mec suelos ampliac de casa de 2 a 3 niveles c martín mendalde # 1448, col. del valle, df.pdf

7/24/2019 Mec Suelos Ampliac de casa de 2 a 3 niveles C Martn Mendalde # 1448, Col. Del Valle, DF.pdf

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ING. CARLOS RAFAEL GLVEZ BARRAGN

Mecnica de Suelos y Pavimentos

Bosque de Guinea # 109-101, col. Bosques de Aragn, Mpio. Neza, Edo. Mx. Tel: of. 5766-5280 y Cel. 044 55 29672838

ESTUDIO DE MECNICA DE SUELOS PARA LA

REVISIN Y EL ANLISIS DE LA CIMENTACIN

ACTUAL DE UNA CASA QUE SE PLANEA AMPLIAR DE

DOS A TRES NIVELES, UBICADA EN LA CALLE

MARTN MENDALDE # 1448, DE LA COLONIA DEL

VALLE, DELEGACIN BENITO JUREZ, CIUDAD DE

MXICO, DISTRITO FEDERAL.

MARZO DE 2014


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CONTENIDO:

INTRODUCCIN.

1.- DATOS DEL TERRENO.

2.- DATOS DE PROYECTO.

3.- EXPLORACIN Y MUESTREO.

4.- ENSAYES DE LABORATORIO.

5.- ESTRATIGRAFA Y PROPIEDADES.

6.- ANLISIS DE LA CIMENTACIN ACTUAL.

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES GENERALES.

FIGURAS (7).


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INTRODUCCIN.

Se tiene contemplado el proyecto de ampliacin de una casa de uso habitacional de dos a tres

niveles, en la calle Martn Mendalde de la colonia del Valle, del Distrito Federal. Para conocer si

geotcnicamente la cimentacin actual es apropiada y/o suficiente para las cargas adicionales

producto de tal ampliacin por el contrario, si se requiere de una recimentacin, se realiza este

estudio de mecnica de suelos del predio, con el cual se determinar la estratigrafa y

propiedades mecnicas actuales del subsuelo, su capacidad de carga admisible y sus

deformaciones adicionales, que nos permitan realizar la revisin de cimentacin.

En vista de que no se cuenta con planos estructurales de la cimentacin, este estudio tambin

tiene por objeto el conocer el tipo de cimentacin que fue utilizada, por lo que los pozos

exploratorios que se excavaron por parte del cliente, se localizaron en el interior del inmueble,

cerca de muros de la estructura, esto a efecto de descubrir y conocer el tipo de cimentacin

que fue utilizado en esta casa de dos niveles. Por otra parte, el desconocimiento de las cargas

mximas y medias de esta casa y de su ampliacin proyectada, hacen que tambin sea

necesario estimar de manera aproximada tales cargas para poder realizar los anlisis de

cimentacin requieridos. Esto ltimo deber ser ratificado por el estructurista encargado de esteproyecto de ampliacin, a efecto de verificar y/o ratificar las conclusiones que as sean emitidas.

En los siguientes incisos se presenta la informacin general del predio y del proyecto, se describen

las actividades de campo, laboratorio y gabinete, efectuadas para llegar a las conclusiones y

recomendaciones geotcnicas de esta revisin de cimentacin para la ampliacin de esta

estructura, las cuales se indican al final de este trabajo.

1.- DATOSDELTERRENO.

UBICACIN. El predio de forma rectangular en planta tiene un ancho de 10 m y una longitud

de 31 m, se localiza en la calle Maratn Mendalde # 1448, entre las calles Parroquia y Eje 7

Sur (Flix Cuevas), de la Colonia Del Valle, en la Delegacin Benito Jurez, Ciudad de

Mxico, Distrito Federal (figura 1 y foto 1).


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FIGURA 1.- Ubicacin del predio en estudio, en la calle Martn Mendalde # 1448, entre las calles de

Parroquia y el Eje 7 Sur (Flix Cuevas). Colonia del Valle, Distrito Federal.


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FOTO 1.-Exterior de la casa de dos niveles que pretende ser ampliada a tres niveles, en un predio ubicado en

la calle Martn Mendalde # 1448, de la Colonia Del Valle, Delegacin Benito Jurez, Distrito Federal.

INFORMACIN GEOTCNICA EXISTENTE. De acuerdo a la zonificacin geotcnica del subsuelo de la

ciudad de Mxico (refs. 1.y 2), el terreno se encuentra dentro de la denominada Zona II de

transicin, vecina con la Zona del Lago de la ciudad de Mxico(Ver siguiente ESQUEMA 1).En tales

refs. 1 y 2, se define a la zona de transicin como la franja comprendida entre las zonas del lago

y de Lomas; en esta zona se alternan estratos arcillosos depositados en un ambiente lacustre con

suelos gruesos de origen aluvial, dependiendo sus espesores de las transgresiones y regresiones

que experimentaba el antiguo lago. La frontera entre las zonas de transicin y del lago se defini

donde desaparece la serie arcillosa inferior, que corresponde aproximadamente a donde la

capa dura se llega a detectar entre 10 y 20 m de profundidad.

1Comision de Vialidad y Transporte Urbano del D.F. Caractersticas Geolgicas y Geotcnicas del Valle de

Mxico.Serie 100 kilmetros de Metro No. 1, Mxico, D.F. Septiembre de 1986.

2 Sociedad Mexicana de Mecanica de Suelos, A.C. El Subsuelo y la Ingeniera de Cimentaciones en el Area

Urbana del Valle de Mxico. Mxico, D.F. 1978.


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Las caractersticas estratigrficas de la parte superior de la zona de transicin son similares a la

subzona del Lago Centro I Centro II, pero aqu las arcillas lacustres se encuentran ligeramente

ms pre-consolidadas. En esta zona, es comn que la costra superficial est formada

esencialmente por depsitos aluviales de capacidad de carga no uniforme; los suelos

compresibles de la serie arcillosa superior se extienden generalmente a profundidades no

mayores de de 15 a 18 m y se encuentran interdigitadas por suelos limo arenosos, adems es

comn que se presenten mantos colgados de agua. Por lo anterior, es muy probable que bajo el

predio se presenten condiciones que puedan considerarse razonablemente similares a las

descritas en los dos prrafos anteriores.


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Esquema 1.- Zonificacin Geotcnica del Distrito Federal.

2.- DATOS DE PROYECTO.

DATOS GENERALES. De acuerdo con lo que comenta el cliente se tiene contemplada la ampliacin

de una casa de uso habitacional de dos a tres niveles. No se cuenta con planos del proyecto

estructural, ni de la cimentacin empleada, solamente se tiene un plano de planta con el

levanamiento arquitectnico del estado actual de esta casa.


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GEOMETRA Y ESTRUCTURACIN. La casa tiene un ancho de 10 m por 12.60 m de largo, la

estructuracin de la casa es mediante muros de tabique, con castillos de concreto armado, as

como trabes de cerramiento para recibir las losas de entrepiso y de azotea, las cuales al parecer

consisten de losas macisas de 10 cm de peralte. De acuerdo con la informacin proporcionada

por el cliente, esta casa tiene aproximadamente 30 aos de construida.

CIMENTACIN EXISTENTE. No se conoce se tiene documentada la cimentacin empleada, por lo

que durante la realizacin de los pozos de exploracin, se determin que la cimentacin

existente bajo los muros actuales de la casa, es mediante zapatas corridas de mampostera de

seccin trapecial (fotos 2 y 3), con ancho en la base entre 65 y 70 cm, desplantada a 80 cm de

profundidad. Esta profundidad es medida con respecto al nivel de piso terminado en el interior

de la casa.


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Foto 2.- Paredes del Pozo PCA-1, se observa la

cimentacin empleada bajo el muro interior qu se

localiza a unn lado de la escalera que permite el

acceso a la planta alta (1er nivel). La cimentacin es de

mampostera de seccin trapecial, tiene 70 cm de

ancho en la base y est desplantada a 80 cm. Apenas

se observa la dala ce cimentacin de 20 cm de

peralte.

Foto 3.- Paredes del Pozo PCA-3, localizado en la

fachada frontal del la casa, aqu la cimentacin de

mampostera es de 65 cm de ancho y desplante d a

80 cm.

DESCARGAS. Dado que no se proporcionaron las descargas mximas y medias, para tener una

idea de las mismas y estar en posicin de efectuar la revisin de la cimentacin, se definieron demanera somera unas descargas basndonos en la experiencia prctica de otras estructuras

habitacionales similares, de dos y tres niveles. Las descargas mximas estimadas por muro para

la condicin esttica suelen llegar a ser del orden de 1.50 ton/ml/nivel; para dos niveles entonces

seran de 3.00 ton/ml/piso, sin incluir el peso propio de la cimentacin, ni factor de carga alguno.


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En vista de que los cimientos observados son zapatas corridas de seccin trapecial con ancho en

la base de 70 cm y desplantadas a 0.80 m de profundidad, el peso por metro de cimiento para

la geometra detectada ser del orden de 0.88 ton/ml. La descarga mxima bajo los muros ms

pesados para un nivel sera del orden de 3+0.88=3.88 ton/ml; mientras que para tres niveles

sera de 4.5+0.88=5.38 ton/ml. Para las condiciones de carga media, seran de

2.70+0.88=3.58 ton/ml y de 4.05+0.88= 4.93 ton/ml. Para la conversin de ton/ml a ton/m, se

considerar el ancho de cimenacin determinado en campo durante las exploraciones

efectuadas, que fue de 70 cm.

En la siguiente tabla 1 se condensan las descargas mximas y medias estimadas para la casa de

dos niveles, el piso adicional y la suma de las anteriores para la condicin final de 3 niveles:

TABLA 1

RESUMEN DE DESCARGAS ESTIMADAS

SinCimiento

ConCimiento

Cargatotal

SinCimiento

ConCimiento

Cargatotal

1.40(CM+CVmx) 1.0(CM+CVmed)

(m) (ton/ml) (ton/ml) (ton/ml) (ton/m) (ton/ml) (ton/ml) (ton/m) (ton/m) (ton/m)

2 Niveles 3.00 3.88 5.54 2.70 3.58 5.11 7.76 5.11

Ampliacinde un nivel

1.50 1.5 2.14 1.35 1.35 1.93 3.00 1.93

3 Niveles 4.50 5.38 7.69 4.05 4.93 7.04 10.76 7.04

0.880.70

Zapatas deMampostera deSeccin Trapecial

de 70 cm deancho,

desplantadas a 80cm de profundidad

CIMENTACIN ACTUALCASA

Ancho deCimentacin

actual

Pesoaproximadode la cim.

ActualCM+CVmx CM+Cvmed

Descargas Totales Factorizadas

Descargas estimadas por Muro (sin factorizar)Descargas estimadas por Muro (ya incluyen

factores de carga)

En resumen, se tiene que de la anterior tabla 1 la casa en dos niveles transmsite cargas mximas

y medias factorizadas de 7.76 ton/m y 5.11 ton/m, respectivamente. La ampliacin de un nivel

tercero, implica cargas mximas y medias adicionales de 3.00 ton/m y 1.93 ton/m,

respectivamente. Finalmente, para la condicin final, la casa en tres niveles transmitir cargas

mximas y medias de 10.76 ton/m y 7.04 ton/m. Corresponder al estructurista la determinacin

precisa de tales descargas, a efecto de de verificar si las descargas aqu estimadas estn en el

rango de sus determinaciones, o no. En caso que las descargas aqu estimadas sean menores


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que las deerminadas por el estructurista, ser necesario hacer una nueva revisin geotcnica de

la cimentacin.

COEFICIENTE SSMICO. De acuerdo con las NORMAS TCNICAS COMPLEMENTARIAS DEL REGLAMENTO DE

CONSTRUCCIONES DEL D.F., el predio se localiza en la denominada ZONA II de la Ciudad de Mxico,

en donde se sugiere que para estructuras del tipo B, como la presente, se tome un coeficiente

ssmico de Cs=0.32. (ver esquema 2 siguiente). Este valor deber ser verificado por el ingeniero

estructurista.

Esquema 2. Zonificacin Ssmica del Distrito Federal.


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3.- EXPLORACIN Y MUESTREO.

EXPLORACIN. La exploracin se llev a cabo mediante 3 pozos a cielo abierto excavados por

parte del cliente, con herrramienta manual. La profundidad de exploracin fue de 2.65 a 2.80 m.

La ubicacin de estas excavaciones se muestra de manera aproximada en el siguiente croquis

de la figura 2.

En cada pozo a cielo abierto se examinaron los tipos de suelo existentes para medir su espesor y

definir cualitativamente sus propiedades de consistencia, compacidad o cementacin.

De los pozos se colectaron muestras alteradas de suelo representativas de los estratos

prevalecientes. En vista de que en los 3 pozos efectuados se obtuvieron suelos de caractersticas


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razonablemente similares, slo se obtuvo una muestra cbica inalterada hacia el fondo del

denominado pozo PCA-1. Los parmetros mecnicos que resulten de las pruebas mecnica que

se le practiquen y estos sern empleados en los anlisis de cimentacin que se llevarn a cabo

ms adelante.

En las figuras 3 a 5 se muestran las columnas estratigrficas de los tres pozos efectuados.


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Bosque de Guinea # 109-101, col. Bosques de Aragn, Mpio. Neza, Edo. Mx. T


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Mecnica de Suelos y Pavimento

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4.- ENSAYES DE LABORATORIO.

Para clasificar correctamente a los suelos, complementando la informacin de campo y estar enposicin de asignar valores adecuados a los parmetros que rigen el comportamiento mecnico

de los mismos, se implement un programa de laboratorio. Los ensayes realizados fueron los

siguientes:

ENSAYES NDICE. Las pruebas ndice de laboratorio que se efectuaron en todas las muestras

alteradas representativas, se enlistan a continuacin:

Clasificacin visual y al tacto de acuerdo al SUCS.

Humedad natural.

Peso volumtrico natural.

Porcentaje de finos por lavado, en suelos predominantemente finos.

Granulometra simplificada por 3 mallas, en suelos de grano grueso.

Lmites lquido y plstico.

Densidad de slidos.

La tercera prueba nicamente se efectu en la muestra cbica inalterada extrada hacia el

fondo del PCA-1.

RESULTADOS DE LOS ENSAYES NDICE. En la siguiente tabla 2 se condensan todos los resultados de las

pruebas ndice y de clasificacin que se llevaron a cabo:


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TABLA 2

RESUMEN DE RESULTADOS DE PRUEBAS NDICE DE LABORATORIO

LIMITES DE

PLASTICIDAD

POZO MUESTRA TIPO DEMUESTREOPROF.MUESTREO

(M)HUMEDAD

(%)GRANUL

%F, %A, %G LMITELQUIDO

LMITEPLSTICO

NDICEPLSTICO

DENSIDAD

DE

SLIDOS

PESO

VOLUM.NAT.

(ton/m)

SUCS

M-1 BOLSA 0.85 24.05 56, 44, 0 52.55 18.71 33.54 -- -- CH

M-2 BOLSA 1.35 9.82 -- -- -- -- -- -- GM

M-3 BOLSA 1.90 64.11 77, 23, 0 46.60 34.52 12.08 -- -- ML

M-4 BOLSA 2.05 58.62 -- 33.56 29.02 4.54 -- -- ML

PCA-1prof de2.80 m

M-5 CBICA 2.60 69.50 83, 17, 0 33.56 29.02 4.54 2.59 1.45 OH

M-1 BOLSA 1.00 28.03 67, 33, 0 60.75 20.00 40.75 -- -- CH

M-2 BOLSA 1.60 6.30 -- -- -- -- -- -- GM

M-3 BOLSA 2.20 63.36 100, 0, 0 54.85 36.07 18.78 -- -- ML

PCA-2prof de2.70 m

M-4 BOLSA 2.65 54.89 75, 25, 0 77.90 36.40 41.50 -- -- OH

M-1 BOLSA 0.75 26.17 -- -- -- -- -- -- CH

M-2 BOLSA 1.45 5.64 -- -- -- -- -- -- GM

M-3 BOLSA 1.90 62.83 -- -- -- -- -- -- ML

PCA-3prof de2.65 m

M-4 BOLSA 2.40 67.63 -- -- -- -- -- -- CH

Notas: El significado de algunas variables es el siguiente: %F= porcentaje de finos; %A= porcentaje de arena; %G=

porcentaje de gravas.

ENSAYES MECNICOS. En la muestra cbica extrada del PCA-1 se realizaron los siguientes ensayes

mecnicos:

Ensaye de compresin simple, los resultados se indican en las figura 6.

Ensayes de consolidacin unidimensional. Se emplearon los incrementos de carga

convencionales de 0.125, 0.25, 0.50, 1.00, 2.00 y 4.00 kg/cm, con su respectivo ciclo de

descarga. La curva de compresibilidad determinada a esta prueba de deformabilidad a

largo plazo, se indica en la figuras 7.


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Los dos tipos de ensayes mecnicos anteriores se efectuaron de manera combinada en las dos

muestras inalteradas obtenidas con los tubos shelby.

Estos resultados se presentan en las siguientes tablas 3 y 4, as como en las figuras 6 y 7 que se

muestran ms adelante.

TABLA 3

RESULTADOS DE ENSAYE DE COMPRESIN SIMPLE

PROPIEDADES INDICE PARMETROS MECNICOS

SONDEO

Prof.

Promedio

de la

muestra(m)

Humedad

natural W

(%)

Densidadde Slidos

Ss

Grado de

saturacin

Gw (%)

Pesovolum.

natural m(ton/m)

Relacinde Vacos

(e)

Mdulode

Elasticidad

Ei (ton/m)

Resistencia acompresin

simple

(ton/m)

Cohesin

inferida

(ton/m)

PCA-1 2.60 64.43 2.59 87.56 1.47 1.91 550.00 4.00 --

TABLA 4

RESULTADOS DE ENSAYE DE CONSOLIDACIN (PCA-1)

PROPIEDADES INDICE PARMETROS DE DEFORMABILIDAD

SONDEO

Prof.Promedio

de la

muestra

(m)

Humedad

natural

W (%)

Densidad

de

Slidos

Ss

Grado

de sat.

Gw (%)

Peso volum

natural

m(ton/m)

Relacin

de Vacos

e

Presin

efectiva

inicial

(ton/m

Carga de

Precons

(ton/m)

Mv

(m/ton)

PCA-1 2.60 62.55 2.59 85.29 1.45 1.90 3.30 5.50 0.0052

Nota: El Mdulo de compresibilidad volumtrica (Mv), fue calculado en la tabla 9 que se nuestra ms adelante,

esto despus de conocer la variacin de las presiones iniciales del subsuelo, de saber la distribucin de carga

P por Boussinesq por la estructura; y de calcular los decrementos de relaciones de vacos inicial (e i) y final

(ef), mediante la curva de compresibilidad de la consolidacin efectuada.

Los anteriores parmetros de resistencia y deformabilidad, sern empleados para los anlisis

de cimentacin, que se indican ms adelante en el captulo 6.


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5.- ESTRATIGRAFA Y PROPIEDADES.

ESTRATIGRAFA: El subsuelo bajo el predio presenta caractersticas similares a las del suelo tpico de

la denominada zona de transicinde la ciudad de Mxico. En particular, se detect la siguiente

secuela de materiales (figuras 3 a 5):

Superficialmente se tiene un firme de concreto pobre de 6 cm de espesor promedio.

A partir de los 6 cm y a profundidad variable entre 1.00 y 1.20 m, se tiene un primer relleno de

regular a bien compactado, formado por una arcilla arenosa poco limosa caf obscuro, de

alta plasticidad (CH), de consistencia firme, contiene pedacera de tabique aislada y basura

inorgnica. La cimentacin de esta casa est conformada por zapatas corridas de

mampostera, de seccin trapecial con ancho de 70 cm, desplantadas a 80 cm de

profundidad.

Subyace otro relleno muy antiguo formado por gravas subredondeadas, con pedacera

aislada de vasijas de barro, empacadas en arena limosa (GM), de compacidad media. Este

relleno tiene espesores variables entre 50 y 60 cm, por lo que se extiene a profundidades

variables entre 1.60 y 1.80 m.

A continuacin con espesor variable entre 50 y 90 cm, se encontr un limo arcilloso con

arena (ML-MH), de color caf claro, de baja a mediana plasticidad y consistencia media a

firme. Esta capa se llega a extender a profundidades variables entre 2.30 y 2.50 m.

Finalmente, con espesor indefinido pero no manor de 30 cm, porque se detect hasta la

mxima profundiad de exploracin de 2.80 m, se tiene una arcilla limosa con arena (OH-MH),de color gris oscuro, de mediana a alta plasticidad y de consistencia media a firme. De

acuerdo a los resultados de la prueba triaxial efectuada en una muestra inalterada

representativa de este material, este manto tiene un peso volumtrico de 1.47 ton/m; una

humedad variable entre 55.00% w 68%; una densidad de slidos de Ss=2.59, un

grado de saturacin de Gw=87.56% y una relacin de vacos de e=1.91; Las propiedades


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mecnicas fueron: cohesin de 4.00 ton/m, ngulo de friccin interna de =0, y mdulo

de elasticidad inicial de Ei=550 ton/m.

De acuerdo con informacin de sondeos cercanos a este terreno en estudio, se tiene que

sobre Gabriel Mancera casi esquina con Flix Cuevas un sondeo profundo llevado hasta

16.20 m de profundidad, la estratigrafa detectada indica que el manto anterior de arcilla

limosa con arena pudiera llegar a extenderse hasta 4.50 m de profundidad., con humedades

variables entre 60% y 150% y nmero de golpes oscilante entte 2 y 8. Entre 4.50 y 6.00 m se

pudiera tener una capa de arena pumtica poco limosa gris oscuro y verdoso, de

compacidad suelta (2 a 5 golpes). Posteriormente entre 6 y 10 m de profundidad se tendra

una arcilla poco limosna de color gris oscuro a gris verdoso con contenidos de agua

promedio de 160 % y de consistencia muy blanda a blanda. A continuacin entre 10 y 12 m

se tiene ya una capa de consistencia dura, formada por un limo arenoso caf verdoso, co

nhumedades promedio de 30% y nmero de golpes entre 30 y >50. Finalmente hasta el

fondo de este sondeo cercano, se encontr otra capa densa de arena limosa caf verdoso,

con ms de 50 golpes en la prueba de penetracin estndar.

Para efectos de los anlisis de cimentacin que se llevarn a cabo, se considerar que la

arcilla encontrada en los pozos realizados se extender hasta 4.50 m de profundidad. Por el

tipo de cimentacin empleado, se tiene que el bulbo de influencia bajo estos cimientos no

pasar a ms de 3.50 m de profundidad.

En las siguientes fotos de las figuras 3 a 5 de estratigrafas, se presentan las paredes de las

dos excavaciones en donde se puede apreciar las dos capas de suelo encontradas, as

como la cimentacin empleada en esta estructura:

NIVEL FRETICO: No se detect el nivel de agua fretica en los 2.80 m explorados, sin

embargo la informacin de sondeos cercanos investigada a la que tuvimos acceso indican

que este nivel pudiera estar a una profundidad del orden de 3.50 m de profundidad.

PRESIONES EFECTIVAS EN EL SUBSUELO. En la tabla 5 que a continuacin se presenta, se ilustra el anlisis

efectuado para la obtencin de las presiones efectivas del subsuelo.


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TABLA 5

DETERMINACIN DE PRESIONES EFECTIVAS DEL SUBSUELOESTRATO ESPESOR PESO VOL. PRESION PRESION PRESION

(m) H NATURAL TOTAL DE PORO EFECTIVA

NAF= (m) (U)

(ton/m) (ton/m) (ton/m) (ton/m) (ton/m)

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.00 - 1.20 (+) 1.80 1.80 0.00 1.80

1.20 - 0.60 (+) 0.96 2.76 0.00 2.76

1.80 - 1.20 1.74 4.50 0.00 4.50

3.00 - 0.50 0.73 5.23 0.00 5.23

3.00 - 1.50 (+) 1.95 6.45 1.00 5.45

3.50

0.00 0.00

1.20 1.50

1.80 1.60

3.00 1.45

3.50 1.45

4.50 1.30

m m * H P = Hm * P = P - U

NOTAS:

1. Los pesos volumtricos mostrados con asteriscos entre parntesis, fueron supuestos con base en la experiencia de sondeos

cercanos..

2. En la obtencin de las presiones de poro, no estn consideradas las prdidas de presin por efectos del bombeo.

CONSIDERACIONES PARA DEFINICIN DE LOS PARMETROS DE RESISTENCIA: Para la determinacin de la

capacidad de carga admisible del subsuelo se emplearon los parmetros mecnicos que se

obtuvieron en la prueba de compresin no confinada, es decir, una cohesin de c=4.00 ton/my un ngulo de friccin interna de =0. El peso volumtrico natural obtenido fue de

(m=1.45 ton/m.

CONSIDERACIONES PARA DEFINICIN DE LOS PARMETROS DE DEFORMABILIDAD En lo referente a los

asentamientos que se pudieran presentar, dado que la masa de suelo es limo arenosa, sin agua

y de consistencia media a firme, los hundimientos que pudieran llegar a presentarse seran

exclusivamente del tipo elstico. El mdulo de elasticidad inicial obtenido de la prueba de

compresin simple mencionada result de Ei= 550 ton/m. El mdulo de Poisson empleado en

este caso ser de =0.35.


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6.- ANLISIS DE LA CIMENTACIN ACTUAL.

De conformidad con los lineamientos contenidos en las NORMAS TCNICAS COMPLEMENTARIAS DEL

REGLAMENTO DE CONSTRUCCIN PARA EL DISTRITO FEDERAL, en su parte correspondiente al DISEO Y

CONSTRUCCIN DE CIMENTACIONES(Ref. 3), se deber realizar la:

REVISIN AL ESTADO LMITE DE FALLA.

CONDICIONES ESTTICAS.

Para tal revisin, se determinar la capacidad de carga admisible del terreno de apoyo y deber

cumplirse que sta ltima sea mayor o igual que las descargas mximas de la condicin de

CM+CVmx, descargas afectadas por su correspondiente factor de carga de Fc=1.40. Se

deber cumplir la siguiente expresin:

A

QFQ

cadm

Donde:

A

QFc1.40(CM+CVmx)= Suma de las acciones verticales con intensidad mxima, afectada

por el factor de carga de Fc=1.40 y dividida entre el rea de la cimentacin (A),

ton/m.

En este caso, la descarga mxima esttica factorizada obtenida y factorizada bajo los muros de

carga de mayor peso, es: para 2 niveles (condicin actual) de 7.76 ton/m; en tanto que para 3

niveles, sera de 10.76 ton/m.

3Normas Tcnicas Complementarias para Diseo y Construccin de Cimentaciones del Reglamento de Construcciones para

el Distrito Federal, CIMC, Entro de Actualizacin Profesional, 1995.


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Para la determinacin de la capacidad de carga admisible del subsuelo (Qadm) bajo las zapatas

corridas actuales se emplearon los parmetros mecnicas inferidos a partir de la prueba de

compresin triaxial rpida, la que arroj los siguientes parmetros mecnicos: una cohesin de

C=4.00 ton/m y un ngulo de friccin interna de =0.

Para el clculo de la capacidad de carga admisible se emplearon los parmetros de resistencia

obtenidos de la prueba triaxial y se utiliz la teora propuesta por Skempton (ref. 4), para el anlisis

de cimientos rectangulares superficiales sobre suelos de comportamiento puramente cohesivo.

La expresin empleada fue la siguiente:

fRcadm D+FNC=Q m

Donde:

C= Parmetro de cohesin en condiciones no drenadas, en ton/m.

m= Peso volumtrico natural del suelo arriba del desplante, en ton/m.

Df= Profundidad de desplante, m.

FR= Factor de resistencia, adimensional de 0.35, tanto para condiciones estticas.

Nc= Factor de capacidad de carga propuesto por Skempton, adimensional, en funcin de la

relacin entre la profundidad de desplante y del ancho de cimentacin. El cual se evala

de acuerdo a la siguiente expresin:

L

B0.25B

Df0.2515.14Nc

4 Skempton, A. W. The Bearing Capacity of Clays Building Research Congress. The Institute of Civil Engineers. Div.

I. London, England. 1951.


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25


para: 2B

Df y 1

L

B

En el caso de que Df/B y B/L no cumplan las desigualdades anteriores, se considerarn iguales

a 2 y 1, respectivamente. B= ancho de la cimentacin, L= longitud de a cimentacin.

En la tabla 6 que a continuacin se indica se muestran los datos empleados en la revisin del

estado lmite de falla de la cimentacin:

TABLA 6DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE DEL SUELO BAJO LA ESTRUCTURA Y

ANLISIS DE ESTADO LIMITE DE FALLA PARA CONDICIONES ESTATICAS

Df B LCarga mx

para dospisos

Carga mxpara tres pisos C Nc Qadm

(m) (m) (m) ( ton/m ) (ton/m) (ton/m) (ton/m) (ton/m) (ton/m)

CASA DE 2 A 3NIVELES

ZAPATASCORRIDA S DEMAMPOSTERA

0.80 0.70 5.00 7.76 10.76 4.00 7.00 1.47 1.18 10.98

ESTRUCTURATIPO DE

CIMENTACINACTU AL

fD

Nota: La descarga mxima con Fc (columna 7) fue obtenida de la tabla 2, columna 10.

De los resultados de la anterior tabla 5, comparando los valores de las columnas 6, 7 y 12, seaprecia que la expresin

A

QFQ

cadm se cumple para descargas mximas de casa con dos y

tres niveles , por lo que para esta condicin esttica se cumple en todos los casos la revisin del

estado lmite de falla.

Con los que resulta que la capacidad de carga admisible esttica del manto natural de apoyo

resulta del orden de Qadm (esttica)=10.98 ton/m. Este valor resulta un poco por arriba del

obtenido para la mxima presin que transmitir la vivienda cuando se completen los tres niveles,

que se evalu de 10.76 ton/m, por lo que si estas descargas estn bien estimadas, entonces S SE

CUMPLE LA REVISIN DEL ANLISIS AL LMITE DE FALLA.

Derivado de lo anterior, es muy importante que el estructurista defina detalladamente las

descargas de esta estructura para los dos niveles, para verificar y en su caso ratificar las


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recomendaciones aqu emitidas, en su defecto definir si es necesaria una recimentacin para

los tres niveles.

CONDICIN DINMICA.Para los anlisis dinmicos que se tengan que checar realizar para esta

estructura se podr emplear un valor de capacidad de carga admisible incrementado en un

35% del anterior valor esttico, es decir, se utilizar una Qadm (dinmica)=14.82 ton/m.

REVISIN AL ESTADO LMITE DE SERVICIO:

Dado que la casa ya tiene como 30 aos de construida, se piensa que las deformacionestotales, tanto elsticas como por consolidacin, ya se produjeron entonces se calcularn

nicamente los asentamientos elsticos y diferidos producidos por las descargas adicionales que

implican el aadir un piso adicional para completar tres niveles, que sera la condicin final, es

decir, 10.76 - 7.76= 3.00 ton/m, para la condicin de carga mxima y de 7.04 5.11=

1.93 ton/m, para la condicin media (ver tabla 1).

CLCULO DE HUNDIMIENTOS MXIMOS TOTALES BAJO CADA ZAPATA:

En este caso, los asentamientos totales (Ht) por compresin del subsuelo sern tanto elsticos

(H1), como diferidos o por consolidacin (H2), es decir, Ht=H1+ H2.

ASENTAMIENTOS ELSTICOS (H1):

Se revis la magnitud de los asentamientos elsticos, producidos nicamente por concepto de la

ampliacin de casa de 2 a 3 niveles, ya que los elsticos de la casa a dos niveles ya ocurrieron

inmediatamente durante la construccin inicial de dicha casa. Se emple la denominada teora

elstica (ref. 5) representada por la siguiente expresin:

5BOWLES JOSEPH E. Foundation Analysis and Design. Second Edition. Mc Graw-Hill Kogakusha. Tokio, Japan, 1977.


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w

i

2mx

1 I

E

-1BW=H

Donde:

H1= Asentamiento inmediato, en m.

Wmx= Descarga mxima adicional por el tercer piso, de la condicin de (CM+CVmx) x 1.40,

(3.00 ton/m).

B= Ancho del cimiento (70 cm).

v= Mdulo de Poisson, en este caso para arcillas y limos de 0.35.

Ei= Mdulo de elasticidad inicial del material bajo el desplante, tomado de los resultados de la

prueba de compresin simple (550 ton/m).

Iw= Factor de forma (Iw) al centro de cada excavacin (considerando cimientos rgidos), en

funcin de la geometra del rea cargada, el cual se obtiene de acuerdo a la siguiente

expresin:

93.01

B

L

B

LLn

L/B

1L/B1Ln

B

L

2I

22

w x

En la siguiente tabla 7, se desglosan los anlisis efectuados para determinar las deformaciones

inmediatas:

TABLA 7

DETERMINACIN DE ASENTAMIENTO ELSTICO (INMEDIATO) AL CENTRO DE LAS ZAPATAS DE LA

CASA POR LA ADICIN DE UN PISO.

Estructura

Ancho deCimentacin

B

(m)

Longitud de laCimentacin (m)

1.40x(CM+CVmx)(ton/m)

Mdulo dePoisson

IwEi

(ton/m)H1

(cm)

Casa de 2 a 3Niveles

0.70 5.00 3.00 0.35 2.17 550.00 1.00

Se determin la magnitud de los asentamientos elsticos(H1), al centro de las zapatas, ser del

orden de H1=1.00 cm.


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ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACION (H2):

Segn la informacin proporcionada por el cliente esta casa ya tiene aproximadamente 30 aos

de construida, por lo que se estima que las deformaciones diferidas por consolidacin

producidas por esta casa de dos niveles, ya se presentaron en su totalidad. Sin embargo, la

construccin de la ampliacin a un tercer piso implicar una descarga mxima media adicional

de 1.93 ton/m. En el anlisis de hundimientos a largo plazo (H2), ser considerada

exclusivamente esta ltima descarga media adicional, con Fc=1.0.

Estos asentamientos diferidos se determinaron mediante la teora de la consolidacin del Dr.Terzaghi (ref. 6) empleando los parmetros de deformabilidad de la prueba de consolidacin

efectuada en el laboratorio (fig. 7). La expresin que se emple es la siguiente:

iivi HPH1

H i0i

i2 m

ee

Donde:

H2= Asentamiento por consolidacin de los estratos compresibles, cm.

ei= Variacin de la relacin de vacos de cada estrato i bajo el incremento de esfuerzos P

inducido a la profundidad z por la carga media a nivel cimentacin. ei se estima a partir

de las pruebas de consolidacin unidimensional realizadas en muestras representativas de

los estratos se suelo compresible.

eoi= Relacin de vacos inicial de cada estrato i de suelo compresible.

mvi= Coeficiente de variacin volumtrica, de cada estrato i compresible, m/ton.mvi=(ei)/(P (1+eoi)).

Poi= Presin efectiva inicial a la mitad del estrato compresible, en ton/m.

6 Terzaghi Karl and Peck Ralph B. Soil Mechanics in Engineers Practice. Second Edition. John Wiley and Sons

Inc. New York, USA. 1967.


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Pi= Esfuerzo actuante a la profundidad media del estrato i, obtenido con la teora de

Boussinesq (Ref. 7).

Pfi= Presin efectiva final a la mitad del estrato compresible, obtenida de sumar Poi+Pi, en

ton/m.

Hi= Espesor compresible del estrato i, cm.

Primeramente se determinarn los esfuerzos adicionales Pi en una lnea al centro del cimiento

de la estructura, dentro del subsuelo provocados por la construccin del tercer nivel de la casa,

para lo cual se emplear la teora de Boussinesq, para el caso de reas rectangulares

uniformemente cargadas. Para estos casos, esta teora est representada por la siguienteexpresin:

2222222222

1-

zy

1

yx

1x

yx

xyz

yxz

xytan

2

Wmed4Pi

zz

Donde:

Wmed= Descarga de cada estructura para la condicin de carga media (CM+CVmed)x1.0,

ton/m.

x= B/2, mitad del ancho de la cimentacin, m.

y= L/2, mitad del largo de la cimentacin, m.

z= Prof-Df = profundidad a la que se desea conocer el esfuerzo inducido, descontada de la

profundidad de desplante propuesta del edificio, m.

Pi= Esfuerzo actuante a la profundidad media del estrato i, obtenido con la teora de

Boussinesq, en ton/m.

En la siguiente tabla 8, se presenta el clculo de la distribucin de esfuerzos con la profundidad,

al centro del rea cargada bajo zapatas, calculada mediante la expresin de Boussinesq

7 Boussinesq J., Aplication des Potenciels a 1 Etude del Equilibre el du Mouvement des Solides Elastiques,

1885.


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mencionada. Estos datos sern empleados para el anlisis de asentamientos por consolidacin

de cada Edificio, los cuales se presentan ms adelante:

TABLA 8

DISTRIBUCIN DE ESFUERZOS CON LA PROFUNDIDAD EN LA MASA DE SUELO, AL CENTRO DE LAS

ZAPATAS

Z= Prof - Df CENTRO

Wmed= (ton/m) (m) (ton/m)

B= m 2.70 2.15 1.35 1.00L= m

X=B/2= 0.35 m

Y = L /2= 4 m

W/(2*PI)= 0.31 (ton/m)

Df= m

0

z

ESPESORH(m)

PROF. MITADESTRATO

COMPRESIBLE (m)

DATOS:ESTRATOS

COMPRESIBLES(m)

1.93

0.70 0.80 - 3.50

8.00

0.80

iP

Df

En la siguiente tabla 9, se condensa todo el anlisis de asentamientos por consolidacin que se

llev a cabo:


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TABLA 9

ASENTAMIENTOS TOTALES POR CONSOLIDACIN BAJO EL CENTRO DE LAS ZAPATAS AL AUMENTAR

UN TERCER PISO A LA CASA. CONSIDERACIONES: DESCARGA MEDIA ADICIONAL DECM+CVmed=1.93 ton/m (A NIVEL DESPLANTE):

Df= (CM)

2.70 2.15 1.35 4.270 0.0052 1.50

1.50

Prof. a la mitad del

0.80

0.80 - 3.50 3.27 1.892 1.00 1.877

estrato compresible

menos prof. dedesplante (Z-Df)

(Mv) Coef. dedeform. Volum.

(m/ton)

ESTRATOS (m) PROF. MITADESTRATO

COMPRESIBLE(Z)(m)

RELACION DEVACIOS INICIAL

(ei)

RELACION DEVACIOS FINAL

(ef)ESPESOR H (m)

Presinefectivainicial (Pi)(ton/m)

al centro dela ciment.(ton/m)

PRESION

FINALPf(ton/m)

H

P

tH

En la siguiente tabla 10 se presenta el resumen de los asentamientos totales mximos

(Ht=H1+H2) bajo las zapatas analizadas:

TABLA 10

ASENTAMIENTOS MXIMOS TOTALES BAJO LAS ZAPATAS DE LA CASA

ESTRUCTURA AsentamientoInmediatoH1(m)

AsentamientoDiferidoH2 (m) (cm)

AMPLIACIN DECASA DE 2 A 3

NIVELES1.00 1.50 2.50

tH

La conclusin es que la casa que se ampliar de dos a tres niveles sufirr un asentamiento total

adicional del orden de 2.50 cm al centro de las zapatas, de los cuales 1 cm ser inmediato y los

1.50 cm restantes, ser a largo plazo. Esto nos indica que no se tendr ningn problema degeotcnia en la casa por la ampliacin de la misma de dos a tres niveles, ya que se presentarn

asentamientos de magnitud permisible.


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En vista de que se cumplen las revisiones a los estados lmite de falla y de servicio

estipuladas por el Reglamento de Construcciones del D.F., se concluye que, para las

descargas aqu estimadas, la cimentacin actual mediante zapatas corridas de seccin

trapecial, de concreto armado, con anchos entre 65 y 70 cm y desplante a 80 cm de

profundidad, es adecuada y no requiere de ninguna modificacin, tal como ampliacin,

refuerzo restructuracin, por concepto del proyecto de ampliacin de la casa de 2 a 3

niveles.

Esta aseveracin deber ser verificada y/o ratificada por el ingeniero estructurista

encargado de la ampliacin, una vez que determine con precisin las descargasmximas reales de esta vivienda para la condicin de 3 pisos; entonces, siempre y

cuando las descargas reales que se determinen sean iguales menores que las aqu

estimadas, es vlida la afirmacin que indica que no se requiere de recimentacin para la

ampliacin proyectada. En caso contrario, si las descarga obtenidas resultaran mayores

que las aqu determinadas, entonces ser necesario revisar nuevamente la cimentacin

actual.

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES GENERALES.

Con base en los trabajos de campo, laboratorio y de gabinete realizados, se llega a las siguientes

conclusiones geotcnicas:

a) El subsuelo investigado hasta los 2.80 m de profundidad est conformado inicialmente hasta

1.20 m de profundidad por dos capas de relleno antiguos. Estos rellenos em general se

observan de regular a bien compactados. El primer relleno de 1.20 m de espesor mximo es

una arcilla arenosa poco limosa caf obscuro, de alta plasticidad (CH), de consistencia firme,

con pedacera aislada de tabique. La segunda capa de 50 a 60 cm de espesor consiste de

gravas subredondeadas, con pedacera aislada de vasijas de barro, empacadas en arena

limosa (GM), de compacidad media. Subyace hasta 4.50 m una arcilla limosa con arena

(OH-MH), de color gris oscuro, de mediana a alta plasticidad y de consistencia media a firme.

Hasta aqu se describela estratigrafa porque el bulbo de influencia de los cimientos actuales

no pasa de este estrato.


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b) La cimentacin actual de la estructura es mediante zapatas corridas de mampostera, de

seccin trapecial, de 70 cm de ancho en la base, desplantada a 80 cm de profundidad. A

esta construccin de dos niveles se pretende aumentarle a mediano plazo, um tercer nivel.

c) No se proporcionaron datos de descargas, por lo que stas se estimaron aproximadamente

con base en experiencia de datos de estructuras habitacionales similares de dos y tres niveles,

cimentadas con zapatas. Las descargas mximas factorizadas y descargas para la condicin

media y mxima aqu estimadas (para la condicin esttica), se pueden observar con detalle

en la tabla 1 del informe. En dicha tabla se tiene que la casa en dos niveles transmsite cargas

mximas y medias factorizadas de 7.76 ton/m y 5.11 ton/m, respectivamente. La

ampliacin de un nivel tercero, implica cargas mximas y medias adicionales de 3.00 ton/m

y 1.93 ton/m, respectivamente. Finalmente, para la condicin final, la casa en tres niveles

transmitir cargas mximas y medias de 10.76 ton/m y 7.04 ton/m.

d) Corresponder al estructurista la determinacin precisa de tales descargas, a efecto de

verificar si las descargas aqu estimadas estn en el rango de sus determinaciones, o no. En

caso que las descargas aqu estimadas sean menores que las determinadas por el

estructurista, ser necesario hacer una nueva revisin geotcnica de la cimentacin.

e) La capacidad de carga admisible esttica del subsuelo actualmente, para el caso particular

de zapatas corridas de 70 cm de ancho y desplante a 80 cm de profundidad, resulta delorden de 10.98 ton/m (tabla 6), magnitud muy similar a la de las descargas mximas aqu

estimadas, de 10.76 ton/m (tabla 1).

f) La consolidacin del subsuelo bajo los cimientos de esta casa para la condicin actual de

dos niveles, ya se desarroll totalmente bajo las descargas de la estructura, esto debido a

que el inmueble ya que tiene alrededor de 30 aos de construido. Los asentamientos

mximos totales adicionales debidos a la ampliacin de dos a tres niveles sern tanto

elsticos, como diferidos. De acuerdo con nuestro anlisis, la magnitud del asentamiento total

calculado indica que ste no exceder de 2.50 cm. Esta deformacin tericamente ser tal

que 1 cm de presentar manera inmediata, durante la construccin de la ampliacin; en

tanto que, los restantes 1.50 cm, se presentarn a largo plazo (por consolidacin). Esta

magnitud total de asentamiento es permisible.

g) Finalmente de lo anterior, se concluye que para las descargas aqu estimadas, la

cimentacin actual de esta casa es tambin adecuada para una ampliacin de dos a tres


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niveles, esto porque forma parte de la costra superficial que cubre a las arcilas blandas de

origen lacustre que existen en la zona de lago y de transicin de la ciudad de Mxico. Los

suelos de la costra superficial son de mejores propiedades que las de tales arcillas lacustres.Se piensa que el suelo bajo los cimientos actuales, ya se consolid para las descargas que

transmiten los 2 niveles y el bulbo de influencia de los cimientos actuales, que es de 70 cm de

espesor, no sobrepasar de 3.00 m de profundidad, es decir, seguir sin afectar a las arcillas

lacustres subyacentes. El manto de apoyo corresponde a arcillas y limos de consistencia

media a firme, tiene la suficiente capacidad de carga admisible para soportar las descargas

mximas adicionales que sern trasmitidas al subsuelo; por lo tanto, no se requiere ninguna

de modificacin desde el punto de vista geotcnico.

h) Para verificar y/o ratificar la conclusin anterior, el ingeniero estructurista deber determinar

con precisin las descargas mximas reales de esta casa; de tal manera que si las descargas

reales que determine son iguales menores que las aqu estimadas, se considerarn

ratificadas estas conclusiones. Por el contrario, si las descarga obtenidas resultaran mayores

que las aqu determinadas, entonces ser necesario revisar los anlisis de cimentacin

efectuados.

Esperando que la informacin anterior sea de utilidad para los alcances pretendidos, me reitero a

sus ordenes para cualquier aclaracin.

A T E N T A M E N T E


GEOTECNISTACDULA PROFESIONAL 854159

mec suelos ampliac de casa de 2 a 3 niveles c martín mendalde # 1448, col. del valle, df.pdf

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