Propuesta de cimentación para viviendas cercanas al Volcán San Martín... San Andrés Tuxtla, Ver.

Cuarto Coloquio de Jóvenes Geotecnistas
Primer Encuentro de Profesores
Octubre de 2015
Propuesta de cimentación para viviendas cercanas al Volcán San Martín en
San Andrés Tuxtla, Ver.
Proposal foundation for housing near the volcano San Martin in San Andres Tuxtla, Ver.
Cristian MARÍN1, Dr. Sergio Aurelio ZAMORA2
1Universidad
Veracruzana, Boca del Río, Veracruz, México
2Universidad
Veracruzana, Boca del Río, Veracruz, México
PALABRAS CLAVE.
Volcán, San Martín, Los Tuxtla, asentamientos, propuesta, cimentación, casas, bambú.
1 INTRODUCCIÓN
Los Tuxtla, se encuentra ubicado en la zona sur del
Estado en la Sierra de San Martín, en las
coordenadas 18°27” latitud norte y 95°13” longitud
oeste, a una altura de 300 metros sobre el nivel del
mar. Limita al norte con el Golfo de México; al este
con Catemaco; al sur con Hueyapan de Ocampo; al
oeste con Santiago Tuxtla y Ángel R. Cabada. Su
distancia aproximada al sureste de la capital del
Estado es de 275 km (Coates-Estrada, 1986).
El volcán de San Martín Tuxtla (Tiltépetl) de 1,680
m, ubicado al noroeste de la sierra es un volcán
activo, aunque su última erupción data de 1793, ha
presentado otra erupción en 1664, la cual produjo
que los antiguos habitantes de la zona buscaran lo
que hoy es el valle de San Andrés Tuxtla para su
hábitat. En Los Tuxtla, existe una notable variedad
de tipos de suelo, determinada fundamentalmente
por el origen volcánico de la región, la edad de los
materiales
geológicos,
la
alta
diversidad
geomorfológica, las condiciones climáticas y los
distintos tipos de vegetación de la sierra (Álvarez del
Castillo, 1977).
Los suelos que están presentes son producto de
la alteración de materiales volcánicos expulsados
por los volcanes San Martín Tuxtla, Santa Marta y
San Martín Pajapan. Las condiciones ecológicasgeográficas que se establecen en la zona de estudio
han dado origen a una diversidad importante de
suelo (García, 1981, Torres et al, 2006).
El volcán San Martín está en la lista de los
candidatos a tener una erupción relativamente
pronto, y afectaría a una región en la que habitan
cerca de 200,000 personas, entre los poblados de
San Andrés Tuxtla, Catemaco y Santiago Tuxtla.
Se localiza al sur de Veracruz, rodeado del
Campo Volcánico de los Tuxtlas, donde se han
contabilizado poco más de 250 volcanes. Es un
estrato- volcán de 1650 metros de altitud, el de más
nivel en toda la región, entre depósitos de cenizas,
coladas lávicas y selva (Rios, 1952).
2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Con el paso del tiempo la construcción de viviendas
en las colonias y comunidades aledañas al volcán
ha ido aumentando, debido a ello se debe de tener
mayor cuidado por encontrarse en una zona de
riesgo, lo anterior ha ocasionado problemas a los
habitantes de colonias aledañas como; sismos
fuertes
y
asentamientos de consideración al
agregar un nuevo nivel a sus viviendas.
El Estado de Veracruz se encuentra en la Zona B,
denominada zona intermedia, donde se registran
sismos no tan frecuentemente o son zonas
afectadas por altas aceleraciones pero que no
sobrepasan el 70% de la aceleración del suelo. Se
tiene un coeficiente sísmico de 0.16 (adimensional).
Información extraída del Manual de diseño de Obras
Civiles (Diseño por Sismo) de la Comisión Federal
de Electricidad. Aunque la sismicidad en el área de
estudio es baja comparada con el de la costa del
Pacifico, no resulta completamente nula. Como
ejemplo podemos citar los sismos del 14, 16, 25 y 27
de noviembre de 2006, y que tuvieron epicentros
cercanos a los poblados de Cosamaloapan,
Catemaco, y Sayula de Alemán (Información
extraída del Sistema Sísmico Nacional).
Independientemente de este hecho, los sismos
que ocurren en esta área son poco frecuentes a la
vez que de gran importancia para definir el estado
de esfuerzos en la corteza que bordea al Golfo de
México y la geometría de la placa subducida.
Es oportuno mencionar que aunque es afortunado
que exista una mayor conciencia del peligro por
fenómenos naturales y de que las previsiones
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Propuesta de Cimentación para viviendas cercanas al Volcán San Martín y San Andrés Tuxtla, Ver.
humanas sean capaces de mitigar su impacto
destructivo, distamos aún de contar con los
elementos necesarios para llevar a cabo las
previsiones necesarias para lograr tal mitigación. El
conocimiento del peligro volcánico en el territorio
nacional es uno de esos elementos, y es cada vez
más necesario si se considera que el aumento
natural de la población hace de estos peligros un
factor de riesgo creciente.
Por lo tanto se requiere realizar un peritaje para
detectar las principales fallas, y problemas
presentados en la zona, y así elaborar un registro de
fallas estructurales en viviendas aledañas,
posteriormente obtener muestras del tipo de suelo
colindante al volcán San Martín, para realizarle las
pruebas de Mecánica de Suelos correspondientes,
para finalmente analizar y proponer una solución
eficaz, confiable y constructiva para disminuir los
asentamientos presentados en los cimientos que
están sobre esos suelos y que son propensos a
deformaciones verticales (figura 1).
Latitud 18°33'00"N, Longitud 95°12'00"W y en la
Calzada Ruiz Cortinez ( figura 2-4).
Figura 2. Localización de la zona del predio
Figura 3. Entrada a la Calzada Ruiz Cortinez
Figura 1. Algunas grietas en las paredes
3
DESARROLLO DEL PROBLEMA
3.1 Justificación
El motivo de esta investigación es darle solución a
los problemas de asentamientos presentados en las
viviendas aledañas a la zona volcánica.
La razón principal por el cual los ecosistemas
naturales del Volcán de San Martín llegan a sufrir
cambios, es el potrero dedicado a la ganadería
extensiva. En menor escala y reduciéndose
proporcionalmente se encuentran los usos agrícolas,
principalmente de cultivos como el maíz y el chile,
dependiendo de la situación del mercado. En el área
circundante además de la ganadería, se practican
cultivos como el tabaco, la caña y el plátano.
Realizaremos la exploración y muestreo del suelo
del lugar previamente observado, en el Municipio de
San Andrés Tuxtla, ubicado en las coordenadas con
Figura 4. Imagen satelital de la Colonia Calzada Ruiz
Cortinez
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MARÍN C.
et al.
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3.2 Resultados
3.2.1 Estratigrafía
3.2.2 Capacidad de carga
La estratigrafía encontrada en nuestra zona de
estudio, abarca una extensa variedad de SP (Arena
mezclada con ceniza volcánica, de diferentes
colores).
En la figura 5, se muestran el resultado de las
pruebas de mecánicas de suelos, presentado en un
perfil estratigráfico, en la tabla 1, se indican los
diferentes estratos encontrados en las distintas
profundidades en el momento de realizar el sondeo.
Para determinar la capacidad de carga del suelo se
tomó la ecuación que recomienda el reglamento de
construcción del Distrito Federal, para ello se
consideró
el
suelo
como
comportamiento
friccionante, ya que el 97% representa arenas. Y se
determinó un ángulo de fricción interna de 27.11°,
según los ensayes de corte directo realizados,
mismo que sirvió para obtener la capacidad de carga
del terreno, mediante la Ecuación 1.
qad = (g Df (Nq - 1) + (0.50) (g B Ng ) ) FR + g Df
RESULTADOS DE ENSAYES DE LABORATORIO
REP. GRÁFICA
PCA - 1
SUCS
w%
LL %
LP %
IP %
CL%
G%
A%
F%
CLASIF.
10
Nq =
20
e (p Tan f ) (Tan2(45+f/2) (1 + B/L Tanf)
(1)
30
N g = 2 ( Nq +1) Tanf (1 - 0.40 B/L)
40
50
60
SP
70
80
90
MATERIAL PRODUCTO DE ACTIVIAD VOLCANICA COMPUESTA POR ARENAS
FINAS, COLOR NEGRO.
23.4
0.0
99.4
0.7
Donde:
A
MUESTRA INALTERADA
100
PROFUNDIDAD EN cm
115
130
145
160
SP
175
ARENA MEZCLADO CON CENIZA VOLCÁNICA, COLOR PARDO.
15.4
0.0
99.6
0.4
A
0.9
A
190
205
SP
220
235
250
265
280
295
310
325
340
355
370
385
400
420
440
SP
ARENA MEZCLADO CON CENIZA VOLCÁNICA, COLOR GRIS.
16.5
0.0
99.1
ARENA MEZCLADO CON CENIZA VOLCÁNICA, COLOR NEGRO.
0.0
97.2
2.8
A
g=
Df =
Nq =
B=
Ng =
FR =
f=
Peso Volumétrico del suelo
Profundidad de desplante del cimiento
Coeficiente de capacidad de carga
Ancho del cimiento considerado
Coeficiente de capacidad de carga
Factor de reducción
Ángulo de fricción interna reducido
Una vez realizado los cálculos correspondientes,
obtuvimos que el suelo presenta una capacidad de
carga entre 15.35 ton/m 2 a 33.12 ton/m2,
considerando distintas profundidades de desplante
(Tabla 2).
Tabla 2. Capacidad de carga admisible para diferentes
profundidades de desplante (Df)
Máxima profundidad de exploración directa = 4.40 m
Figura 5. La estratigrafía en general la componen los
siguientes estratos que se describen en el perfil
estratigráfico.
Profundidad
de desplante
(m)
Qadm
(Ton/m2)
Df=1.0
Df=1.5
Df=2.0
Df=2.5
15.35
21.27
27.19
33.12
Tabla 1. Resultados de la Estratigrafía
Profundidad
de
Desplante (Df)
en m
0.50
1.50
2.00
3.00
Tipo de Suelo
SP (Material volcánico, compuesta
por arena fina color negro).
SP (Arena mezclado con ceniza
volcánica, color pardo).
SP (Arena mezclado con ceniza
volcánica, color gris).
SP (Arena mezclado con ceniza
volcánica, color negro).
3.2.3 Asentamiento Elastico
Al actuar las cargas impuestas por la estructura
proyectada,
se
tendrán
en
el
subsuelo
asentamientos del tipo elástico, los cuales se
verificarán durante la construcción. Para evaluarlos
se utilizó la expresión de Steinbrenner y las curvas
esfuerzo-deformación del ensaye de corte directo
(en este caso módulo de elasticidad); en el caso del
módulo de Poisson se extrajo del Manual de Diseño
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Propuesta de Cimentación para viviendas cercanas al Volcán San Martín y San Andrés Tuxtla, Ver.
de Obras civiles de la Comisión Federal de
Electricidad.
q * B (1-2) Iw
cortar y partir Bambú, por lo cual resulta una buena
solución económica, ecológica e innovadora, debido
a su bajo peso no presentaría asentamientos
considerables al momento de su construcción.
(2)
S = ---------------------E
4 CONCLUSIONES
Donde:
S= Asentamiento, en m.
q= Presión de contacto, en t/m 2.
B= ancho del cimiento, en m.
E= Módulo de elasticidad del suelo, t/m 2
= Módulo de Poisson del suelo, adimensional.
Iw= factor de influencia en función de la relación L/B.
L= Largo de la cimentación, en m.
Asumiendo que la presión de contacto será la
suma de la carga muerta más la carga viva máxima,
entre el área del cimiento, y considerando además
cimiento rígido, se tiene un asentamiento para cada
capacidad carga admisible aplicada (Tabla 3).
Tabla 3. Asentamientos elásticos determinado para cada
capacidad de carga admisible aplicada.
Qadm (ton/m2)
15.35
21.27
27.19
33.12
Asentamiento
(cm)
0.25
0.35
0.45
0.55
Por ser una zona volcánicamente activa, el problema
se origina principalmente en ello, el suelo de la zona
de estudio se basa principalmente en SP (arena con
material volcánico de diferentes colores) debido a
ello, la zona se encuentra en riesgo constante a
sufrir problemas de asentamientos por efecto de
licuefacción de arenas, en este caso de tipo
volcánicas, generados por efectos sísmicos y
vibratorios.
Como se puede apreciar por los resultados
obtenidos en el análisis, concluimos que el suelo no
presenta problemas de capacidad de carga, debido
a que su capacidad de carga oscila entre un rango
de 15.35 ton/m2 a 33.12 ton/m2 considerando
diferentes profundidades de desplante.
Analizando varias opciones, y distintos tipos de
materiales, se opta por la propuesta de casas
ecológicas a base de bambú, debido a que forma
parte de la gran diversidad de flora con que cuenta
esta región, es una solución verdaderamente
económica, ademas de resultar un método eficaz
para solucionar el problema de asentamientos
verticales presentados en el sitio de estudio.
.
5 REFERENCIAS
3.2.4 Recomendación de Construcción de vivienda
En la región de Los Tuxtlas, especialmente en las
zonas en donde se localizan las viviendas aledañas
al Volcán San Martín, el nivel socioeconómico varía
de bajo a medio. Por lo cual, no cuentan con los
recursos económicos suficientes para poder llevar a
cabo soluciones constructivas de alta calidad, que
impliquen costos elevados.
El bambú es uno de los materiales usados desde
la más remota antigüedad por el hombre para
aumentar su comodidad y bienestar. En el mundo de
plástico y acero de hoy, el bambú continúa
aportando su centenaria contribución y aun crece en
importancia, una característica importante de esto es
su bajo costo, es ligero, flexible y se pueden llevar a
cabo variedades de diseños de construcción,
presenta una estabilidad de baja a media, pero
posee una buena resistencia sísmica, aunque la
resistencia a huracanes y tormentas es mínima,
además es idónea para climas cálidos y húmedos.
Únicamente se requiere de Mano de obra tradicional
para construcciones de Bambú, y herramienta para
Álvarez del Castillo, G.C. 1977. Estudio ecológico y
florístico del cráter del Volcán San Martín Tuxtla,
Ver. México. Biótica 2 (1): 3-54.
Coates-Estrada, R. y A. Estrada. 1986. Manual de
identificación de campo de los mamíferos de la
estación de biología "Los Tuxtlas". UNAM. 151 pp.
García, E. 1981. Modificaciones al sistema de
clasificación climática de Koopen. Instituto de
Geografía, UNAM, México, D.F.
Ríos Macbeth, F. 1952. Estudio geológico de la
región de Los Tuxtlas. Bol. Soc. Mex. Geol. Petrol.
4:315-377.
Torres Nachón Claudio Jesús / Sedas Larios Elisa
Enriqueta de Jesús 2006 Listado de Selección de
Decretos Declaratorias y otros instrumentos jurídicos
de los espacios naturales protegidos en Veracruz
Edi. Consejo Estatal de Protección al Ambiente,
Xalapa, ver.
5.1 Consultas electrónicas
http://www.arqhys.com/elbambu.html
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
MARÍN C.
et al.
http://www.conanp.gob.mx/
http://www.monografias.com/trabajos60/sismicida
d-vulcanismo/sismicidadvulcanismo.shtml#ixzz3Hb8uU84v
http://www.monografias.com/trabajos60/sismicida
d-vulcanismo/sismicidadvulcanismo.shtml#ixzz3Hb9yo9qh
http://www.parkswatch.org
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
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