ESTUDIO DE GEOTENIA Contenido - WordPress.com

ESTUDIO DE GEOTENIA

Contenido I.- Introducción. 2

II.- Objetivos del estudio. 3

III.- Localización del predio destinado para la estructura. 3

IV.- Descripción de la zona en estudio. 4

IV.a.- Descripción de la topografía de la zona. ........................................................................ 5

IV.b.- Clima predominante de la zona. ...................................................................................... 6

IV.c.- Condiciones geológicas. ................................................................................................... 6

V.- Trabajos de campo realizados. 12

VI.- Trabajos de laboratorio. 15

VII.- Características geotécnicas del subsuelo. 18

VIII.- Cálculos. 21

VIII.a.- Capacidad de carga. ..................................................................................................... 31

VIII.b.- Determinación de asentamientos totales y diferenciales. ....................................... 49

VIII.c.- Profundidad de desplante recomendada. .................................................................. 50

IX.- Conclusiones y recomendaciones. 52

ESTUDIO DE GEOTENIA 1

I.- Introducción. El desarrollo de una sociedad se mide por la infraestructura con la que esta cuenta. Los sistemas de drenaje en una ciudad son parte importante, siendo uno de los servicios que la población requiere para tener un estilo de vida satisfactorio. Las autoridades municipales se dan a la tarea de dotar a la población de este servicio con la construcción de un sistema de saneamiento que incluye una red de atarjeas y 3 Estaciones de bombeo. Se requiere como parte fundamental del proyecto ejecutivo, un estudio del subsuelo para establecer el tipo de suelo para efectos de excavación y definir el tipo de cimentación para los estanques por construir, que mejor interactúe y trasmita las cargas de la estructura sin riesgos de fallas. De la exploración de campo que consiste de dos pozos a cielo abierto a una profundidad de 2.0 metros y un sondeo por el método de penetración estándar con equipo rotatorio a 12.0 metros; se definirá el perfil estratigráfico y propiedades mecánicas de las capas de suelo, mismas que nos llevarán a conocer la capacidad de carga y las acciones subsecuentes para poder emitir una propuesta de cimentación. Se presentan las conclusiones y recomendaciones, así como la memoria fotográfica de los trabajos de campo y los anexos de ensayes realizados. La estratigrafía y propiedades del suelo se investigaron a partir de la recopilación de información de aspectos físicos, visita de reconocimiento y exploración en campo. Exploración Los trabajos de exploración consistieron en la excavación en forma manual de dos pozos a cielo abierto a una profundidad de 1.5 y 2.0 metros, ubicados en zonas representativas de la red de drenaje; además, se realizó un sondeo con equipo rotatorio Longyear 24, por el método mixto que consiste de la toma de muestras alteradas mediante penetración estándar y obtención de muestras inalteradas, en este caso mediante tubos shelby, el sondeo se llevó (de acuerdo a alcances requeridos) a una profundidad de 12 metros. En los pozos a cielo abierto se realizó muestreo de suelo del tipo alterado en las distintas capas observadas; las muestras obtenidas se protegieron adecuadamente para evitar la pérdida de humedad y posteriormente fueron transportadas al laboratorio central para practicarles los ensayes correspondientes. Ensayes de laboratorio A los suelos recuperados se les realizó en laboratorio los ensayes necesarios siguiendo los procedimientos que a continuación se citan: Clasificación visual y al tacto (ASTM-D2486) Tipo de suelo con respecto al sistema unificado de clasificación de suelos,

SUCS (ASTM-D2487)


Contenido de agua natural, (w%), (ASTM-D2216) Límites de plasticidad de Atterberg, (L.L., L.P., C.L.), (ASTM-D4318) Lavado para obtención de porcentaje de arena y finos, (granulometría

simplificada). ASTM-D1140 Ensaye a compresión triaxial no consolidada no drenada (ASTM-D2850) Compresión simple (ASTM-D2166) Densidad de sólidos (ASTM-D854)

De los ensayes anteriores se procede a determinar el perfil estratigráfico, describiendo sus propiedades físicas y mecánicas. Por último se emiten las conclusiones y recomendaciones necesarias para cumplir con los objetivos citados. II.- Objetivos del estudio. Se le ha encomendado a esta empresa el realizar un estudio de mecánica de suelos, para la construcción del proyecto que consiste en un sistema de saneamiento en el municipio de Nautla, Ver.; con el objeto de verificar la estratigrafía, la disposición de las capas de suelo y sus propiedades mecánicas así como capacidad de carga y magnitud de asentamientos, para estar en condiciones de proponer el tipo de cimentación que mejor distribuya las acciones estructurales de la estación de bombeo, además de clasificar el suelo para efectos de excavación en los sitios donde se ubicará la red de drenaje. III.- Localización del predio destinado para la estructura. En el caso específico de este proyecto ejecutivo, se pretende brindar el servicio de alcantarillado sanitario en las Colonias “Juan María Iglesias”, Camino Real” y “Las Gardenias”, pertenecientes a la cabecera municipal de Nautla, las cuales contarán con sus estaciones de bombeo en las coordenadas geográficas que se establece a continuación:

Coordenadas geográficas de ubicación Estación de bombeo X Y

Juan María Iglesias 732,427.72 2,236,484.16 Camino Real 732,367.72 2,236,472.16 Las Gardenias 732,887.54 2,236,132.34


IV.- Descripción de la zona en estudio. Como parte fundamental en el desarrollo de una construcción, es necesaria la consideración del entorno físico, puesto que se deberá hacer interactuar a la obra con este último de tal forma que este no incida en la estabilidad y durabilidad de la construcción y por supuesto, que la obra no cause daños o por lo menos sean los menos posibles. Por tanto se exponen en seguida lo más relevante en aspectos geográficos, topográficos, climáticos y geológicos. El municipio de Nautla, se encuentra ubicado en las coordenadas 20° 12' latitud norte y 96' 46' longitud oeste, a una altura de 10 metros sobre el nivel del mar. Limita al noroeste con Martínez de la Torre, al suroeste con Misantla, al este con Vega de Alatorre y al noreste con el Golfo de México. Su distancia aproximada al norte de la capital del Estado, por carretera es de 180 Km. y 402 por la carretera de la Cd. de México (MEX180).

PCA-01 CARCAMO DE BOMBEO “JUAN MARIA IGLESIAS”

PCA-02 CARCAMO DE BOMBEO

“CAMINO REAL”

SONDEO PENETRACION ESTANDAR

CARCAMO DE BOMBEO “ LAS GARDENIAS”


Fuente: Imagen de Nautla, Veracruz.

Fuente: Imagen Google Maps, Nautla, Veracruz

IV.a.- Descripción de la topografía de la zona. La zona de estudio es de configuración plana, pues forma parte de la provincia de llanuras costeras, con ligeras pendientes hacia el Este, la construcción está en una zona de ligera hondonada y delimitada por zonas de ciénagas, de hecho el sitio en sí ha sido modificado por la mancha urbana pero inicialmente formó parte de estos ecosistemas.


Fuente: Carta topográfica F14D87

IV.b.- Clima predominante de la zona. De conformidad con la clasificación climática de Köppen, el clima predominante es del tipo cálido húmedo con abundante lluvia de verano, donde la precipitación del mes más seco es menor a 60 mm, con un porcentaje de lluvia invernal mayor de 10 %. Su clima es cálido-húmedo con una temperatura promedio de 25.5° C; su precipitación pluvial media anual es de 1,338 mm.

Clima Temperatura 22 – 26°C Precipitación 1 400 – 2 100 mm Clima Cálido húmedo con abundantes lluvias en verano

(75.86%), Cálido subhúmedo con lluvias en verano, de humedad media (14.28%) y Cálido húmedo con lluvias todo el año (9.86%)

IV.c.- Condiciones geológicas. El área se encuentra en la provincia geológica de la fosa tectónica Tampico Misantla, caracterizada por estar constituida por lutitas y areniscas del Paleoceno al Oligoceno, además de material volcánico, los que en su conjunto forman una amplia planicie.


El área de interés, corresponde a una pequeña cuenca sedimentaria plegada en las porciones noroccidental y sur, además de encontrarse afallada en dirección NE-SW, cuya traza corre sensiblemente paralela al cauce del río Nautla. Posteriormente al fallamiento, la cuenca señalada, fue rellenada por material ígneo extrusivo como las Tobas y otras unidades geológicas granulares, en tanto las partes altas, fueron cubiertas. Estratigrafía. La geomorfología representativa del acuífero, se distingue por la presencia de la planicie costera, la que en su porción oeste y sur, presenta mesetas de poca altura, mientras que en su porción central es ligeramente plana, con cierta inclinación hacia el este. De esta manera, se tiene que el subsuelo presenta una alternancia de estratos arcillosos o arenoarcillosos de permeabilidad variable, principalmente en sus primeros 100 m, mientras que a mayor profundidad el subsuelo presenta unidades arcillosas. Así, se tiene que en los primeros 100 m de espesor, las unidades geológicas presentan cambios en su espesor y permeabilidad tanto en su horizontal como en la vertical, de tal forma que no toda el área del acuífero presenta características favorables para la extracción del agua. Al analizar las secciones geoeléctricas, se puede observar que la unidad de gravas y arenas es considerada como la de mayor importancia, ya que es esta la que mejores condiciones de permeabilidad presenta, sin embargo su espesor es reducido (alrededor de 30 a 50 m). Por otra parte, la unidad definida como depósitos de litoral también presenta condiciones favorables para emplazar pozos, sin embargo el gasto de aportación de ellos, es relativamente bajo y con el riesgo de favorecer la entrada de agua de mala calidad por intrusión salina. En cuanto a las unidades geológicas, se tienen cartografiadas en la zona de estudio, son las siguientes: Terciario sedimentario: Areniscas y Lutitas (Tial) Está representado por una secuencia estratigráfica conformada por areniscas, calizas arcillosas y lutitas, dispuestas en estratos delgados a gruesos, las que se encuentran aflorando en las porciones norte y sur de la zona acuífera, formando lomeríos de poca altura y cerros bajos de un drenaje dendrítico denso.


Las areniscas son de grano fino a medio de color café claro, con estratificación delgada y alternando con capas de calizas arcillosas de color verdoso, mientras que las lutitas son de color café a gris, formando en su conjunto el basamento del acuífero. En la porción sur de la superficie en estudio, esta unidad se encuentra muy plegada. Se encuentra cubierta por depósitos granulares del tamaño de boleos, así como por rocas de origen volcánico como Tobas y fuera del área de interés por derrames basálticos, considerándose como una unidad de baja a nula permeabilidad. Terciario – Cuaternario. Gravas y arenas (Qtga) Material heterogéneo de poco espesor, constituido por una mezcla de fragmentos de roca de origen calcáreo e ígneo del tamaño de boleos, guijarros y gravas de poca cementación, alternados con capas delgadas de arenas de grano medio a fino de estructura laminar y de estratificación cruzada. Su afloramiento se observa en la parte central de la zona, al noreste de Martínez de la Torre, así como al sur del poblado Jicaltepec, entre los ríos Nautla y Misantla. Presenta condiciones favorables que permiten establecer que tiene una permeabilidad de media a alta. Depósitos de lluvia de inundación (Qli). Material que resulta de la alteración y erosión de rocas o materiales preexistentes, localizados en zonas bajas y áreas de inundación. Se constituyen por material heterogéneo con predominancia arcillosa. Se encuentra aflorando en la porción este del acuífero, entre los poblados Monte Gordo y Nautla y por el oeste al norte de El Pital y Puntilla Aldama. Depósitos fluviales (Qf). Estos depósitos ocupan los cauces de ríos y arroyos de importancia. Están constituidos por gravas y arenas de calizas, areniscas y basaltos, cuya función principal es el transmitir el agua hacia rocas más profundas. Depósitos de playa (Qdp). Corresponden a un paquete de arenas finas de reducido espesor y extensión. Su afloramiento se puede observar en la playa. Depósitos aluviales (Qal). Son aquellos que se localizan en las márgenes o áreas de influencia de arroyos y ríos, principalmente sobre las márgenes del río Nautla, estando constituidos por material clástico de granulometría variada y de reducido espesor. Presentan buena permeabilidad.


El municipio se encuentra ubicado en la zona central costera del Estado, dentro del área de Barlovento, siendo su suelo de extensas planicies.

Geología Periodo Neógeno (62%), Cuaternario (25%) y Paleógeno (11%) Roca Ígnea extrusiva: basalto (34%) y toba ácida (1%)

Sedimentaria: arenisca (26%) y lutita-arenisca (12%) Suelo: aluvial (25%)

Sitios de interés No aplica

Fuente: INEGI. 2010, Marco Geoestadístico Municipal. Versión 3.1. Edafología.

Su suelo es de tipo gley, pero también aluviales y coluviales. El suelo está constituido por 5.3% de temporal; 60.09% pastos; 21.1% de bosques, tomando


como referente el conteo ´95 INEGI. El suelo para uso urbano representa el 10% del total. Se utiliza en un porcentaje del 50% en agricultura y ganadería.

Edafología Suelo dominante Vertisol (45%), Luvisol (44%), Regosol (3%), Phaeozem

(3%), Cambisol (2%), Fluvisol (1%)

Fuente: INEGI. 2010, Marco Geoestadístico Municipal. Versión 4.3 Fisiografía.

Fisiografía Provincia Llanura Costera del Golfo Norte (100%) Subprovincia Llanuras y Lomeríos (100%) Sistema de topoformas Lomerío con llanuras (100%)


Fuente: Subprovincias fisiográficas del estado de Veracruz. De acuerdo a la revisión del Atlas de Protección Civil del Municipio de Nautla, se aprecia que el municipio cuenta, con las siguientes características geológicas:

Datos geológicos de la localidad de Nautla Edafología: Acrisol y Regosol Geología: Depositos recientes Tipo de suelo: Temporal Clima: Selva tropical Sismo: Medio


V.- Trabajos de campo realizados.






VI.- Trabajos de laboratorio.


VII.- Características geotécnicas del subsuelo. En el lugar prevalecen depósitos de suelo predominantemente sedimentario, esto de acuerdo a lo observado en la excavación y por la zona geológica a la que pertenece el sitio. En los dos pozos a cielo abierto se encontró una capa con un espesor promedio de 0.5 metros en el pozo Nº 1 y 1.0 en el pozo Nº 2; consistente de arcilla de media a alta plasticidad color café claro, tono amarillento con contenido de raíces; presenta un valor de limite liquido igual a 40 y 42 % e índice de 25 y 26%, en su granulometría simple se obtuvo un porcentaje de finos de 79.7% en promedio resultando una clasificación de acuerdo al SUCS de CL (arcilla de baja plasticidad). El estado natural que tiene esta capa es blando de acuerdo a la facilidad que presento para ser excavado.


A partir de 0.5 en el caso del pozo uno y 1.20 metros en el pozo Nº 2, se localiza un capa de arcilla con alto contenido de arena color café oscuro a gris, siendo la fracción fina de plasticidad alta pues los valores de limite líquido que se obtuvieron fueron del orden de 57% y 59% con índice plástico de 42% para clasificarse como CH (arcilla de alta plasticidad) pues presenta un contenido de finos entre 55 y 66%. Esta capa de suelo se observó hasta los 1.50 y 2.0 explorados, en lo que respecta al estado natural de este estrato, continua la consistencia blanda provocado en parte por la existencia del nivel de aguas freáticas localizado a 0.90 y 0.70 metros respectivamente. Del sondeo mixto para la estación de bombeo se tiene: De 0.0 y hasta 1.8 metros una capa de arena fina color café claro con algunas gravillas empacadas de compacidad suelta a muy suelta. De la granulometría simple resultó que 5.3% son gravas, 90.2% arenas y solo el 4.5% corresponden a los finos de cuerdo a estos valores el símbolo que recibe es (SP) arena mal graduada. De 1.80 a 4.0 metros se localizó una arcilla de alta plasticidad color gris oscuro de consistencia muy blanda debido al estado saturado del suelo pues presenta un contenido de humedad del orden de 70%. El ensaye de límites indica que esta capa se clasifica como CH (arcilla de alta compresibilidad), su consistencia es muy blanda. Continuando, de 4.0 a 4.6 se tiene un lente de arena fina arcillosa (con prácticamente similares valores de suelo fino), su estado es muy blando. Alrededor de 4.60 a 6.70 metros, se encuentra una capa de arcilla de compresibilidad media del tipo CL, color gris oscuro en estado blando. De 6.70 y prácticamente hasta 12 metros, se localiza un bloque de arenas afinas arcillosas, con valores de suelo fino que oscilan entre 10 y 35%, este bloque tiene una compacidad muy suelta y aumenta a media según el registro de golpes a partir de los 10.70 metros. Los valores específicos de contenido de agua, plasticidad, arenas y finos se presentan en hojas de perfiles estratigráficos y tablas de resumen siguientes para mayor comprensión de lo explicado. En concordancia al contexto de plataforma en planicie costera, se tuvo registro por muestra y directamente a través de los sondeos, de la presencia de aguas freáticas a 0.60 metros de profundidad con respecto al nivel del brocal.


De los ensayes de laboratorio de compresión simple y triaxial se tienen valores de cohesión en el siguiente intervalo 0.8 ton/m2 ≤ c ≤1.0 ton/m2.


Propiedades mecánicas En el terreno para la estación de bombeo La Boquita, se tiene un bloque de10.5 metros en promedio, de suelos sedimentarios saturados, en estado que va de muy blando a blando o en su caso muy suelto a suelto tratándose de arenas finas arcillosas. A continuación se presenta un extracto de la gráfica con el valor de golpes necesarios para la hinca de la sarta de tubería y que demuestra el estado blando del subsuelo.


Tomando como base información estadística de literatura técnica especializada se presentan a manera de comparación valores de referencia en las siguientes tablas.

Pues bien como se podrá apreciar, tenemos entonces en el sitio una “costra” superficial producto de rellenos o secados por intemperismo y posteriormente un depósito heterogéneo de arcillas de compresibilidad media y alta así como arenas finas arcillosas con resistencia mecánica de valores no prácticos.






VIII.- Cálculos. Previo al análisis de los asentamientos cabe destacar que los parámetros mecánicos de la arcilla CH, en el caso de la cohesión Cu se ha determinado de ensaye de compresión simple; mientras que de la arcilla arenosa de baja compresibilidad CL, proceden de ensaye de compresión triaxial. Dichos ensayes se han realizado a muestras inalteradas extraídas en tubo Shelby. En cuanto a la relación de vacíos “e” de la arcilla, dado que el suelo está saturado se ha determinado del producto de la densidad Ss por el contenido de humedad (w) del estrato. Y aquí mismo cabe señalar que consideraremos para el análisis de asentamiento una columna de suelo predominantemente compresible. Tomando en cuenta para ello el espesor de la arcilla CH más solo el 60% de la arcilla arenosa poco compacta. Es decir, un espesor total de suelo de 7.90 m. La secuencia de análisis será: 1.- Cálculo de sobrecarga debida a la presión de contacto de la estructura más peso propio del terraplén. 2.- Determinación de distribución de esfuerzo o bulbo de presiones según J. Osterberg bajo una carga trapecial. 3.- Determinación de asentamiento con la fórmula:

4.- Estimación del tiempo de asentamiento. Entonces tenemos: 1.- Sobrecarga SC = 9.50 t/m2


2.- Determinación de distribución de esfuerzo o bulbo de presiones.- Según el esquema presentado en página anterior, a = 3.0 m, c = 16.0 m y de sobrecarga SC = 9.5 t/m². por lo que la distribución de esfuerzo es la siguiente:

3.- Asentamiento Donde Cc = coeficiente de compresibilidad = 0.30 (e0 – 0.27) arcillas limosas orgánicas. = 0.471 P’0 = presión efectiva al centro del estrato compresible = 0.672x7.90/2 = 2.70 t/m². z= 9.36 t/m², esfuerzo distribuido al centro del estrato compresible. H = 7.90 m. 4.- Estimación del tiempo de asentamiento con la fórmula t = TH2/Cv Donde: T = factor de tiempo adimensional = 0.197 (para el 50% de consolidación) H = espesor del terreno que drena = 5.25 m Cv = Coeficiente de consolidación = 6x10-3 cm2/seg ; de correlación empírica según Navdocks (1961) en función del Límite líquido y el estado de muestra obtenida del subsuelo. Sustituyendo t = 17238 seg/cm. Por lo tanto para el 50% de asentamiento el tiempo de asentamiento correspondiente se estima en 732615 seg. = 8.50 días. Como podrá apreciarse, la estimación de la magnitud así como el tiempo en que se ha estimado el asentamiento parten de tomar en cuenta valores aproximados de los parámetros involucrados en los análisis, como es el caso del coeficiente Cc y Cv; ya que en el lugar no existe, demasiadas capas pequeñas interestratificadas de las cuales no conviene tomar un como representativo. Por lo que en un momento dado puede distar algo de lo real. Sin embargo se estima pueden ser viables o dignos de tomar en cuenta.






















VIII.a.- Capacidad de carga. Según antecedentes de proyecto se sabe que la cimentación del cárcamo de bombeo transmitirá una sobrecarga máxima de 5.7 t/m², y que la cimentación tendrá la ventaja de ser de tipo continuo y lo suficientemente rígida para absorber asentamientos de tipo diferencial

VIII.b.- Determinación de asentamientos totales y diferenciales. Según antecedentes de proyecto se sabe que la cimentación del cárcamo de bombeo transmitirá una sobrecarga máxima de 5.7 t/m², y que la cimentación tendrá la ventaja de ser de tipo continuo y lo suficientemente rígida para absorber asentamientos de tipo diferencial. Por lo tanto con estos antecedentes se procederá al análisis de asentamiento considerando lo siguiente: PLATAFORMA DE CIMENTACION: 1.- Espesor.- 2.0 metros 2.- Material de banco para su formación.- Emplear los primeros 0.50 metros del espesor de la plataforma como filtro o capa rompedora de capilaridad. Por lo que se permitirá emplear un pedraplén con buena sucesión de tamaños de fragmentos de roca (boleos, cantos rodados) entre 12” y 4”, y convenientemente sin finos. Este se acomodará por bandeo con equipo mecánico prácticamente en una sola capa. Una vez confinado el pedraplén se podrá utilizarse una cama de grava con tamaño máximo de 3” de 0.10 metros de espesor, el cual de igual forma se acomodará y extenderá sobre el pedraplén con equipo mecánico. Después de la conformación del pedraplén emplear un material granular de textura abierta con calidad similar a una sub-base de pavimento. Este de preferencia se recomienda no exceda en su porcentaje de finos de un 10% y deberá compactarse en capas controladas al 95%


de su densidad máxima. Con el porcentaje de compactación propuesto se espera que el ángulo de fricción interna del material sea de 30 a 32°. 3.- Taludes.- El talud de la plataforma se recomienda sea 1:1.5 (Vertical a horizontal) y estará debidamente compactado y protegido o arropado contra intemperización. 4.- Empotre de cimentación.- Dado que se trata de un cimiento continuo, se recomienda que la cimentación se empotre en la plataforma un mínimo de 0.30 metros. TRATAMIENTO DE TERRENO NATURAL 1.- Realizar el retiro de la capa vegetal de toda la zona de construcción de la plataforma. Esto en un espesor mínimo de 0.20 metros. Tomando en cuenta lo anterior el análisis de asentamiento se hará con base en el esquema siguiente:

VIII.c.- Profundidad de desplante recomendada. De la observación de campo, donde se tienen ciénagas en la inmediata cercanía del terreno valorado y de la interpretación del anterior perfil estratigráfico, se evidencia principalmente a través del bajo registro de número de golpes y de los ensayes a muestras inalteradas, que el sitio es una conformación de suelo sedimentario con nivel de aguas freáticas a tan sólo 0.70 metros con respecto al


terreno natural. De la consistencia obtenida en suelos finos y la compacidad en los suelos donde prevalecen las arenas, se encuentra que el bloque de suelos es muy blando, con parámetros mecánicos de valor desfavorable para erigir construcciones con presiones mayores a las de su propio estado natural. El establecer una capacidad de carga para un terreno con tales condiciones y para una obra de importancia funcional por los asentamientos permisibles es bastante riesgoso, ya que no se garantizan valores certeros de sustentación y se prevén asientos de magnitudes incluso en decenas de centímetros, pues en los ensayes de compresión el suelo tiene comportamientos similares a los de una turba. Ante tales circunstancias, los planteamientos para cimentar el cárcamo de bombeo son: Planteamiento 1. CIMENTACIÓN MEDIANTE PILOTES que transmitan las cargas a estratos resistentes de arena compacta ubicados a más de 10 metros de profundidad, para lo cual se tendría que profundizar en la exploración de campo cuyos alcances no cubrieron profundidades mayores y determinar la ubicación precisa y los espesores de los estratos resistentes. Con esta propuesta se tiene la mejor solución en cuanto a transmisión de cargas y limitación de asentamientos, aunque desde luego se tenga que hacer una adecuada valoración económica. Planteamiento 2. UNA CIMENTACIÓN PARCIALMENTE COMPENSADA en la cual se transmite al sub-suelo una presión equivalente a la del terreno natural sobre- yacente, lo cual implica excavaciones de varios metros de profundidad y los trabajos de achique de aguas freáticas. De acuerdo a las presiones proporcionadas de los elementos de la planta se tienen presiones a transmitir desde 2.5 ton/m2 en el pre-tratamiento y hasta 5.7 ton/m2 en el tanque de reactor aerobio. Como se tienen pesos volumétricos sumergidos del orden de γm =0.6 ton/m3, esto implica el hacer excavaciones de 4 metros por lo menos. Esta opción tiene la limitante de que al hacer las excavaciones se presenten expansiones del fondo del terreno y bufamientos en el perímetro que pueden ser de varias decenas de centímetros y que podrían afectar las construcciones vecinas. Para esta opción se haría sólo una estimación de asentamientos, ya que se detectaron varias capas delgadas incluso de tan sólo centímetros, con propiedades muy variadas y no representativas del conjunto. Se tendría que contemplar que para excavaciones de esta naturaleza se deberá tener un sistema permanente de achique de agua freática; como se tienen construcciones de casas en la proximidad a los linderos del terreno, las excavaciones tendrían que hacerse con taludes prácticamente verticales y con el uso de tablaestacas lo cual implica una elevada inversión económica por el proceso constructivo.


Planteamiento 3. UTILIZACIÓN DE UNA PLATAFORMA DE CIMENTACIÓN con esta opción se plantea el construir sobre el nivel de terreno actual, una plataforma conformada por una capa de pedraplén y capas sucesivas de material granular, la ventaja es que no se tendrían que hacer excavaciones pero se tiene la limitante de un tiempo largo para la estabilización de asentamientos con una capacidad de carga sin márgenes de holgura. Según estimaciones de involucrados en proyecto se ha optado por abundar más en esta posibilidad, a continuación se hace una exposición más detallada. PLATAFORMA DE CIMENTACION Para el soporte de la estructura del cárcamo de bombeo se propone se construya una plataforma de cimentación que funcionará a su vez como plataforma de estabilización del terreno natural formado por arcillas altamente compresibles de consistencia blanda, y por arenas arcillosas de compacidad suelta a media. Dicha plataforma se pretende asimile de manera efectiva la sobrecarga o presión de contacto de la cimentación, e induzca que el asentamiento del terreno natural sea un asentamiento total o uniforme; aunque este último por la naturaleza y nivel de acomodo del mismo se espera que sea excesivo. IX.- Conclusiones y recomendaciones.

El sitio estudiado se encuentra en la zona perimetral de ciénagas y en la proximidad del borde perimetral que cubre Nautla. Se deduce que la topografía en el área es plana, habiéndose conformado bordos de protección que generaron una ligera hondonada en el terreno; del ecosistema y de la exploración de campo realizada a través de un sondeo de doce metros de profundidad, se pudo constatar que el subsuelo es predominantemente blando, conformado por bloques de arcillas de alta compresibilidad color café oscuro, así como capas de arena fina arcillosa color gris oscuro. Los ensayes de laboratorio y los registros de campo evidencian con el hundimiento de la sarta de perforación por peso propio, la muy baja capacidad de carga que el sitio pueda ofrecer mediante cimentaciones superficiales que garanticen un adecuado funcionamiento del sistema sin fallas por resistencia al corte o que al menos ofrezcan asentamientos tolerables. Por lo anterior es necesario plantear alternativas distintas o menos convencionales. Primeramente como solución técnica más idónea se infiere una cimentación profunda mediante pilotes desplantados en estratos firmes de arena, lo cual ofrecería una excelente capacidad de carga, asentamientos permisibles y evitaría realizar excavaciones controladas, para ello desde luego se tendría que corroborar la ubicación de suelo resistente mediante un sondeo a mayor profundidad, ya que el realizado no cubría tales alcances. Como alternativa se podría realizar una cimentación parcialmente compensada, habiendo hecho un mejoramiento al terreno de desplante y con asentamientos


elevados. El mejoramiento consiste en excavar a 4.0 metros de profundidad, desde luego previendo un sistema de achique de agua freática y con la colocación de tablestacas para evitar derrumbes de paredes, ya que no se podrían abatir los taludes por la presencia de viviendas en la proximidad del terreno. Posteriormente se atacaría la excavación por secciones de hasta 5 metros de ancho colocando un pedraplén de 0.60 metros de espesor en el fondo con partículas desde 2” a 8” sin material fino. En seguida se colocaría material granular en capas de 0.40 o 0.50 metros de espesor debidamente acomodadas y compactadas hasta un nivel de -2.0 metros con respecto al N.T.N., se deberá prever que los asentamientos inmediatos serán bruscos y se deberá instrumentar una nivelación periódica. Con este procedimiento se generará una superficie de desplante más rígida con asentamientos uniformes al colocar la estructura del cárcamo de bombeo, teniendo presente la discrepancia entre el trabajo de gabinete y la situación real que se encuentra al llevar a cabo el proyecto, la capacidad de carga a tal nivel sería del orden de 0.60 kg/cm2 con asentamientos como mínimo del orden de 25 cms.

Otra opción, es mediante una plataforma de cimentación, considerando que no se dispone de la superficie de terreno, -necesaria para el movimiento de tierras y posibles bufamientos en viviendas contiguas-, la cual consiste en construir un relleno con un pedraplén inicial y materiales granulares de banco sobre el nivel de terreno actual, a una elevación de por lo menos dos metros y con un adecuado trabajo de compactación. Sólo por considerarse como económicamente más viable, se puede ver las recomendaciones concernientes a esta opción en el apartado anterior.

Clasificación de suelo para efectos de excavación Tipos de suelo La clasificación del suelo para fines de excavación, depende del grado de cementación, consistencia del material y grado de dificultad para extraerlo; las características físicas de los suelos se determinan en laboratorio como parte de los estudios de ingeniería que la dependencia realiza en la etapa de presupuestación, los que se apoyan en estudios de mecánica de suelos, en lo particular se presenta para este caso, el presente documento como parte complementaria y de sustentación para los materiales encontrados en campo. Pues bien, Los materiales se clasifican para efecto de pago de acuerdo a su dificultad de extracción y carga en función de: a) Dureza de los materiales. b) Granulometría a la extracción. c) Resistencia a la compresión simple. d) Clasificación visual y al tacto. e) Dificultad de extracción y carga. f) Topografía del terreno. g) Clima. h) Rendimiento medio de la maquinaria.


En forma genérica, se clasifican en:

MATERIAL INSTRUMENTOS Y/O EQUIPO DE EXCAVACIÓN.

TIPO I: Pico, pala, cincel y marro manual o tractor con cuchilla TIPO II: Pico, pala mecánica o tractor con cuchilla. TIPO III: Con máquina excavadora.

TIPO III-A: Explosivos y/o equipo neumático. MATERIAL TIPO I Es el material blando o suelto que puede ser eficientemente excavado con herramienta manual, pala, pico o herramienta necesaria de capacidad adecuada para ser extraída con tractor de oruga de 90 (noventa) a 110 (ciento diez) H.P. de potencia en la barra, sin el auxilio de arados o tractores empujados, aunque ambos se utilicen para obtener mayores rendimientos. Se consideran como materiales tipo I, los suelos poco o nada cementados, con partículas hasta de 7.5 (siete punto cinco) cm. (3"), los suelos agrícolas, arcillas poco compactas, limos y arenas, y en general todo aquel material en el cual, un peón puede rendir 5 (cinco) m³/jornada. MATERIAL TIPO II Es el material que para excavarlo es necesario el uso de pico o tractor de oruga con cuchilla de inclinación variable, de 140 (ciento cuarenta) a 160 (ciento sesenta) H.P. de potencia en la barra o con pala mecánica de capacidad mínima de 1 (uno) m³, sin el uso de explosivos, aunque por conveniencia se utilicen estos para aumentar el rendimiento; o bien que pueda ser aflojada con arado de 6 (seis) toneladas, tirado con tractor de oruga de 140 (ciento cuarenta) a 160 (ciento sesenta) HP de potencia en la barra. Corresponden a esta clasificación, las rocas muy alteradas, conglomerados medianamente cementados, areniscas y arenas limosas medianamente compactas, y en general se consideran dentro de este tipo II, los materiales en los cuales, un peón puede rendir 3.5 (tres punto cinco) m³/jornada. MATERIAL TIPO III Es el material que por su dificultad de extracción y sustracción, baja ostensiblemente el rendimiento de la maquinaria convencional. Se consideran como material tipo III las arenas limosas, arenas arcillosas muy cementadas y conglomerados, tepetate duro, arenisca muy compacta, boleos consolidados con material tepetatoso también muy duro, y en general todo aquel material en el cual, un peón no llega a rendir 1 (uno) m³/jornada.


MATERIAL TIPO III-A: Es el material que por su dificultad de excavación y sustracción, requiere del uso de explosivos y/o equipo neumático o zanjadores especiales para corte y sustracción; también se consideran como material tipo III-A, las rocas sueltas con dimensión mayor de 75 (setenta y cinco) cm. , las rocas basálticas, riolitas, areniscas, granitos y andesitas sanas. Para la clasificación general de materiales, se hará (catálogo de conceptos, estimaciones según lo fije la dependencia) asignando al que corresponde de los materiales tipo I, tipo II, tipo III ó tipo III-A, siempre se mencionarán los cuatro tipos de materiales para determinar claramente de cual se trata; así por ejemplo un suelo poco o nada cementado, con partículas menores de 7.5 (siete punto cinco) cm. se clasificará 100-00- 00-00 correspondiendo la primera cantidad al material tipo I y los ceros a los materiales tipo II y tipos III o III-A. Para un material que presente mayor dificultad de extracción que el material tipo I pero menor que el material tipo II, deberá aplicarse la clasificación intermedia que le corresponde, asignándole el porcentaje de materiales I y II de acuerdo con su menor o mayor dificultad de extracción y carga; así por ejemplo un material precisamente intermedio se clasificaría: 50-50-00-00 Entre los materiales II y III se clasificaría como: 00-50-50-00. Si el corte por clasificar está compuesto por materiales con diverso grado de dificultad para su extracción, cuando muestren separación definida, cada material se clasificará por separado, tomando en cuenta los volúmenes parciales, posteriormente se computará la clasificación general resultante para el volumen total, considerando siempre los cuatro tipos de material. Por ejemplo, una capa de material tipo I que corresponde a una clasificación 100-00-00-00 con volumen equivalente del 30% (treinta por ciento) del total colocado sobre un material que presente clasificación promedio entre II y III, o sea 00-50-50-00, el volumen total se clasificaría:

CLASIFICACIÓN % VOLUMEN 100-00-00-00 30% 00-50-50-00 70%

Finalmente el material se clasificaría como: 30-35-35-00 Si para el mismo caso, el material inferior fuese tipo III, o sea: 00-00-100-00, la clasificación resultante sería: 30-00-70-00


Si para el mismo caso, el material inferior fuese material II o sea: 00-100-00-00, la clasificación resultante sería: 30-70-00-00 Cuando no sea posible hacer la clasificación separada de cada uno de los materiales encontrados, se fijará a todo el volumen de corte una clasificación representativa de la dificultad de sustracción tomando en cuenta los parámetros ya mencionados, considerando siempre los cuatro materiales aun cuando para alguno de ellos corresponda cero. Cuando el corte por clasificar esté constituido por material tipo III, alternado en capas o con bolsas de otras de menor clasificación, en proporción tal que el material tipo III constituya por lo menos el 75% (setenta y cinco por ciento) del volumen total, el conjunto se clasificará como material tipo III. Si la ubicación de los materiales y el espesor de las capas es tal que permita atacarlos con eficiencia aisladamente los distintos volúmenes se clasificarán por separado, aun cuando el volumen del material tipo III sea igual o mayor del 75% (setenta y cinco por ciento) del volumen total del corte por clasificar. Criterio de clasificación CFE Con objeto de definir costo por dificultad de excavación, la CFE clasifica el suelo por su “atacabilidad” dependiendo de sus características de dureza y establece la siguiente clasificación:

Tipo de

Descripción I Se puede excavar con pala de mano o herramienta

similar II Requiere de pico y pala

IIA Aquel material que contiene boleos o que hace necesario utilizar barretas o rompedoras

III Precisa utilización de explosivos Criterio de clasificación en base a la CONAGUA De acuerdo a indicaciones de las especificaciones generales para la construcción de agua potable y alcantarillado, estable la siguiente clasificación:

Tipo de suelo Descripción Material común

Tierra, arena, grava, arcilla y limo, materiales que puedan ser aflojados manualmente con el uso del zapapico, así también a las fracciones de roca, piedras sueltas o peñascos, etc, que cubiquen menos de 0.75 m3. En general todo material que no se clasifique como roca fija.


Roca fija

Mantos con dureza y textura que impliquen no ser aflojados económicamente sino sólo con explosivos, cuñas o dispositivos mecánicos de otra índole.Incluye a las fracciones de roca, piedras sueltas o peñascos, etc, que cubiquen más de 0.75 m3.

Pues bien, de acuerdo a lo anterior, se puede decir que según consistencia de suelos en la exploración, clasificación SUCS y propiedades mecánicas, los suelos en la zona son del tipo B, 00-100-00, según la CONAGUA un material común. Bibliografía MECÁNICA DE SUELOS TOMO 1 -FUNDAMENTOS DE LA MECÁNICA DE

SUELOS; JUÁREZ BADILLO, RICO RODRÍGUEZ. INGENIERÍA DE CIMENTACIONES; PECK, HANSON, THORNBURN. PRINCIPIOS DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES, QUINTA EDICIÓN;

BRAJA M. DAS. INGENIERÍA DE CIMENTACIONES CONCEPTOS BÁSICOS DE LA

PRÁCTICA; ENRIQUE TAMEZ GONZÁLEZ. REGLAMENTO DE CONTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL;

LUIS ARNAL SIMON, MAX BETANCOURT SUÁREZ. MECÁNICA DE SUELOS; LAMBE, WHITMAN, ED. LIMUSA GEOLOGÍA PARA INGENIEROS; F.G.H BLYTH, M.H. DE FREITAS. CIMENTACIONES: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN. M.J. TOMLINSON. SERVICIO GEOLÓGICO MEXICANO.

Me reitero a sus órdenes para cualquier aclaración o comentario al respecto. Xalapa de Enríquez, Ver. a 1 de Octubre del 2018.

Administrador Único.


Documents

ESTUDIO DE GEOTENIA Contenido - WordPress.com