del Cauca. Estas 
rocas son afectadas por varias fallas que han formado varios sistemas de diaclasas con densidad 
mayor a 5 por metro, producto de esfuerzos regionales muy intensos. La geología estructural 
regional es más compleja y las fallas de mayor importancia que afectan las rocas de la región 
correspondiente a la falla de Sevilla que de acuerdo a los estudios de Ingeominas es cubierta por 
una espesa capa de suelos residuales y otras fallas que afectan las rocas del sector como la de 
Quebrada Nueva, que pasa 3 kilómetros al occidente y las de Caicedonia y Romeral cuyos trazos 
se han definido aproximadamente a 10 y 15 kilómetros. 
A continuación, se presenta los mapas de cobertura vegetal basado en el mapa de cobertura de 
tierras 2010-2012 y el mapa de unidades cronoestratigráficas basado en el mapa geológico 
colombiano, lo anterior de acuerdo a la delimitación de cuenca del proyecto. 
 
Ilustración 7. Mapa de cobertura vegetal basado en el mapa de cobertura de tierras 2010-2012. Fuente: 
Elaboración propia. 
Como se puede observar en la Ilustración 7 la cobertura vegetal varía desde tejido urbano 
continuo hasta vegetación secundaria en transición, a continuación, se presenta una definición de 
cada uno de los tipos existentes en la cuenca del proyecto. 
Tejido urbano continuo: 
Son espacios conformados por edificaciones y los espacios adyacentes a la infraestructura 
edificada. Las edificaciones, vías y superficies cubiertas artificialmente cubren más del 80% de 
la superficie del terreno. La vegetación y el suelo desnudo representan una baja proporción del 
área del tejido urbano. La superficie de la unidad debe ser superior a 5 ha. 
Cultivos permanentes arbustivos: 
Coberturas permanentes ocupadas principalmente por cultivos de hábito arbustivo como café, 
cacao, coca o viñedos. Un arbusto es una planta perenne, con estructura de tallo leñoso, con una 
altura entre 0,5 y 5 m., fuertemente ramificado en la base y sin una copa definida (FAO; 2001). 
Pastos limpios: 
Esta cobertura comprende las tierras ocupadas por pastos limpios con un porcentaje de 
cubrimiento mayor al 70%; la realización de prácticas de manejo (limpieza, encalamiento y/o 
fertilización, etc.) y el nivel tecnológico utilizados impiden la presencia o el desarrollo de otras 
coberturas. 
Mosaico de cultivos, pastos y espacios naturales: 
Comprende las superficies del territorio ocupado principalmente por coberturas de cultivos y 
pastos en combinación con espacios naturales. En esta unidad, el patrón de distribución En esta 
unidad el patrón de distribución de las coberturas no puede ser representado individualmente, 
como parcelas con tamaño mayor a 25 hectáreas. Las áreas de cultivos y pastos ocupan entre un 
30 y un 70% de la superficie total de la unidad. 
Mosaico de pastos con espacios naturales: 
Constituida por las superficies ocupadas principalmente por coberturas de pastos en 
combinación con espacios naturales. En esta unidad, el patrón de distribución de las zonas de 
pastos y de espacios naturales no puede ser representado individualmente y las parcelas de pastos 
presentan un área menor a 25 hectáreas. Las coberturas de pastos representan entre 30 % y 70 % 
de la superficie total del mosaico. Los espacios naturales están conformados por las áreas 
ocupadas por relictos de bosque natural, arbustos y matorrales, bosque de galería y/o ripario, 
pantanos y otras áreas no intervenidas o poco transformadas y que debido a limitaciones de uso 
por sus características biofísicas permanecen en estado natural o casi natural. 
Bosque de galería y ripario: 
Se refiere a las coberturas constituidas por vegetación arbórea ubicada en las márgenes de 
cursos de agua permanentes o temporales. Este tipo de cobertura está limitada por su amplitud, 
ya que bordea los cursos de agua y los drenajes naturales. Cuando la presencia de estas franjas de 
bosques ocurre en regiones de sabanas se conoce como bosque de galería o cañadas, las otras 
franjas de bosque en cursos de agua de zonas andinas son conocidas como bosque ripario. 
Vegetación secundaria o en transición: 
Comprende aquella cobertura vegetal originada por el proceso de intervención y sucesión de 
la vegetación natural o por la destrucción de la vegetación primaria, que puede encontrarse en 
recuperación tendiendo al estado original; en otros casos presenta un aspecto y composición 
florística diferente. Se desarrollan en zonas desmontadas para diferentes usos y en áreas agrícolas 
abandonadas. (Jimenez, 2012) 
 
Ilustración 8. Mapa de unidades cronoestratigráficas basado en el mapa geológico colombiano. Fuente: 
Elaboración propia. 
De acuerdo a la ubicación obtenida, se procede a solicitar del Instituto Geográfico Agustín 
Codazzi las planchas 243IIIA y 243IIIC las cuales son las adecuadas para trabajar sobre la zona 
de estudio (Ilustración 9). 
Una vez reconocida la zona de estudio, mediante la Corporación Autónoma Regional del 
Valle del Cauca se identificaron tres estaciones de las cuales dos son pluviométricas y una 
pluviográfica. A continuación, se presenta la información básica de cada estación (Ilustración 10, 
11 y 12), en Anexos 1 se presentan los registros pluviométricos que incluyen el caudal máximo 
mensual a lo largo de los años de cada estación. 
 
Ilustración 9. Zona de estudio sobre las planchas. Fuente: IGAC (2019). 
 
 
 
Ilustración 10. Estación pluviométrica QUEBRADA NUEVA. Fuente: CVC (2019). 
 
 
Ilustración 11. Información estación EL ALCAZAR. Fuente: CVC (2019). 
 
 
Ilustración 12. Información estación EL JIGUAL. Fuente: CVC (2019). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resultados y Análisis de resultados 
 
Análisis Hidrológico 
 
Modelo digital del terreno 
Para obtener el modelo digital del terreno se siguieron estos pasos por medio del software 
AutoCAD y ArcGIS con el programa ArcMap. 
• Digitalización de las planchas obtenidas en el IGAC mediante el software AutoCAD 
donde se realiza el aislamiento de curvas de nivel y vertientes, posteriormente se hace la 
exportación al software ArcGIS en ArcMap. 
• Georreferenciación del shapefile (shp) con curvas de nivel cada 50 metros y vertientes 
según su origen correcto (oeste), en el cual los archivos de los layers en formato PDF de las 
planchas se convierten a formato shapefile en ArcGIS, ya en su respectivo origen se pueden 
trabajar de manera adecuada, debido a que, están en las coordenadas y el tamaño real. 
• Anexo de la información obtenida mediante la topográfica específica realizada in situ, 
tales como las curvas de nivel cada 0,5 metros y la respectiva ubicación tanto del de rio Totoró 
como el de los estribos. 
• Generación del modelo 3D TIN elevation (Ilustración 13) con curvas de nivel cada 50 m 
con las planchas obtenidas en el IGAC y curvas de nivel cada 0,5m obtenidas gracias a la 
topografía específica. 
 
 
Ilustración 13. Modelo 3D TIN elevation. Fuente: elaboración propia. 
• Conversión de TIN a Ráster, en el cual se transforma los datos de triangulación del 
modelo TIN a Ráster que depende sólo de pixeles con resolución dada según la elevación, en 
este caso se hizo con resolución de 1 metro (Ilustración 14). 
 
 
Ilustración 14. Modelo ráster. Fuente: Elaboración propia. 
 
Delimitación de la cuenca 
• Puesta en escena de vertientes hidrográficas de las dos planchas a modelo digital del terreno, sedespliega las formas de Shapefile de las vertientes, de todos los ríos, quebradas y riachuelos que 
conforman la topografía de las dos planchas cartográficas utilizadas sobre el modelo digital del 
terreno para visualizar la dependencia de las ramificaciones y los aportes reales al punto de 
recolección de la cuenca a delimitar. 
 
 
Ilustración 15. Modelo ráster con vertientes hidrográficas. Fuente: Elaboración propia. 
 
• Fijación de punto de desenfoque (la coordenada del lugar a donde irá el caudal) para así lograr la 
delimitación de la cuenca hidrográfica competente al punto de recolección. Se delimita conforme 
a las vertientes y a la topografía, iniciando desde el punto de recolección y abarcando hasta el 
aporte más pequeño de la vertiente más joven de la cuenca. En la Ilustración 16 y 17 se puede 
observar el resultado. 
 
 
 
 
 
Cálculo del caudal final de la cuenca 
El área total de la cuenca fue de se usará método racional, sin embargo, al tener un área que 
sobrepasa lo recomendado, es necesario dividir la cuenca en 28 subcuencas, teniendo en cuenta 
una las curvas de nivel y los ríos secundarios que desaguan en el rio principal. 
Ilustración 18. 
Ilustración 16. Delimitación en 3D de la cuenca. Fuente: Elaboración 
propia. 
Ilustración 17. Delimitación en 2D de la cuenca. Fuente: Elaboración propia. 
 
 
Ilustración 19. División de la Cuenca en 28 subcuencas. Fuente: elaboración propia. 
 
Cálculo de área y pendiente para cada subcuenca 
 
Respecto al área; es un cálculo que se realiza en ArcGIS automáticamente, se debe anexar un 
campo de propiedades double que admitirá los valores de área y se da clic derecho. en la opción 
calculate geometry se elige Área y las unidades deseadas, de tal manera que se despliegan todas 
las áreas de los polígonos en un archivo Shapefile, los resultados se presentan en la Tabla 1. 
Además, con el Ráster de la cuenca se puede generar un mapa de pendientes, con el comando 
slope o también se puede trazar una ruta de análisis 3D sobre cada subcuenca y se calcula la 
pendiente con la distancia y cambios de elevación. Los resultados se presentan en la Tabla 2. 
 
Tabla 1. Área de cada una de las subcuencas en m2. 
No. Subcuenca Área (m2) No. Subcuenca Área (m2) 
1 1522116 15 1193751 
2 640577 16 1031053 
3 644428 17 746694 
4 801307 18 993832 
5 1140231 19 1129373 
6 1108555 20 811438 
7 584633 21 1177108 
8 1125485 22 1066863 
9 1162905 23 907059 
10 1600717 24 791306 
11 1911487 25 659027 
12 2582423 26 843694 
13 1714802 27 1008222 
14 1485308 28 791692 
 
Área total 31.176.085 
 
 
 
 
 
 
Tabla 2. Pendiente de cada una de las subcuencas. 
No. Subcuenca Pendiente (%) No. Subcuenca Pendiente (%) 
1 6.93 15 14.88 
2 0.58 16 13.72 
3 0.46 17 5.08 
4 2.23 18 5.90 
5 11.39 19 6.16 
6 9.66 20 5.09 
7 4.36 21 0.45 
8 0.34 22 7.76 
9 1.04 23 7.79 
10 8.62 24 6.52 
11 14.87 25 7.63 
12 16.23 26 8.31 
13 16.86 27 0.75 
14 6.25 28 2.01 
 
p. promedio (%) 6.85 
 
Coeficiente de escorrentía 
 
De acuerdo con el mapa de cobertura vegetal presentado en la Ilustración 7, se procede a 
calcular un coeficiente de escorrentía para cada uno de tipos de cobertura; a continuación, se 
describe dicho proceso. 
Tabla 3. Coeficientes de escorrentía para ser usados en el método racional. 
 Fuente: Coeficiente de escorrentía, Chow et al. (1988) 
En la Tabla 2 se puede observar que el porcentaje promedio de la pendiente es del 6.85%. Este 
valor será utilizado para calcular el coeficiente de escorrentía de acuerdo a la Tabla 3, la cual se 
analiza teniendo en cuenta el mapa de cobertura vegetal y las definiciones del mismo. Además, 
se debe tener en cuenta que es para un periodo de retorno de 50 años, Los resultados se presentan 
en la Tabla 4. 
 
 
 
Tabla 4. Coeficientes de escorrentía. 
ITEM Descripción Ce 
Tejido urbano continuo 0.9 
Cultivos permanentes arbustivos 0.48 
Pastos limpios 0.45 
Mosaico de cultivos, pastos y espacios naturales 0.48 
Mosaico de pastos con espacios naturales 0.45 
Bosque de galería y ripario 0.43 
Vegetación secundaria o en transición 0.43 
 
El coeficiente de escorrentía varía para cada subcuenca de acuerdo al porcentaje de área de 
cobertura vegetal con el que cuenta. En la Ilustración 20 se puede observar la distribución y en la 
Tabla 6 se evidencia el área de cobertura vegetal para división. 
 
Ilustración 20. Cobertura vegetal para cada subcuenca. Fuente: propia. 
Tabla 5. Área en m2 de cobertura vegetal para cada subcuenca. 
 Área en m
2 
Subcuenca 
Tejido 
urbano 
continuo 
Cultivos 
permanentes 
arbustivos 
Pastos 
limpios 
Mosaico 
de 
cultivos, 
pastos y 
espacios 
naturales 
Mosaico 
de pastos 
con 
espacios 
naturales 
Bosque 
de 
galería y 
ripario. 
Vegetación 
secundaria 
o en 
transición 
1 0 1494169 0 27947 0 0 0 
2 0 570477 0 70100 0 0 0 
3 0 644428 0 0 0 0 0 
4 0 165427 0 635880 0 0 0 
5 0 1059687 0 80544 0 0 0 
6 0 1108555 0 0 0 0 0 
7 260828 913 0 322892 0 0 0 
8 292102 595452 0 237930 0 0 0 
9 0 1162905 0 0 0 0 0 
10 0 1600717 0 0 0 0 0 
11 0 1911487 0 0 0 0 0 
12 0 1083879 0 1233008 265536 0 0 
13 0 834058 0 872689 8055 0 0 
14 0 1485308 0 0 0 0 0 
15 0 1030092 163659 0 0 0 0 
16 0 1148 0 220940 808964 0 0 
17 0 0 169713 34685 542296 0 0 
18 0 0 0 319067 674764 0 0 
19 0 310743 0 510444 308186 0 0 
20 0 86821 0 59448 483151 0 182019 
21 0 510338 398479 0 0 0 268292 
22 0 0 269172 0 21166 0 776526 
23 0 0 191437 0 715622 0 0 
24 0 0 370148 421158 0 0 0 
25 0 0 9962 0 470460 0 178605 
26 0 0 110185 0 372408 0 361102 
27 0 0 424626 0 424626 158970 0 
28 0 0 668816 0 0 122876 0 
 
De acuerdo a la Tabla 4 y 5 se calcula el coeficiente de escorrentía para cada subcuenca 
multiplicando el área de cobertura vegetal por su respectivo coeficiente. Los resultados se 
observan en la Tabla 6. 
Tabla 6. Coeficiente de escorrentía para cada una de las subcuencas. 
Subcuenca Ce Subcuenca Ce 
1 0.48 15 0.48 
2 0.48 16 0.46 
3 0.48 17 0.45 
4 0.48 18 0.46 
5 0.48 19 0.47 
6 0.48 20 0.45 
7 0.67 21 0.46 
8 0.59 22 0.44 
9 0.48 23 0.45 
10 0.48 24 0.47 
11 0.48 25 0.44 
12 0.48 26 0.44 
13 0.48 27 0.45 
14 0.48 28 0.45 
 
Intensidad 
 
Tiempo de concentración 
Está determinado por el tiempo que tarda en llegar a la salida de la cuenca el agua que 
procede del punto hidrológicamente más alejado, el método utilizado fue el de Kirpich, a 
continuación, se presenta la ecuación. 
𝒕𝒄 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟑𝟐𝟑 ∗ (
𝑳𝟎,𝟕𝟕
𝑺𝟎,𝟑𝟖𝟓
) 
( 1) 
 
Donde L representa la longitud en metros de los cauces principales, estos datos fueron 
medidos manualmente en el software ArcGIS, los resultados se presentan en la Tabla 7. Se 
representa la pendiente del cauce principal en m/m, estos datos ya fueron calculados 
anteriormente en la Tabla 2, finalmente en la Tabla 8 se evidencian los resultados del tiempo de 
concentración en minutos, cabe resaltar que en la ecuación original el resultado entregado esta en 
horas, por lo tanto, adicionalmente fue necesario multiplicar por 60 para pasarlo a minutos. 
Tabla 7. Longitud de cada una de las subcuencas. 
No. Cuenca Longitud (m) No. Cuenca Longitud (m) 
1 2164 15 2117 
2 1036 16 1880 
3 1080 17 1968 
4 2022 18 593 
5 1010 19 812 
6 1035 20 884 
7 1537 21 1118 
8 1488 22 2385 
9 1916 23 1283 
10 1508 24 1686 
11 1345 25 655 
12 2464 26 1203 
13 2550 27 1326 
14 800 28 1122 
Subcuenca Tc (min) Subcuenca Tc (min) 
1 20 15 14.7 
2 30 16 13.8 
3 33 17 21.0 
4 29 18 7.9 
5 9 19 9.9 
6 10 20 11.3 
7 18 21 34.6 
8 48 22 20.7 
9 38 23 12.8 
10 14 24 16.9 
11 10 25 7.7 
12 16 26 11.9 
13 16 27 32.3 
14 10 28 19.5 
 
 
Curvas IDF (intensidad, duración y frecuencia) 
 
Ilustración 21. Polígonos de Thiessen para determinar las áreas de influencia. 
De acuerdo a las 2 estaciones pluviométricas y la estación pluviográfica se realiza el método 
de interpolaciónsimple: polígonos de Thiessen para saber a qué área de la cuenca influye cada 
estación como se observa en la Ilustración 20. 
Para obtener las curvas IDF de la cuenca se usaron las hojas de cálculo del ingeniero civil 
Jordi Oliveras Ferret, las cuales están basadas en la distribución de Gumbel. Para esto solo fue 
necesario contar con la información de las precipitaciones máximas mensuales, en anexos 2 se 
pueden observar las curvas IDF. 
Cálculo de intensidad 
En la Tabla 9 se muestran las áreas de influencia de las estaciones sobre cada una de las 
subcuencas las cuales fueron medidas en el software ArcGIS. 
Tabla 8. Áreas de influencia de las estaciones sobre cada subcuenca. 
 
Área (m2) 
Subcuenca Estación 1 Estación 2 Estación 3 
1 0 0 1522116 
2 0 0 640577 
3 0 0 644428 
4 0 0 801307 
5 0 0 1140231 
6 0 0 1108555 
7 0 0 584633 
8 0 0 1125485 
9 0 0 1162905 
10 0 0 1600717 
11 0 0 1911487 
12 0 0 2582423 
13 0 0 1714802 
14 0 0 1485308 
15 69091 0 1058617 
16 0 0 1031053 
17 0 29494 773222 
18 0 0 993832 
19 0 0 1129373 
20 129308 0 1113964 
21 23795 40149 743572 
22 900470 0 149255 
23 0 456926 440052 
24 0 355492 235447 
25 0 576294 72953 
26 0 843694 0 
27 0 1008222 0 
28 0 791692 0 
 
Según el gráfico de las curvas IDF, se debe ubicar el valor del tiempo de concentración en el 
eje x para cada subcuenca, seguidamente teniendo en cuenta que es para un periodo de retorno de 
50 años, se cortará con la curva en el eje y; el valor obtenido será la intensidad para el respectivo 
tiempo de concentración. 
Debido a que en algunas subcuencas hay influencia de más de una estación, para obtener la 
intensidad es necesario multiplicar el área de influencia de cada estación por la intensidad 
correspondiente y finalmente, dividir el resultado entre el área total de la subcuenca. En la Tabla 
10 se evidencian los resultados obtenidos. 
Tabla 9. Intensidad para cada una de las subcuencas. 
Subcuenca Intensidad (mm/h) Subcuenca Intensidad (mm/h) 
1 38 15 51 
2 30 16 48 
3 28 17 39 
4 30 18 68 
5 62 19 59 
6 59 20 64 
7 40 21 30 
8 22 22 89 
9 26 23 84 
10 48 24 76 
11 58 25 149 
12 44 26 122 
13 44 27 66 
14 60 28 90 
 
 
Aplicación del método racional para el cálculo de caudales 
Finalmente tenido en cuenta las Tablas 1, 6 y 10 se procede a aplicar la siguiente ecuación del 
método racional. 
𝑸 = (
𝑪 ∗ 𝑰 ∗ 𝑨
𝟑𝟔𝟎
) 
 
( 2) 
 
 
Donde Q corresponde al caudal en m3/s. C corresponde al coeficiente de escorrentía, 
corresponde a la intensidad en mm/por último, A corresponde al área de la subcuenca en Ha. 
Debido a que el área se encuentra en m2 se divide sobre 1000 para convertir las unidades a 
Ha. Los resultados de los caudales para cada subcuenca se observan en la Tabla 11. 
Tabla 10. Caudal para cada una de las subcuencas. 
Subcuenca Caudal (m3/s) Subcuenca Caudal (m3/s) 
1 7.8 15 7.6 
2 2.6 16 6.3 
3 2.4 17 3.9 
4 3.2 18 8.7 
5 9.4 19 8.8 
6 8.7 20 9.9 
7 4.4 21 3.1 
8 4.1 22 11.4 
9 4.0 23 9.4 
10 10.2 24 5.8 
11 14.7 25 12.0 
12 15.1 26 12.6 
13 10.0 27 8.2 
14 11.9 28 8.8 
 
Finalmente, el caudal total máximo para un periodo de 50 años de la cuenta es la sumatoria de 
los caudales de las subcuencas el cual corresponde a 224.8 m3/s. 
Altura de flujo del río 
Para la determinación de la altura del flujo en la ubicación de los estribos, se utiliza la teoría 
de flujo de Manning, para ello debemos en primer lugar determinar la pendiente del terreno, que 
según la topografía realizada para el sitio en específico y medida mediante la herramienta 
geoespacial de Ráster para modelo digital del terreno en ArcMap se calculó en 2%. 
En segunda medida se fijan coeficientes de rugosidad de Manning para cada una de las 
secciones perimetrales, que son divididas en 4 zonas: La zona actual del cauce con flujo real de 
agua, la zona actual del cauce sin flujo de agua, las paredes de los estribos de concreto y la zona 
fuera del cauce ocupada por matorrales y en la cual no hay flujo a menos que se presente una 
lluvia fuerte que eleve la altura de la lámina de agua sobre los estribos. Dependiendo de la 
longitud que se encuentre en flujo se hace una ponderación de los coeficientes de rugosidad para 
obtener un coeficiente promedio a utilizar en el cálculo de caudal. 
Tabla 11. Coeficiente de Manning para cada zona de cauce del río. 
Descripción N 
Zona de gravas en cauce 0,028 
Zona de vegetación en cauce 0,030 
Zona de concreto 0,017 
Zona de vegetación fuera de cauce 0,080 
 
Y según el supuesto de inundación por encima de los estribos actuales, se hace el cálculo 
preliminar para determinar el área, perímetro húmedo y coeficiente ponderado de rugosidad 
hasta la cota 1030,81 msnm, que representara una constante en el cálculo final de la altura de 
inundación. 
 
Ilustración 22. Esquema para determinar el perímetro mojado de la sección. 
 
𝐴 = 42.21 𝑚2 
𝑃 = 1.652 𝑚 + 8.753 𝑚 + 8.233 𝑚 + 3,263 𝑚 = 21.90 𝑚 
𝑐 =
1.652 𝑚 ∙ 0.017 + 8.753 𝑚 ∙ 0.030 + 8.233 𝑚 ∙ 0.028 + 3,263 𝑚 ∙ 0.017
21.901 𝑚
= 0.026 
Ahora se genera una función para la dependencia de la acumulación de área y perímetro de 
vegetación fuera de cauce según la altura desde la cota 1030,81 msnm, midiendo estos 
parámetros para diferentes alturas con variaciones de 5 cm de altura. Cabe resaltar que el 
perímetro acumulado de la función corresponde completamente a la zona de vegetación fuera del 
cauce del rio y tendrá el mismo valor de coeficiente de rugosidad de Manning. 
Tabla 12. Perímetro y área acumulados cada 5cm. 
h(m) Pa (m) Aa (m2) 
0,05 14,243 0,908 
0,1 15,682 1,849 
0,15 17,117 3,156 
0,2 18,988 4,953 
0,25 20,694 6,839 
0,3 22,188 8,805 
0,35 23,561 10,842 
0,4 24,937 13,250 
0,45 25,937 15,873 
0,5 26,380 18,711 
0,55 27,390 21,764 
0,6 29,261 25,032 
0,65 31,132 28,515 
0,7 32,838 32,212 
0,75 34,332 36,124 
0,8 35,705 40,251 
0,85 37,081 44,593 
0,9 39,081 49,150 
0,95 39,524 53,922 
1 40,534 58,909 
1,05 42,405 64,110 
1,1 44,276 69,526 
1,15 45,982 75,157 
1,2 47,476 81,003 
1,25 48,849 87,064 
1,3 50,225 93,340 
1,35 53,225 99,831 
1,4 53,668 106,536 
 
 
Ilustración 23. Gráfica de área y perímetro acumulado a partir de la cota 1030.81 
 
𝑃 = 2,0909 ℎ2 + 25,746 ℎ + 13,562 
 
( 3) 
 
𝑨 = 42,881 ℎ2 + 16,08 ℎ − 0,0409 
 
( 4) 
 
Ahora se presenta una ecuación en la que las funciones anteriores permiten calcular 
por medio de iteración un valor de altura (h) con el caudal obtenido en el análisis 
hidrológico de la cuenca. 
𝑸 =
𝐴 ∙ 𝑅2/3 ∙ 𝑆1/2
𝑛
 
 
( 5) 
 
 
 
A = 42,881 h2 + 16,08 h - 0,0409
P = 2,0909 h2 + 25,746 h + 13,562
0
10
20
30
40
50
60
0
20
40
60
80
100
120
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5
P
e
ri
m
e
tr
o
 h
u
m
e
d
o
 (
m
)
A
re
a 
(m
2
)
Altura a partir de 1030,81 msnm (m)
Aa (m2) Pa (m)
Polinómica (Aa (m2)) Polinómica (Pa (m))
 
224.8 
𝑚3
𝑠
=
(42.207 𝑚2 + (42.881 ℎ2 + 16.08 ℎ − 0.0409)) ∙ (
42.207 𝑚2 + (42.881 ℎ2 + 16.08 ℎ − 0.0409)
21.901 𝑚 + (2.0909 ℎ2 + 25.746 ℎ + 13.562)
)
2/3
∙ 0.021/2
0.026 ∙ 21.901 𝑚 + 0.08 ∙ (2.0909 ℎ2 + 25.746 ℎ + 13.562)
21.901 𝑚 + (2.0909 ℎ2 + 25.746 ℎ + 13.562)
 
𝒉 = 𝟎, 𝟕𝟏 𝒎 
Culminada la iteración, se determina una altura de 0,71 metros arriba del estribo, lo que 
significa que la inundación estaría al nivel de 1031,52 msnm como se muestra en la Ilustración 
24 parte A. En la ilustración 24 parte B se muestra la altura a la que deberían quedar los estribos 
con un borde libre de aproximadamente 0,48 cm y con el nivel de inundación en 1031,52 msnm. 
 
Ilustración 24. Altura de inundación. Parte A: Inundación con los estribos existentes. Parte B: Inundación con la altura 
necesaria de prolongar en los estribos. Fuente: propia. 
Parte A 
Parte B 
Es de resaltar que, aunque la inundación teórica es determinada en esta altura, se debe tener en 
cuenta un borde libre del flujo a la parte más baja de laestructura del puente que se va a 
construir, este borde libre es recomendable fijarlo entre 40 y 50 centímetros, por lo que la cota 
mínima de la estructura a manera de recomendación debe estar en 1032 msnm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración Geotécnica 
 
En la zona de estudio correspondiente a la finca Las Juntas del municipio de Sevilla - Valle 
del Cauca se llevaron a cabo los siguientes sondeos caracterizados y referenciados a 
continuación. 
 
Ilustración 25. Ubicación de los sondeos en la zona de estudio. Fuente: Elaboración propia. 
 
 
 
 
 
 
Tabla 13.Detalle Localización de los sondeos en campo. 
 
Con el fin de explorar adecuadamente el subsuelo del sitio del proyecto, evaluar sus 
propiedades y parámetros geotécnicos y estudiar su variabilidad tanto en profundidad como en 
extensión se ejecutaron un total de cuatro (4) sondeos exploratorios con equipo de perforación, 
distribuidos como se muestra en la Ilustración 25. 
En la siguiente tabla se indican las profundidades máximas alcanzadas en cada sondeo 
exploratorio: 
Tabla 14. Profundidades máximas alcanzadas en cada sondeo. 
EXPLORACIÓN PROF. MÁXIMA ALCANZADA (m) 
S-1 4,5 
S-2 4,5 
S-3 5,5 
S-4 5,5 
 
Durante el avance de cada exploración se identificaron visualmente los suelos encontrados, se 
tomaron muestras representativas con el recobro simultáneo de muestras inalteradas del tubo 
Shelby, Finalmente se tomaron muestras alteradas e inalteradas para inspección visual y para 
enviar al laboratorio para ensayos de límites de consistencia, granulometría y humedad natural, 
En el Anexo 3 – Perfiles estratigráficos, se presentan los perfiles de perforación de las 
exploraciones S-1, S-2, S-3 y S-4 respectivamente. 
Ensayos de laboratorio 
Al laboratorio de la Universidad de La Salle ingresaron muestras de cuatro (4) sondeos que se 
sometieron a una detallada inspección visual con el fin de confrontar las descripciones realizadas 
por el personal en campo y elegir las muestras representativas para realizar sobre ellas los 
ensayos rutinarios de humedad natural y clasificación (límites de consistencia y granulometría 
por tamizado). En el Anexo 2 se muestran los gráficos de columnas estratigráficas o perfiles con 
su respectiva localización y descripción del material, la posición del nivel. Los ensayos 
realizados son los siguientes: 
• Humedad natural (Norma INV-E-122) 
Se tomaron para cada uno de los apiques las muestras de suelo, las cuales fueron colocadas en 
bolsas de polietileno herméticamente selladas y convenientemente identificadas. En la siguiente 
ilustración se presentan algunos detalles del ensayo. 
 
 Ilustración 26. Horno a 110°C y muestras secas luego de 24 horas. 
 
 • Granulometrías (Norma INV- E-123) 
 Para realizar el laboratorio respectivo se tomó como base una serie de tamices normalizados 
(1”, ¾”, ½”, 3/8”, N°4, N°10, 20, 40, 60, 80, 100, 200) mediante los cuales se determina la 
distribución porcentual de los tamaños de los materiales constitutivos del suelo de fundación. Es 
de anotar que la fracción fina (pasa 200) se halló lavando el material sobre el tamiz N°200. En la 
Ilustración 27 y 28 se presentan algunos detalles del ensayo. 
 
Ilustración 27. Muestras lavadas sobre el tamiz 200. 
 
Ilustración 28. Muestras en secado luego de ser lavadas. 
• Límites de consistencia (INV- E–123) (INV- E–126) 
 Son los diferentes ensayos que se realizan en la fracción fina de los suelos (pasa 40) y tienen 
como fin conocer las características de resistencia y consistencia, y sus valores de humedad son 
necesarios para la clasificación de los suelos finos y su comportamiento estructural. En la 
siguiente ilustración se muestran algunos detalles del procedimiento en el laboratorio para 
desarrollar el ensayo. 
 
Ilustración 29. Esquipo y material usado para el desarrollo del ensayo. 
 
Nivel freático 
El proyecto está localizado sobre el río Totoró, no se encontró presencia de nivel freático en 
ninguno de los 4 sondeos realizados. 
Características geotécnicas del subsuelo 
A partir de la investigación de campo y los resultados de los ensayos de laboratorio se 
establecieron las siguientes propiedades físicas del suelo para cada sondeo realizado. 
Propiedades físicas de los suelos 
En la exploración realizada se encontraron los materiales que se describen en las Tablas 15, 
16, 17 y 18; para cada uno de los sondeos respectivamente, los cuales fueron verificados 
mediante los ensayos de laboratorio. Se presentan también algunas características físicas como la 
humedad y los límites de consistencia. Las características físicas mencionadas en la descripción 
corresponden a datos identificados principalmente mediante inspección visual. 
Tabla 15. Propiedades físicas de las muestras para el sondeo 1. 
 
 
MUESTRA DESCRIPCIÓN HUMEDAD (%)
LÍMITE LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE PLÁSTICO 
(%)
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Sondeo 1
Arena color gris con tonalidades de café 
oscuro, presencia de algunas gravas de 
tamaños pequeños al revisar su textura, 
humedad media debido a las filtraciones 
del agua del río.
30,1 NL NP
16,32
Arcilla color beige, de humedad baja y 
consistencia firme. Arcillas inorganicas de 
plasticidad baja a media.
13,9 44,6
Tabla 16. Propiedades físicas de las muestras para el sondeo 3. 
 
Tabla 17. Propiedades físicas de las muestras para el sondeo 4. 
 
 
MUESTRA DESCRIPCIÓN HUMEDAD (%)
LÍMITE LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE PLÁSTICO 
(%)
23,8 NL NP
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Sondeo 3
Arena gris, humedad alta, con precencia de 
gravas de tamaños pequeños, consistencia 
firme. Arenas bien gradadas con pocos 
finos.
51,5 22,1
Arcilla color beige con vetas grices, 
humedad baja , consistencia firme. Arcillas 
inorganicas de plasticidad baja a media.
12,2
MUESTRA DESCRIPCIÓN HUMEDAD (%)
LÍMITE LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE PLÁSTICO 
(%)
26,3 29,4 17,11
Gravas limosas de color café con humedad 
media y consistencia blanda. Mezclas mal 
gradadas de grava arena y limo.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Sondeo 4
Tabla 18. Propiedades físicas de las muestras para el sondeo 2. 
 
En los ensayos de perforación en campo no fue posible extraer muestras inalteradas de los 
estratos más profundos debido a que el material aflorante se encontraba suelto y la cuchara del 
equipo de perforación no podía recuperar dichas muestras. Las características de los estratos 
junto con los perfiles estratigráficos se presentan más adelante. 
 
 
 
 
 
MUESTRA DESCRIPCIÓN HUMEDAD (%)
LÍMITE LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE PLÁSTICO 
(%)
NL NP
27,7 18,6
Arena color beige con vetas grises, 
humedad baja, consistencia firme. Arenas 
arcillosas, mezclas mal gradadas.
8,8
Gravas limosas de color café, mezclas mal 
gradadas de grava arena y limo. Presencia 
de roca ígnea y metamórfica de humedad 
media.
20,4
Sondeo 2
Perfiles estratigráficos 
En las siguientes tablas se presentan lo perfiles estratigráficos para cada uno de los sondeos 
realizados en campo mediante ensayos de SPT. Se muestra además la clasificación U.S.C.S de 
los suelos encontrados. 
Tabla 19. Perfil estratigráfico para el sondeo 1. 
 
 
Ilustración 30. Perfil estratigráfico para el sondeo 1. Fuente: Elaboración propia. 
PROF.
(m)
HERRAMIENTA MUESTRA DESCRIPCIÓN
CLASIFICACIÓN 
U.S.C.S.
HUMEDAD 
(%)
LÍMITE 
LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE 
PLÁSTICO 
(%)
I.P (%)
PASA 200 
(%)
N (SPT)
0,0
40-30-45
20-25-39
25-32-38
0,20
5,50 44,6 16,3 28,3 72,38SPT 2
Arcillas inorganicas de 
plasticidad baja a media
CL 13,9
PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Sondeo 1
Manual 1
Arena limosa, mezlcas de 
arena y limo mal gradadas
SM 30,1 NL NP 22,21
Tabla 20. Perfil estratigráfico para el sondeo 2. 
 
 
Ilustración 31. Perfil estratigráfico para el sondeo 2. Fuente: Elaboración propia. 
PROF.
(m)
HERRAMIENTA MUESTRA DESCRIPCIÓN
CLASIFICACIÓN 
U.S.C.S.
HUMEDAD 
(%)
LÍMITE 
LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE 
PLÁSTICO 
(%)
I.P (%)
PASA 200 
(%)
N (SPT)0,0
Manual
SPT 19-32-42
20-28-37
21-32-39
20-30-45
22-33-38
19-37-39
SPT
SPT
5,50
3,00
2,50
Arcilla con humedad baja, 
consistencia firme
Arenas arcillosas, 
mezclas mal gradadas
Gravas limosas, mezclas 
mal gradadas de grava 
arena y limo
3
2
1
10,4
8,8
20,4
CL
SC
GW
17,4
NP
18,6
NL
43,9
27,7
70,4
4,76
47,85
26,6
9,1
0,10
PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Sondeo 2
Manual Capa vegetal
Tabla 21. Perfil estratigráfico para el sondeo 3. 
 
 
Ilustración 32. Perfil estratigráfico para el sondeo 3. Fuente: Elaboración propia. 
PROF.
(m)
HERRAMIENTA MUESTRA DESCRIPCIÓN
CLASIFICACIÓN 
U.S.C.S.
HUMEDAD 
(%)
LÍMITE 
LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE 
PLÁSTICO 
(%)
I.P (%)
PASA 200 
(%)
N (SPT)
0,0
17-35-40
20-36-39
22-37-42
PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Sondeo 3
Manual 1
Arenas limosas mal 
gradadas con pocos finos
SP-SM 23,8 NL NP 9,84 17-25-350,80
4,50 51,5SPT 2
Arcillas inorganicas de 
plasticidad baja a media
22,1 29,5 74,2CL 12,2
Tabla 22. Perfil estratigráfico para el sondeo 4. 
 
 
Ilustración 33. Perfil estratigráfico para el sondeo 4. Fuente: Elaboración propia. 
 
PROF.
(m)
HERRAMIENTA MUESTRA DESCRIPCIÓN
CLASIFICACIÓN 
U.S.C.S.
HUMEDAD 
(%)
LÍMITE 
LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE 
PLÁSTICO 
(%)
I.P (%)
PASA 200 
(%)
N (SPT)
0,0
9-17-18
10-13-16
12.34
Manual1,10 1
Gravas limosas, mezclas 
mal gradadas de grava 
arena y limo
GP-GM 26,3
PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Sondeo 4
0,15 Manual Capa vegetal
18-17-29
10-15-21
12,3 34,7 14,7 20 71,424,50 SPT 3
Arcilla inorgánica de 
plasticidad baja a media
CL
29,4 17,1 12,3 20,78
2,50 SPT 2
Arenas arcillosas, 
mezclas de arena y limo 
mal gradadas
SM 22,5 NL NP
En la Ilustración 34 se presenta un resumen de los perfiles estratigráficos realizados en campo, 
además de una ubicación de los mismos (Ilustración 35 y 36) en los estribos con una 
aproximación horizontal. De acuerdo a esto, se presenta por último un perfil promedio entre los 
dos estribos utilizando los sondeos 1 y 3 en la tabla 23 y la Ilustración 37. 
 
 
Ilustración 34. Resumen de los perfiles estratigráficos realizados. 
 
 
Ilustración 35. Sondeos 1 y 2, estribo derecho aguas abajo del río. Fuente: Elaboración propia. 
 
Ilustración 36. Sondeos 3 y 4, estribo derecho aguas abajo del río. Fuente: Elaboración propia. 
 
 
Tabla 23. Perfil estratigráfico promedio para los sondeos 1 y 3. 
 
PROF.
(m)
HERRAMIENTA MUESTRA DESCRIPCIÓN
CLASIFICACIÓN 
U.S.C.S.
HUMEDAD 
(%)
LÍMITE 
LÍQUIDO 
(%)
LÍMITE 
PLÁSTICO 
(%)
I.P 
(%)
PASA 
200 
(%)
N (SPT)
0,0
40-30-45
20-25-39
25-32-38
Sondeo estribo derecho y sondeo estribo izquierdo
Manual 1
Arenas limosas mal 
gradadas con pocos 
finos
SP-SM 26,95 NL 17-25-35
SPT 2
Arcillas inorganicas 
de plasticidad baja a 
media
CL 13,05 48,05 19,2 28,9 73,29
NP 16,03
4,50
0.50
PERFIL ESTRATIGRÁFICO PROMEDIO
 
Ilustración 37. Perfil estratigráfico promedio. Fuente: Elaboración propia. 
 
Cimentación encontrada 
De acuerdo al estudio patológico realizado en la zona, se determinó la cimentación. 
Aleta costado derecho (vista aguas abajo) 
Este elemento se encuentra soportado sobre una cimentación en concreto ciclópeo con un 
espesor de 1,0 m que se extiende 0,5 m a cada uno de los lados del estribo visto en planta. Dicho 
elemento fue fundido in situ con materiales procedentes del sector (lecho del río). Este material 
pétreo presenta características de roca sana al igual que los agregados de arena. Las dimensiones 
se presentan en la Ilustración 29. 
 
Ilustración 38. Dimensiones del estribo derecho. (Visto aguas abajo). Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS. 
 
Aleta costado izquierdo 
Este elemento estructural, al igual que el estribo del costado derecho, se encuentra soportado 
sobre una base en concreto ciclópeo, con un espesor de 1,0 m que se extiende 0,5 m en cada uno 
de los lados del estribo visto en planta. Los muros fueron fundidos por secciones de 1m de altura. 
Las dimensiones del estribo se presentan en la Ilustración 30. 
 
Ilustración 39. Dimensiones del estribo izquierdo. Fuente: ODM CONSTRUCCIONES SAS. 
 
Capacidad Portante 
Para llegar al cálculo de capacidad portante se usó en primera medida el método del Ingeniero 
Álvaro J. Gonzales G. el cual consiste en una evaluación de los parámetros efectivos de 
resistencia c' y Ө', mediante el empleo de los datos de SPT (N en golpes/pie). Aunque el método 
provee valores estimados, se obtienen resultados razonables que son útiles inicialmente. 
Factores de corrección 
Hay casi todas estas variantes hay factores de corrección a la energía teórica de referencia Er 
y el valor de N de campo debe corregirse de la siguiente forma (Bowles,1988): 
𝑵𝒄𝒐𝒓 = 𝑵𝒄𝒂𝒎𝒑𝒐 ∗ 𝑪𝒏 ∗ 𝒏𝟏 ∗ 𝒏𝟐 ∗ 𝒏𝟑¨ ∗ 𝒏𝟒 (6) 
De la cual: 
• Ncor = Valor de N corregido. 
• N = Valor de N de campo. 
• Cn = Factor de corrección por confinamiento efectivo. 
• n1 = Factor por energía del martillo. 
• n2 = Factor por longitud de la varilla. 
• n3 = Factor por revestimiento interno de tomamuestras. 
• n4 = Factor por diámetro de la perforación. 
 
Para efectos de este proyecto, al igual que en el artículo original se considera que 
n2=n3=n4=1 y solamente se tendrán en cuenta los factores n1 y Cn. 
Corrección por energía 
Se considera que el valor de N es inversamente proporcional a la energía efectiva aplicada al 
martillo, entonces; para obtener un valor de Ne1 a una energía dada "e1", sabiendo su valor Ne2 
a otra energía "e2" se aplica sencillamente la relación: 
 
𝑵𝒆𝟏 = 𝑵𝒆𝟐 ∗ (
𝒆𝟐
𝒆𝟏
) (7) 
 
 
 
 
Tabla 24. Variación de corrección por energía. 
País 
 
Tipo de martillo Lanzamiento del martillo n1 
Japón Anillos o dona Caída libre 0.78 
Anillos o dona Cuerda y polea 0.67 
Estados 
Unidos 
Seguridad Cuerda y polea 0.60 
Anillos o dona Cuerda y polea 0.45 
Argentina Anillos o dona Cuerda y polea 0.45 
China Anillos o dona Cuerda y polea 0.60 
Anillos o dona Cuerda y polea 0.50 
 
En la Tabla 24 se observan los factores de corrección donde n1 varía de acuerdo con los 
equipos y su uso en diferentes países, en el caso de Colombia usualmente se trabaja con una 
corrección de 0.45 puesto que el martillo tipo dona, con cuerda y polea, es más usual en América 
del Sur (ver Argentina). Además, este valor coincide con el de EE.UU. cuya norma es nuestra 
referencia. 
Corrección por confinamiento 
Existen diferentes propuestas para el cálculo de este factor de corrección, sin embargo, la 
siguiente expresión propuesta por Liao y Whitman (1986), es la que se utiliza comúnmente, 
representa aproximadamente el promedio de dichas expresiones y es la más fácil de utilizar. 
𝑪𝑵 = (
𝟗𝟓.𝟕𝟔
𝛔´
)
𝟏/𝟐
 (8) 
 
Donde σ´ (kPa) es el esfuerzo efectivo vertical a la profundidad donde se desea obtener el 
valor del N corregido. 
 En general se recomienda CN menor a 2.0 por lo que para efectos del presente proyecto 
cuando se obtengan valores superiores a 2.0 en este factor, se tomará este último valor con el fin 
de no incurrir en sobre estimaciones en los parámetros que se van a analizar. 
Resistencia efectiva de los suelos (Ángulo de fricción equivalente) 
Existen numerosas fórmulas para determinar el ángulo de fricción equivalente, en Colombia 
es recomendable usar la siguiente fórmula realizada por Kishida. 
𝜽 𝒆𝒒´ = 𝟏𝟓 + (𝟏𝟐. 𝟓 ∗ 𝑵𝟒𝟓)𝟎.𝟓 (9) 
Cortante 
Posteriormente se calcula el cortante con la siguiente formula: 
𝚻 = 𝛔´ ∗ 𝐭𝐚𝐧𝜽 𝒆𝒒´ (𝟏𝟎) 
El siguiente paso es graficar esfuerzos efectivos vs cortantes y hacer una regresión de la 
gráfica, la tangente inversa de la pendiente será el ángulo de fricción interna y el intercepto será 
la cohesión. 
Cálculo del ángulo de fricción interna y la cohesión 
Cabe destacar que se trabaja con elperfil promedio de los estribos ya que es ahí donde se 
encuentran cimentados. En la Tabla 25 se observan los valores de N usados. 
Tabla 25. Valores de N para el cálculo de capacidad portante. 
 N1 N2 N3 N campo 
Arena 17 25 35 60 
Arcilla 
40 30 45 75 
30 25 39 64 
25 32 37 69 
 
Teniendo en cuenta los pasos anteriores se realiza la Tabla 26 mostrada a continuación; 
siguiendo cuidadosamente todas las indicaciones. 
 
Tabla 26. Resumen de cálculos desde el esfuerzo efectivo vertical hasta cortante. 
 
Seguidamente se realiza la de esfuerzos efectivos verticales vs cortante. Se presenta en la 
Ilustración 40. 
 
Ilustración 40. Esfuerzos efectivos vs cortante. Fuente: Elaboración propia. 
Como se puede observar en la gráfica anterior, la pendiente es de 0.50; al aplicar la tangente 
inversa se obtiene un ángulo de fricción de 26.5 grados y una cohesión de 9.544 KN/m2. 
 
 
y = 0,5009x + 9,5448
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0
C
o
rt
an
te
 K
N
/m
2
Esfuerzo efectivo vertical (kN/m2)
Esfuerzo efectivo vertical vs cortante
Inicio Final
0 0,5 0,25 60 4 4,89 27,00 54 38,0 42,0 0,7 3,1
0,5 2,2 1,35 75 28,7 1,83 33,75 61,6 39,8 43,9 0,7 23,9
2,2 3,9 3,05 64 84,5 1,06 28,80 30,66 31,6 36,2 0,6 51,9
3,9 5 4,45 69 166,0 0,76 31,05 23,59 29,2 34,4 0,5 92,6
Profundidad (m)
Ө ´ (kishida) Ө ´ (peck) T (KN/m2)
Profundidad 
Promedio (m)
N
Esfuerzo efectivo 
vertical (KN/m2)
CN N45
N1(45)= 
N45*CN
Ө ´ rad(Kishida)
Capacidad de carga del suelo (Metodología de Terzaghi) 
Para el cálculo de la capacidad portante se utiliza la metodología de Terzaghi desarrollada en 
hojas de cálculo por el Ingeniero Oscar Eliud Castillo Martínez (Castillo, O. 2007), en donde se 
determina la capacidad de carga para una cimentación continua de acuerdo a los parámetros de 
entrada definidos a continuación. 
• Profundidad de desplante de la cimentación (m) 
Para el desarrollo del proyecto se tiene una profundidad de cimentación de 1 metro en cada 
uno de los estribos tomada de los ensayos en campo. 
• Peso volumétrico del suelo (Valor obtenido en campo) 
El valor del peso volumétrico del suelo encontrado es de 1,83 Ton/m3, el cual es determinado 
mediante los ensayos de laboratorio y corresponde al estrato sobre el cual están cimentados los 
estribos. 
• Cohesión del suelo 
La cohesión del suelo encontrado es de 0,95 Ton/m2, encontrada mediante los procedimientos 
descritos en el numeral anterior. 
• Tipo de suelo 
De acuerdo al tipo de suelo se toma un factor de correlación; para este caso el valor es de 1 ya 
que el suelo sobre el cual están cimentados los estribos corresponde a un suelo CL; suelo 
arcilloso de plasticidad baja y consistencia firme. 
• Ángulo de fricción interna 
El ángulo de fricción interna determinado en el numeral anterior corresponde a 26,5°. 
• Factor de seguridad 
El factor de seguridad para este tipo de construcciones es de 3. (Braja M, D. 2001) 
• Ancho o radio del cimiento 
El ancho de la cimentación o valor de B es de 3,5 metros. En la ilustración mostrada a 
continuación se observan las dimensiones. 
 
Ilustración 41. Dimensiones en planta de la cimentación. 
 
Tabla 27. Tabla resumen de los datos necesarios para el cálculo de la capacidad portante por Terzaghi. 
 
1,0
1,83
0,95
26,5
3,5
1
3,0Factor de seguridad, F.S. (3.5 / 3.0 / 2.5)
Profundidad de desplante,Df;(m)
Peso Volumétrico del suelo; Gm (Ton/m3)
Cohesión del suelo, c; (Ton/m2)
Ángulo de fricción interna del suelo, Fi (grados)
Ancho o Radio del cimiento; B ó R (m)
Tipo de suelo:1-Arcilloso firme / 2-Arcilloso blando / 3-Arenoso
Mediante los datos de entrada se calculan entonces los factores de capacidad de carga 
dependientes del ángulo de fricción: Nc, Nq y Nɣ. Los valores se presentan en la siguiente tabla. 
Tabla 28. Factores de capacidad de carga. 
 
Teniendo los factores de capacidad de carga junto con los datos de entrada, se calcula 
entonces el valor de la capacidad de carga última (qc) y la capacidad de carga admisible (qa) 
mediante la aplicación de las siguientes fórmulas, debido a que la cimentación es continua. 
Capacidad de carga última, qc: 
𝒒𝒄 = 𝒄 ∗ 𝑵𝒄 + 𝑮𝒎 ∗ 𝑫𝒇 ∗ 𝑵𝒒 + 𝟎, 𝟓 ∗ 𝑩 ∗ 𝑵𝜸 
Capacidad de carga admisible, qa: 
𝒒𝒂 =
𝒒𝒄
𝑭𝑺
 
Por último, se resumen los cálculos en la siguiente tabla, en donde se determina la carga 
admisible de los estribos, estimada entonces en un valor de 27,8 Ton/ m2. 
Tabla 29. Carga admisible de los estribos. 
c*Nc 25,7 
Gm*Df*Nq 26,0 
0.5*g*B*Nɣ 31,5 
qc, (Ton/m3) 83,3 
qa, (Ton/m2) 27,8 
 
 
Factores dependientes del ángulo de fricción
Factor de cohesión, Nc
Factor de sobrecarga,Nq
Factor de piso, Nɣ 9,84
14,21
27,09
Asentamientos 
Para el cálculo de los asentamientos solamente se utilizan los inmediatos o elásticos ya que, 
los asentamientos por consolidación y secundarios no son posibles de calcular debido a la no 
recuperación de muestras inalteradas en los ensayos de perforación en campo. El suelo 
encontrado presenta consistencia firme y estado suelto, por lo cual no era posible recuperar 
dichas muestras inalteradas. 
Asentamiento inmediato o elástico 
Los estribos existentes en la zona llevan más de 6 años de construcción, por lo tanto; los 
asentamientos inmediatos o instantáneos ya se presentaron en el suelo debido a la carga 
efectuada por los estribos. 
 Para la carga admisible por el suelo (Máxima carga), el procedimiento se describe a 
continuación. 
Las ecuaciones necesarias para el cálculo del asentamiento elástico en cimentaciones flexibles 
se presentan a continuación. 
• Esquina de la cimentación flexible: 
𝑆𝑒 =
𝐵𝑞0
𝐸𝑠
∗ (1 − 𝜇𝑠
2) ∗
𝛼
2
 
• Centro de la cimentación flexible: 
𝑆𝑒 =
𝐵𝑞0
𝐸𝑠
∗ (1 − 𝜇𝑠
2) ∗ 𝛼 
Donde: 
𝛼 =
1
𝜋
[𝐿𝑛 (
√1 + 𝑚12 + 1
√1 + 𝑚12 − 1
) + 𝑚1𝐿𝑛 (
√1 + 𝑚12 + 1
√1 + 𝑚12 − 1
)] 
a. Se = Asentamiento elástico. 
b. m1 = L/B 
c. B = Ancho de la cimentación. 
d. L = Longitud de la cimentación. 
e. Es = Módulo de elasticidad del suelo. 
f. q0 = Carga sobre la cimentación. (qa). 
g. μs = Relación de Poisson del material. 
Los datos necesarios para el cálculo del asentamiento elástico se muestran la Tabla 30, en 
donde el valor de la carga inicial (q0) se presenta como el valor de la carga admisible (qa) 
calculada en el numeral de capacidad portante; ya que ésta será la máxima carga que soporta el 
suelo. 
La relación de Poisson (μs) para suelos arcillosos se encuentra entre 0,3 para suelos drenados 
y 0,5 para suelos saturados. (Braja M, D. 2001). Por lo tanto, el valor a tomar para el desarrollo 
del cálculo de asentamiento inmediato es de 0,4 ya que, el material encontrado en los ensayos de 
perforación se encuentra parcialmente saturado. 
Tabla 30. Datos para el cálculo del asentamiento inmediato. Fuente: Elaboración propia. 
Datos Símbolo Unidades Valor 
Relación de Poisson µs 0,4 
Longitud de la cimentación L m 8,5 
Base de la cimentación B m 3,5 
L/B m1 2,4 
Carga Admisible qa KN/m2 272,1 
Módulo de Elasticidad Es KN/m2 100000 
Valor de Alfa Α 1,65 
 
El módulo de elasticidad (Es) se determina utilizando el valor promedio del número de golpes 
(Nspt) y el tipo de suelo de acuerdo con la Tabla 31. Posteriormente se determina el valor del 
módulo de elasticidad máximo ya que, por evidencia en campo durante los ensayos de 
perforación, el suelo está sobreconsolidado y presenta una alta resistencia; los valores de Nspt 
son relativamente altos. En la Tabla 32 se muestra el valor promedio de Nspt y en la Tabla 33 el 
valor final del módulo de elasticidad, en este caso de 100 MN/m2. 
Tabla 31. Valores orientativos de Nspt y módulo de elasticidad de suelos. Fuente: (Braja M, D. 2001). 
 
Tabla 32. Valor de Nspt promedio. 
Valores de N 
calculados en el 
ensayo SPT 
61,6 
30,66 
23,59 
Nspt (Promedio) 39 
 
Tabla 33. Valor de módulo