mecanica de suelos
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Resumen
Índice
Introducción.....................................................5
Exploración del subsuelo.........................................6RECONOCIMIENTO....................................................7
INVESTIGACIÓN DEL SITIO............................................8EXPLORACIÓN DEL SUELO.............................................8
PERFORACIONES EXPLORATORIAS.........................................9Perforación con barrena.........................................9
Sondeo por refracción sísmica..................................15Sondeo sísmico cross-hole......................................19
Sondeo por resistividad........................................20Descripción de un trabajo de mecánica de suelos.................23
OBJETIVO DEL ESTUDIO.............................................23CARACTERÍSTICAS FÍSICAS...........................................25
Aspectos climatológicos y geológicos.........................25Aspectos hidrológicos..........................................30
Ubicación Sísmica............................................32Ejemplo:.......................................................35
DESCRIPCIÓN DEL SITIO.............................................36ESTRATIGRAFÍA....................................................37
Glosario........................................................47Bibliografía....................................................52
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Introducción
En el presente documento no solo nos detendremos en la
explicación detallada de cómo debe de ser presentado un
trabajo de mecánica de suelos para la elaboración de
cualquier tipo de cimentación, así como los ensayes de
laboratorio que se deben realizar, conclusiones del estudio
de mecánica de suelos, posibles soluciones y errores que
presentaría la estructura al no contar con un buen trabajo de
mecánica de suelos, si no que a su ves se presentara
información esencial que debe de conocer el ingeniero
especialista en mecánica de suelos para la realización de los
sondeos y muestreos del terreno en cuestión, al final del
trabajo para garantizar su entendimiento de cualquier persona
que lo llegase a leer, siendo o no la misma un ingeniero
civil o no se presentara al final un pequeño glosario, el
cual podrán consultar para conocer mejor los términos técnico
empleados en el trabajo. Así como una explicación de los
instrumentos mas utilizados en los trabajos de mecánica de
suelos
5
Exploración del subsuelo.
El proceso de identificar las capas de depósitos que subyacen
a una estructura propuesta y sus características físicas
generalmente se denomina exploración del subsuelo. Su
propósito es obtener información que ayude al ingeniero
geotécnico en:
1. Seleccionar el tipo y profundidad de la cimentación
adecuada para una estructura dada.
2. Evaluar la capacidad de carga de la cimentación.
3. Estimar el asentamiento probable de una estructura.
4. Detectar problemas potenciales de la cimentación.
5. Determinar la posición del nivel freático.
6. Predecir el empuje lateral de la tierra en estructuras
como muros de retención.
7. Establecer métodos de construcción para condiciones
cambiantes del suelo.
La exploración del subsuelo también puede ser necesaria
cuando se contemplan adiciones y alteraciones a estructuras
existentes.
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La exploración del suelo comprende varias etapas, entre ellas
la recolección de información preliminar, el reconocimiento y
la exploración del sitio.
RECONOCIMIENTO.
En esta fase el ingeniero debe de realizar un recorrido por
el terreno y observarlo con atención para poder determinar
los siguientes 6 puntos:
1. La topografía general del sitio, esto quiere decir que
tiene que observar con detalle si en el sitio hay
zanjas de drenado, escombro abandonado, evidencia de
flujo plástico en taludes y grietas de contracción
profundas y amplias a intervalos regularmente
espaciados pueden ser indicadores de suelos expansivos.
2. Estratificación del suelo, esta se puede saber mediante
la observación de cortes profundos que existan en
zonas cercanas.
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3. La naturaleza del suelo, esta se puede saber mediante
la observación de la vegetación existente en el sitio.
4. Huellas de las crecidas del agua en lugares cercanos.
5. Los niveles del agua subterránea, si contamos con pozos
cercanos se nos facilita conocer restos niveles.
6. Problemas existentes en construcciones vecinas, nos
pueden dar una idea de cómo esta diseñada su
cimentación, y esta nos da una idea del tipo del suelo
con el que estamos trabajando.
La estratificación y las propiedades físicas de los suelos se
obtienen mediante el consulto de los reportes creados para
las edificaciones cercanas.
INVESTIGACIÓN DEL SITIO.
Esta fase consiste en la realización de sondeos de prueba y
en la recolección de muestras del suelo a los intervalos para
subsecuentes observaciones y pruebas de laboratorio, las
cuales determinaran las características del suelo, estas son
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indispensables para determinar como se realizara la
cimentación y si es factible construir a determinada
profundidad. La profundidad mínima para la realización de
estos sondeos debe de predeterminarse. La profundidad puede
ser cambiada durante la operación de barrenado, dependiendo
del tipo de suelo encontrado tras la extracción de las
muestras. En el titulo siguiente se profundizara de una
manera mas clara la exploración del suelo y los diferentes
métodos a seguir para obtener muestras de suelo para las
diferentes pruebas de laboratorio.
EXPLORACIÓN DEL SUELO.
Existen muchos métodos para la realización de la exploración
del suelo, ninguno de estos es el mejor, cada uno tiene sus
pros y sus contras, pero el que mas se adapta a una gran
variedad de condiciones es el de realizar sondeos en el
terreno y extraer muestras para su identificación y en
algunos casos para realizarles diversas pruebas que nos
ayuden a determinar sus características como lo son las
relaciones volumétricas y las gravimétricas. Para la
realización del sondeo, se utilizan diversos métodos, al
9
igual que para el muestreo. El tipo de método a emplear
depende de la naturaleza del material y del objeto del
programa de exploración. El método de perforar no determina
para nada el método con el que se recolecten las muestras,
por esta razón podemos dividir el sondeo y el muestreo. El
procedimiento debe de ir enfocado hacia el tipo de
construcción que se desea realizar y hacia el tipo de terreno
que tengamos, no haremos pruebas basadas en la obtención del
contenido del agua en un terreno en el cual es demasiado
obvio. En algunos caso se realizan pruebas en los interiores
de los pozos en a cielo abierto, esto depende mucho del tipo
de construcción, en el siguiente articulo se estudiará con
mayor detalle la exploración de los suelos.
PERFORACIONES EXPLORATORIAS.
Perforación con barrena.
Las barranas son la herramienta más sencilla para hacer un
sondeo en el terreno, a continuación se presentan los
diferentes tipos de barrenas y sus usos.
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Barrenas manuales: la pala posteadora y la barrena
helicoidal. Estas no deben de usarse para perforaciones
de más de 3 a 5 metros, su uso es más común para
excavaciones en construcciones pequeñas(casas,
departamentos, bodegas, locales, etc.) y para
carreteras.
Barrenas
eléctricas: se utilizan
para hacer agujeros más
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Figura 0-2Barrena manual antigua
Figura 0-1 Uso de una barrenamanual
Figura 0-3 Pala posteadora
profundos en el suelo que no sean arcillosos para evitar
que se derrumben las paredes y poder tomar muestras no
alteradas.
Figura 0-5 Barrena eléctrica
Barrena de vástago hueco: es ideal para perforar en
terrenos arcillosos ya que evita el colapso de las
paredes.
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Figura 0-4 barrena eléctrica
Perforación con lavado: este método es empleado en todo
tipo de terrenos aunque carece de eficiencia en los
terrenos rocosos, básicamente se perfora mediante la
gran presión que produce
el agua, para evitar que se derrumben las
paredes de la sección a perforar se coloca un adame, si
no se derrumban las paredes después de los primeros 4
metros no es necesario seguir colocando el ademe. Este
método ha sido remplazado con el tiempo por métodos con
maquinaria pesada, pero sigue siendo utilizado por poder
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Figura 0-7 Diagrama de una barrena de vástago hueco
Figura 0-6 Barrena de taladro hueco
colocar los instrumentos en cualquier terreno y por su
fácil colocación y ser bastante liviano.
Perforación
con barrena
taladro
soldada: La parte inferior está equipada con una cabeza
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Figura 0-8 Diagrama de perforación con lavado
cortante de aproximadamente 5 centímetros de largo y con
un diámetro similar al de las secciones superiores, en
su avance, los fragmentos sueltos del terreno son
transportados hacia arriba por el movimiento de rotación
de las ondulaciones laterales que giran en sentido
contrario a las manecillas del reloj.
Perforación con rotación y aire: este sistema sustituye
el lodo como fluido de perforación por aire comprimido
que arrastra y transporta los residuos de la
perforación. Consta de un compresor de aire que se
inyecta a presión a través del varillaje hasta la
herramienta de corte. además cuenta con una bomba de
lodos lo que permite sustituir o alternar en función del
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Figura 0-9 Barrena taladro
tipo de terreno que se va a perforar Al principio de su
aplicación se consiguió duplicar e incluso triplicar.
la velocidad de avance de los sistemas convencionales
de lodos y alargar la vida de las herramientas de
corte, resultando especialmente útil para trabajar en
zonas áridas o semiáridas con dificultad de
abastecimiento de agua para elaborar los lodos.
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Figura 0-10 Perforación con rotación y aire
Sondeos.
Se utiliza cuando es necesario investigar las propiedades del
suelo a grandes profundidades en las siguientes obras, no es
necesario realizar grandes perforaciones, ya que el suelo no
recibe una gran cantidad de esfuerzo en un solo tramo:
ferrocarriles, carreteras o para la construcción de
aeropuertos.
Muchas de las veces por las propiedades del suelo las paredes
de los sondeos no se sostienen solas, esto provoca el colapso
y la contaminación de los estratos para las pruebas, para
evitar eso se utiliza un tubo llamado ademe. El ademe se
clava a una corta distancia en el terreno y se limpia con la
barrena. Luego se van añadiendo tramos de ademe, se vuelve a
clavar y nuevamente se limpia.
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Sondeopor
refracción sísmica
Existe otro tipo de sondeo conocido
como sondeo por refracción sísmica los cuales son muy útiles
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Figura 0-11 Ejemplo de sondeo
Figura 0-12 Ejemplo de sondeo
para obtener información preliminar acerca del espesor de los
estratos del suelo y de la profundidad en la cual se localiza
la roca o algún suelo firme, esto se llega a saber por medio
de impactos producidos por un martillo o por una explosión
pequeña, y lo que se registra es el tiempo en que tardan las
ondas en regresar, esta distancia recorrida por las ondas se
registra por medio de un geófono.
El impacto sobre la superficie del terreno crea dos tipos de
onda de esfuerzos, unas conocidas como ondas de compresión u
ondas P y otras llamadas ondas de corte u ondas S, las
primeras viajan más rápido, la velocidad con la que viajen
estas ondas de compresión esta muy relacionada con los
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Figura 0-13 Sondeo por refraccion sismica
diferentes tipos de estratos existentes en el terreno, para
calcular esta velocidad se utiliza la siguiente formula.
v=√ Es (1−μs )
(γg )(1−2μs)(1+μs )
Donde:
Es= módulo de elasticidad del medio.
γ=peso especifico del medio.
g=aceleración debido a la gravedad.
μs=relación de Poisson
Para determinar la velocidad de las ondas de compresión en
los diferentes estratos del suelo y sus respectivos espesores
de estos se utiliza el siguiente procedimiento:
1. Se obtienen los tiempos en el que la onda regresas,
estos tiempos son para diferentes distancias
2. Se grafican estos resultados, es una grafica tiempo
contra distancia
3. Se determinan las pendientes de la grafica
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4. Para determinar el espesor del estrato superior
utilizamos la siguiente formula
Figura 0-14 Grafica del sondeo por refracción sisimica
Z1=12 √v2−v1
v2+v1xc
Donde:
z1= es el ancho del primer estrato.
v1yv2= son las velocidades de las ondas.
xc= se obtiene a partir de la grafica.
5. Con la siguiente formula es posible determinar el
espesor del segundo estrato, al igual que en la anterior
nos basamos en los tiempos de retorno de la las ondas y
en la velocidad.
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z2=12 [Ti2−2z1
√v32−v1
2
v3v1 ] v3v2√v3
2−v22
Donde:
z2= es el ancho del segundo estrato.
z1= es el ancho del primer estrato.
v1yv2= son las velocidades de las ondas.
Ti2=es la intersección del eje del tiempo con la
prolongación de la línea cd mostrada en la grafica.
Las velocidades de las ondas de compresión en los diferentes
estratos indican el tipo de material del que se compone el
estrato, las ecuaciones antes mencionadas tienen varias
limitaciones ya que parten de que cada una de las velocidades
es mas rápida que la anterior, lo cual no siempre es cierto,
esta velocidad depende el tipo de material, podemos tener
diferentes densidades de materiales en diferentes estratos,
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no siempre siguen un orden determinado. Otra de la
slimitaciones con respecto a la velocidad de las partículas
de compresión es que estas viajan mas rápido sobre el agua
que sobre la tierra, muchos de los estratos pueden estar
saturados de agua, lo que limita aun más esta formula, ya que
no abarca la velocidad que puedan llegar a tener las ondas de
compresión sobre siertos materiales o medios.
Sondeo sísmico cross-hole.
Este procedimiento inicia de una forma muy parecida al
anterior ya que con este también es necesario golpear o
provocar una pequeña explosión en el terreno para
determinar los estratos. La diferencia es que en este se
perforan en el terreno dos agujeros a una cierta
distancia. Con la ayuda de una barra de impulso generamos
un impulso vertical justo en el fondo de uno de los
barrenos, esto generara las ondas deseadas, y con la ayuda
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de transductor verticalmente sensible registraremos el
tiempo en el que viajan las ondas.
Figura 0-15 Sondeo sísmico cross-hole
El modulo de cortante del suelo Gsa la profundidad de la
prueba se determina a partir de la relación:
vs=√Gs
γg
Gs=vs2γg
Donde:
vs= velocidad de las ondas cortante.
γ=peso especifico del suelo.
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g= aceleración de la gravedad.
Sondeo por resistividad
La resistividad eléctrica de cualquier material conductor que
tenga una longitud L Y un área A de sección transversal se
define con la siguiente formula:
p=RAL
Donde:
p= resistividad eléctrica; se expresa como ohm entre
centímetro cuadrado
R=resistencia eléctrica; se expresa como ohm
A= área; se expresa como metros cúbicos
L=longitud; se expresa como metros
Este método se apoya más en la cantidad de agua que pueda
tener el suelo y en la concentración de iones disueltos en el
mismo. Entre mas agua tenga el suelo es mas conductor, por lo
tanto tiene una resistividad baja, un ejemplo de suelos con
resistividad baja son las arcillas saturadas, por contener
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grandes cantidades de agua. La resistividad de los
principales componentes de los suelos ya esta dada, y se
muestra en la siguiente tabla.
Método Wenner: en
este método como
primer paso se colocan 4 electrodos enterrados
enterrados en el terreno a una cierta distancia unos de
otros en línea recta, el primer y el ultimo electrodo
se utilizan para enviar una corriente eléctrica de entre
50 y 100 miliamperios, la caída del voltaje se mide con
los otros dos electrodos, si el perfil del suelo es
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Material Resistividad
(ohm.m)
Arena 500-1500
Arcillas, limo
saturado
0-100
Arena arcillosa 200-500
Grava 1500-4000
Roca
intemperizada
1500-2500
Roca sana >5000
homogéneo, su resistividad, se da por la siguiente
formula.
p=2πdvI
Donde:
p= resistividad
eléctrica.
dv= derivada de la velocidad.
I=corriente eléctrica.
Este sondeo es muy útil en la
localización de depósitos de
grava dentro de un suelo de
grano fino.
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Figura 0-16 Método Wenner
Figura 0-17 Ejemplo del método Wenner
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Descripción de un trabajo de mecánica de suelos
Una vez adquirido el conocimientos sobre las diferentes
maquinas utilizadas para perforar durante un sondeo y durante
la extracción de muestras para la realización de los estudios
granulométricos, e investigado sobre los distintos tipos de
sondeos y como estos nos ayudan a determinar los diferentes
estratos, mostraremos los principales puntos a tratar para
realizar un estudio de mecánica de suelos para la realización
de una edificación al igual de ejemplos tomados de estudios
realizados por ingenieros civiles especializados en estudios
de mecánica de suelos. Al mismo tiempo presentaremos algunos
problemas que se presentan en la edificación tras un mal
estudio de mecánica de suelos.
OBJETIVO DEL ESTUDIO
En esta parte del estudio de mecánica de suelos se detallan
las principales razones para la realización del estudio, una
de las principales razones es el conocer las características
del terreno, es necesario conocer las características, para
de esta manera poder determinar si es posible construir en
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esa zona, si mi obra por el tipo de suelo corre el riesgo de
llegar a hundirse, si es necesario reducir el peso, que tipo
de cimentación tengo que utilizar, cual es la profundidad en
la que encontrare un lecho rocoso o un estrato resistente. A
continuación se presenta un par de ejemplos del objetivo,
elaborados por el ingeniero Octavio Hernández Zaragoza, el
primero realizado en el estado de Colima y el segundo en el
Estado de México.
Ejemplos:
Objetivos(1)
Para este estudio se establecen los siguientes objetivos:
o Determinar las condiciones estratigráficas y propiedades
de los suelos hasta la máxima profundidad explorada.
o Elaborar el modelo geotécnico con los resultados de
campo y laboratorio, para los análisis geotécnicos de
las futuras estructuras.
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o Evaluar la capacidad de carga admisible y los posibles
asentamientos para las cimentaciones recomendables de
las estructuras que se desplantaran en la zona
explorada.
o Proporcionar las recomendaciones geotécnicas para el
diseño y la construcción de las posibles soluciones de
cimentación.
o Evaluar el Valor Relativo de Soporte (VRS) de la
plataforma ya construida para el diseño de los caminos
interiores de la SE .
Objetivo(2)
El presente estudio tiene como objetivo determinar las
características del subsuelo en el área donde se proyecta la
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ampliación de la “subestación eléctrica Ixtapan de la sal”,
ubicada en Ixtapan de la sal, Toluca, a fin de establecer el
tipo de cimentación más conveniente para las estructuras
integrales del proyecto.
En ambos proyectos se busca determinar las características
del suelo para conocer el mejor tipo de cimentación , la
única diferencia es el tipo de redacción, pero en si es el
mismo objetivo para dos obras distintas.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Aspectos climatológicos y geológicos
En nuestro planeta se tiene una diversidad de climas, pero
¿que es el clima? es el estado físico de la biosfera, el
cual se manifiesta a través de la variabilidad de los
parámetros de temperatura, humedad, viento, presión y
carácter eléctrico del aire. El clima es percibido por el
hombre a través de sensores térmicos, hídricos y eléctricos,
traduciéndose en su etapa final como manifestación de
bienestar o ausencia del mismo. podemos suponer que cada
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grupo de condiciones
climatológicas produzca su
propio grupo de características
topográficas, lo cual ha
conducido al concepto de las
regiones morfogénicas. Cada región morfogénica tiene sus
propios rasgos de temperatura y precipitación, que combinados
dan lugar a procesos específicos que imprimen a la zona sus
características topográficas.
El clima se puede usar como base apropiada para mostrar
patrones geográficos de distribución y ciertas relaciones
entre suelos, teniendo en mente los grandes cambios de clima
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Figura 0-18 Diagrama de limites climatológicos de regiones morfológicas( adaptado de Peltier, 1950)
que se han registrado en los dos últimos millones de años.
Este principio sólo puede aplicarse de manera muy general en
macro escala o escala continental. Evidentemente, existen
muchos suelos que deben sus características principales a
otros factores. Muestra la zonificación latitudinal de los
suelos con el clima.
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Figura 19 Zonificación latitudinal de los suelos (FitzPatrick, 1985)
Para poder terminar con exactitud los efectos del clima sobre
ciertas regiones se tienen que evaluar los siguientes
aspectos : la agresividad del clima como factor de
degradación de la tierra mediante la estimación de siete
índices: erosividad hídrica y deterioro físico, erosividad
eólica, salinización, alcalinización, deterioro químico y
biológico.
Erosividad hídrica: el proceso que conlleva la pérdida
de material edáfico por la acción del agua de lluvia.
Erosividad eólica: el proceso que conlleva la pérdida de
material edáfico por la acción del viento.
Salinización: es un proceso en el que se acumula sal en
el suelo. Esto ocurre sobre todo en zonas áridas y
semiáridas donde, las sales solubles precipitan dentro o
sobre la superficie del suelo. El aumento de los niveles
de sal en las capas superiores del suelo pueden afectar
negativamente al crecimiento de las plantas y a la
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productividad hasta el punto de producir la muerte de la
planta.
Alcalinización: produce una serie de consecuencias
desfavorables para las propiedades fisicoquímicas del
suelo. Así tanto las arcillas sódicas como el humus se
dispersan, los agregados estructurales se destruyen. Las
arcillas y los ácidos húmicos se iluvian, acumulándose
en el horizonte B, formándose un horizonte de
acumulación de arcillas sódicas, es decir, que se
origina un horizonte nátrico.
Deterioro químico: por extracción excesiva de
nutrientes, por adiciones de compuestos extraños al
sistema, generalmente no degradables, por alteraciones
físicas que inducen procesos de lixiviación, etc. Un
ejemplo del deterioro químico es el uso excesivo de
insecticidas, lluvia acida crecientes niveles de ácido
sulfúrico y ácido nítrico en la atmósfera que con las
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precipitaciones vuelve a la tierra, afectando tanto a
las poblaciones vegetales como a las animales.
Deterioro biológico: La materia orgánica del suelo es un
indicador clave de la calidad del suelo, tanto en sus
funciones agrícolas como en sus funciones ambientales.
La materia orgánica del suelo es el principal
determinante de su actividad biológica. La cantidad, la
diversidad y la actividad de la fauna del suelo y de los
microorganismos están directamente relacionadas con la
materia orgánica. La materia orgánica y la actividad
biológica que esta genera tienen gran influencia sobre
las propiedades químicas y físicas de los suelos. La
agregación y la estabilidad de la estructura del suelo
aumentan con el contenido de materia orgánica. Éstas a
su vez, incrementan la tasa de infiltración y la
capacidad de agua disponible en el suelo así como la
resistencia contra la erosión hídrica y eólica. La
materia orgánica del suelo también mejora la dinámica y
38
la biodisponibilidad de los principales nutrientes de
las plantas.
Ejemplo de datos climatológicos
Figura 20 Ejemplo de datos climatológicos
Aspectos hidrológicos
En esta parte del proyecto se mencionan los ríos, corrientes,
cuencas, arroyos, mares etc. Que afecten la estructura del
edificio, se menciona la desembocadura y la relación que
presentan con el suelo, en resumen es la recopilación y
representación de los datos Esto incluye las precipitaciones,
la escorrentía, la humedad del suelo, la evapotranspiración y
39
es fundamental conocer este tipo de datos para prever y saber
cómo me afectara mi suelo y por lo consiguiente el edificio.
Ejemplo:
Todas las corrientes que surcan el territorio de Veracruz,
con excepción de los pequeños arroyos localizados en la
ladera occidental del Cofre de Perote, pertenecen a la
vertiente del Golfo de México. Por lo que respecta a los
almacenamientos superficiales de agua dulce sólo la Laguna de
Catemaco es importante. El potencial acuífero subterráneo de
Veracruz está íntimamente relacionado con la porosidad y
permeabilidad de los suelos y rocas presentes.
Aguas Superficiales
Región Hidrológica "Tuxpan-Nautla" Ocupa la porción noreste
del territorio veracruzano y está integrada por las cuencas
de los ríos Nautla, Tecolutla, Cazones y Tuxpan, además de la
laguna de Tamiahua. Los ríos señalados desembocan en el Golfo
de México y tienen su origen en mayor número fuera de la
entidad.
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Ubicación Sísmica
¿Qué es un sismo?
Un sismo es la
vibración de la tierra producida por una liberación rápida y
espontanea de
energía. Lo más
frecuente es que
esta energía se
produzca por el
movimiento o
rompimiento de
la corteza
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Figura 21 Agus superficiales
terrestre. La energía liberada se propaga en todas
direcciones desde su origen por medio de las ondas sísmicas;
al lugar de origen del sismo se le conoce como foco o
hipocentro, y al lugar en la superficie que se encuentra
directamente encima del foco se le conoce como epicentro.
¿Cómo se generan?
Los sismos de fuente natural son provocados por movimiento de
placas tectónicas, erupciones volcánicas y el colapso de
cavernas o minas de grandes dimensiones. En México, la mayor
cantidad de sismos son generados por el movimiento de
subducción y desplazamiento lateral entre placas tectónicas.42
Figura 22 ejemplo de un sismo
Subducción entre placas: es el causante de la mayoría de
los sismos que se presentan en gran parte de la costa
del Pacífico, en estados costeros que van desde Jalisco
hasta Chiapas; este movimiento se caracteriza porque una
porción de la corteza oceánica (cubierta por mar) se
introduce por debajo de la corteza continental, dando
origen a la zona sísmica
más activa del país.
desplazamiento lateral entre placas: se presenta en la
porción central del Mar de Cortés, donde la corteza
oceánica (que incluye a la península de Baja California)
43
Figura 3 Subducción entre placas
y la continental (en los estados de Sonora y Sinaloa) se
están desplazando una con respecto de la otra, lo que
genera los sismos en dichos estados.
Figura 24 Desplazamiento lateral entre placas
Desplazamiento intraplaca: ocurren cerca de la costa del
pacifico son generados por fallas activas en la corteza
o por rompimientos en las placas subducidas.
La república mexicana se divide en zonas sísmicas, cuatro
desde la “A” a la “D” siendo la “A” la zona con menos peligro
ante un sismo y la
“D” con una alta
probabilidad de
sismos, para fines
de diseño
antisísmico en
44
Figura 25 Zonas sismicas
estructuras fue realizada esta tabla para saber en qué tipo
de ubicación sísmica se va encontrar el edificio a realizar.
Para realizar esta división se utilizaron registros de sismos
anteriores y un estudio de las placas tectónicas, en este
informe también se pone el porcentaje de la aceleración del
suelo de dicho terreno.
Ejemplo:
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DESCRIPCIÓN DEL SITIO
46
En esta etapa de la investigación se describe a detalle la
zona de estudio, lugar exacto, características del área y
relieve, altura sobre el nivel del mar, los afloramientos que
se encuentran en la zona, punto de vista morfológico y
características de terrenos colindantes etc dependiendo de la
zona, el objetivo como ingeniero de esta etapa es obtener lo
más rápido posible y con la menor inversión calculada una
gran cantidad de información sobre las condiciones generales
de un sitio.
Ejemplo:
La zona en estudio se encuentra situada en la parte norte de
la provincia fisiográfica de la Sierra Madre del Sur,
caracterizándose esta área por presentar cadenas montañosas
con elevaciones del orden de 2700 m sobre el nivel del mar,
que descienden en forma abrupta hacia la costa del pacífico.
La planicie costera en esta sub provincia es muy estrecha y a
veces los lomeríos están tan cerca de la costa que no existe
planicie costera. Los afloramientos que se encuentran en la
zona están constituidos por rocas andesítitas y por47
intrusiones graníticas, existiendo sedimentos calcáreos del
Mesozoico en menor escala. Desde el punto de vista
morfológico, la región se puede dividir en las siguientes
unidades: una zona montañosa con pendientes pronunciadas, en
la que afloran rocas con un drenaje muy desarrollado; a lo
largo del litoral de la bahía de Manzanillo afloran depósitos
de playa; al oriente de estos depósitos se encuentra una zona
pantanosa; por último, colindante con los pantanos, se
localiza una zona constituida por depósitos aluviales
sedimentados por los ríos que bajan de la sierra.
48
ESTRATIGRAFÍA
El término estratigrafía, proviene del latín stratum y
del griego graphia, alude etimológicamente a la
“ciencia que trata de la descripción de las rocas
estratificadas” (d’Orbigny, siglo XIX).
Es el estudio que trata sobre el estudio de los estratos
(estratos: capa o serie de capas que se forman principalmente
49
Figura 22 Ejemplo de ubicación del sitio
por erosión entre otros factores), sus relaciones en
cualquier sentido y la edad de la roca.
Objetivos de la estratigrafía:
1. reconocimiento de los diferentes tipos de materiales
estratificados(facies)reconocer todos los materiales en
los diferentes estratos.
2. delimitación de unidades litoestratigráficas.
Figura 26 delimitación de unidades litoestratigráficas.
3. los procesos de formación, transporte y deposición de
material que se acumula como sedimento en ambientes
continentales y marinos y que normalmente forman rocas
sedimentarias.
4. Sección estratigráfica.
50
Figura 72 Sección estratigráfica
5. Comparación entre diferentes secciones estratigráficas.
6. Análisis de cuenca.
Figura 28 Análicis de la cuenca
51
Figura 29 Capa de estratos
Ejemplo:
Estratigrafía .
Criterios de Clasificación.
Para la definición del perfil estratigráfico del sitio, se
emplearon los resultados de campo y laboratorio, además del
auxilio del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
(S.U.C.S.). Para la clasificación S.U.C.S de los materiales
que constituyen la estratigrafía se recurrió a los
porcentajes de finos,arenas y gravas obtenidos en el análisis
granulométrico vía húmeda en combinación con los límites de
consistencia, además de las correlaciones existentes entre el
número de golpes de la prueba de penetración estándar y la
consistencia en suelos finos y la compacidad relativa en
arenas, tales correlaciones se presentan a continuación :Para
la clasificación de la plasticidad de los materiales
detectados, se empleó el criterio descrito en la sección
"Identificación y Descripción de los Suelos", que aparece en
52
el libro "Introducción a la Mecánica de Suelos y
Cimentaciones" de ].George B. Sowers, editado por Editorial
Limusa, México, 1978, según la siguiente tabla.
Figura 210 Identificación y Descripción de los Suelos
53
Figura 211 Identificación y Descripción de los Suelos
Descripción de la estratigrafía
El primer estrato está comprendido por una capa de limo
arenoso con boleos de consistencia natural medio que se
encontró desde 0.00 mts. a 0.50 mts. de profundidad por
debajo del nivel del terreno natural. La clasificación de
este estrato de suelo conforme a las disposiciones de CFE es
de TIPO II, ya que para su excavación es necesario equipo de
pala, pico y barreta de mano.
54
El segundo estrato está comprendido por una capa de boleos
empacados en limo de consistencia natural dura que se
encontró desde 0.50 mts. a 3.60 mts. de profundidad por
debajo del nivel del terreno natural. La clasificación de
este estrato de suelo conforme a las disposiciones de CFE es
de TIPO IIA, ya que para su excavación es necesario equipo de
retroexcavadora.
NOTA; A LA PROFUNDIDAD DE 3.60 NO SE ENCONTRÓ NIVEL FREÁTICO
55
Figura 212 Descripción de los estratosFigura 28 Estratigrafía
Figura 29 Estratigrafía de la formación venado
56
ANTECEDENTES DE CONSTRUCCIÓN
Los informe de antecedentes contiene los resultados y
conclusiones a quien fueron solicitados los estudios de
mecánica de suelos se refiere a laboratorio y mediante qué
empresa fue hecha dicha solicitud El estudio tiene como base
el conocimiento global de los suelos de la zona,
características, antecedentes del proyecto y exploración
geotécnica. A lo largo de la trayectoria de la línea con el
objetivo es obtener muestras alteradas así como inalteradas
con la realización de sondeos exploratorios denominados:
pozos a cielo abierto (PCA), Y a si analizar las propiedades
mecánicas del suelo in situ, los motivos de la exploración y
las profundidades detalladas
El presente estudio tiene como finalidad la exploración por
métodos físicos del subsuelo, que permitan recabar
información suficiente para recomendar el tipo de cimentación
más adecuado para asegurar la estabilidad de las estructuras
proyectadas.
Antecedentes
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Con motivo de la construcción del Centro de Visitantes y
Unidad Administrativa A.M.C.P. Francisco Coloane, ubicado en
el Sector Occidental del Estrecho de Magallanes, en la Bahía
Mussel, al costado este de la Isla Carlos III, en la XII
Región de Magallanes, la arquitecto Isabel Esteban A. en
representación de ArqDesign Arquitectos Consultores, ha
encargado la elaboración del presente informe, con el fin de
asegurar la calidad del proyecto, facilitar la adecuada
ejecución de los movimientos de tierra necesarios y el
posterior diseño de fundaciones.
La elaboración de este informe, se efectuó sobre la base de
los antecedentes entregados por ArqDesign, mas los
antecedentes recopilados durante visita a terreno con motivo
de la exploración de suelos, ya sea a través de la inspección
de las calicatas excavadas a mano, ensayos efectuados en
terreno, así como a partir de los resultados de ensayos de
laboratorio efectuados sobre muestras de suelos.
Este documento reúne los antecedentes detallados en párrafo
anterior, mas análisis preliminar de los mismos, bases de
58
diseño y recomendaciones preliminares para movimientos de
tierra y apoyo de fundaciones del edificio.
Antecedentes preliminares
El terreno en estudio se ubica en la ladera oste de la Isla
Carlos III frente a la Bahía Mussel en la misma isla. El
terreno es mas presenta una pendiente mas o menos regular
sobre la ladera, y se extiende desde el nivel del mar hasta
media altura de la elevación al oeste de la isla que rodea la
Bahía Musse
Con motivo de la exploración de suelos, se excavaron tres
calicatas nombradas como “C-1” a “C-3”, ubicadas a lo largo y
ancho del terreno en estudio, excavadas hasta una profundidad
de entre 1.5m a 2.1m bajo el nivel de terreno existente en
función de la profundidad a la cual fue detectado el manto
rocoso, y se realizaron dos sondajes del tipo CPT (Cone
Penetration Test) en ambos casos hasta alcanzar el rechazo,
en ambos casos con evidencias de haber tocado roca.
En detalle las profundidades exploradas en cada caso fueron
las siguientes:
59
• Calicata C-1: 1,50m (Roca)
• Calicata C-2: 2,10m
• Calicata C-3: 1,70m (Roca)
• Sondaje CPT S-1: 1,62m (Roca)
• Sondaje CPT S-2: 2,13m (Roca)
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Glosario.
1. Flujo plástico: es la propiedad de muchos materiales
mediante la cual ellos continúan deformándose a través
de lapsos considerables bajo un estado constante de
esfuerzo o carga. La velocidad del incremento de la
deformación es grande al principio, pero disminuye con
el tiempo, hasta que después de muchos meses alcanza
asintóticamente un valor constante.
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2. Límite plástico: es el contenido de humedad sobre el
cual las partículas de suelo están bien lubricadas y
pueden ser moldeadas en una masa plástica. Es decir, es
el menor contenido de agua para el cual el suelo
mantiene características plásticas.
3. Talud: acumulación de fragmentos de roca partida en la
base de paredes de roca, acantilados de montañas, o
cuencas de valles. Estos depósitos típicamente poseen
una forma cóncava hacia arriba, mientras que la máxima
inclinación de tales depósitos corresponde al ángulo de
reposo correspondiente al tamaño promedio de las rocas
que lo componen.
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4. Suelos expansivos: (arcillas, limos arcillosos) estos
crean muchos problemas en las construcciones livianas o
de poco peso, como por ejemplo casas de un piso,
locales, bardas o muros, etc.
5. Estratificación del suelo: también es conocido como
perfil del suelo es el conjunto de todos los estratos
identificados durante el proceso de sondeo, es decir son
63
cada una de las capas que compone al suelo, estas se
forman por la sedimentación de distintos materiales.
6. Cimentación: obra entendida de concreto, ladrillo o
sillares sobre la que se apoyan los muros y pilares de
una estructura.
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7. Barrena: es un instrumento empleado para talar sobre la
superficie de un terreno, este es usado principalmente
durante los estudios de mecánica de suelos de un terreno
determinado.
8. Plasticidad: propiedad del material para deformarse sin
soporte elástico, sin cambio de volumen, sin
desmoronarse o agrietarse.
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9. Ademe: estructura para contener el empuje de tierras y
evitar derrumbes.
10. Geófono: son transductores de desplazamiento,
velocidad o aceleración que convierten el movimiento del
suelo en una señal eléctrica. Casi todos los geófonos
empleados para la prospección sísmica en la superficie
terrestre son del tipo electromagnético.
11. Crecidas del agua: es la elevación del nivel de
un curso de agua significativamente mayor que el flujo
medio de éste. Durante la crecida,
el caudal de un curso de agua
aumenta en tales proporciones que
el lecho del río puede resultar
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insuficiente para contenerlo. Entonces el agua lo
desborda e invade el lecho mayor, también llamado
llanura.
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Bibliografía.
1. Braja M. Das.(2006).Principios de ingeniería de
cimentaciones. Iztapalap,México,D.F. :Thomson.
2. Putnam y Carlson.(1993). diccionario de arquitectura,
construcción y obras públicas, España Madrid. :
Paraninfo, S.A.
3. Peck, Hanson, Thornburn.(2008). Ingeniería de
cimentaciones, México, D.F. :Limusa.
4. Reglamento de construcciones para el Distrito Federal,
México, D.F. :SISTA.
5. Ruiz Vázquez, González Huesca .(2006). Geología
aplicada a la ingeniería civil, México, D.F. : LIMUSA.
68
6. Juárez Badillo, Rico Rodríguez.(2005). Mecánica de
suelos 1. Fundamentos de la mecánica de suelos, México,
D.F. : LIMUSA
7. Ing. Octavio Hernández Zaragoza,(año). Estudio
geotécnico definitivo para la SE TGNL Manzanillo,
Manzanillo, Colima.
8. Ing. Octavio Verdin Gutiérrez, (2001). Estudio de
mecánica de suelos efectuado para el proyecto de la
ampliación de la subestación ixtapan de la sal, Toluca
estado de México.
9. Laboratorio para Construcción Control de Calidad y
Supervisión INSTRUMENTAL, el saucito, CFE.
10. Revista Geológica de América Central No. 5, 1986.
11. M. en C. Darío Hurtado Maldonado,(2004) Mecánica de
suelos no saturados. Sociedad mexicana de mecánica de
69
suelos, A.C. universidad autónoma de Querétaro, José
Alfredo Zepeda Garrido.
12. Informe de mecánica de suelos construcción centro
de visitantes de unidad administrativa A.M.C.P.
Francisco Coloane Bahia Mussel, Isla Carlos III XII
Región de Magallanes.
13. Información Cartográfica y Geográfica de la INEGI,
(2000).[Base de datos]. México: INEGI. Disponible en:
http://www.inegi.org.mx.
14. Sismos, (2012). [Base de datos]. México: SEGOB.
Disponible en : http://sismos.gob.mx.
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