CED. PROF.2716875 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS Y GEOTECNIA PARA DETERMINAR EL TIPO DE CIMENTACIÓN PARA UN ESTRUCTURAS DE 7 NIVELES QUE SE PROYECTAN CONSTRUIR EN EL PREDIO LOCALIZADO EN LA CALLE FUENTE PORTAL DE LAS FLORES No. 6, LOMAS DE LAS PALMAS, NAUCALPAN DE JUAREZ, ESTADO DE MEXICO. MAYO - 2017 CALLE DE PIÑA No. 165, COL. NUEVA SANTA MARIA, 02800, MEXICO, D.F. VOZ Y FAX 53 55 59 35 . E-MAIL [email protected]. SUC. PUERTO VALLARTA Y NAYARIT: LOPEZ COTILLA No. 7 , MEZCALES ,NAY. CP 48350 TEL: 29 65 059 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA CONTENIDO 1.- INTRODUCCION 1.1.- ANTECEDENTES 1.2.- DESCRIPCIÓN DEL SITIO 2.- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO 3.- OBJETIVOS Y ALCANCES DE LA INVESTIGACION 4.- TRABAJOS DE CAMPO 5.- GEOLOGIA 5.1.- GENERALIDADES 5.2.- GEOLOGIA LOCAL ESTRATIGRAFIA DEL SUBSUELO 6.1.- CONDICIONES HIDRAULICAS 6.2.- ZONIFICACION GEOTECNICA 6.- 7.- ALTERNATIVA DE CIMENTACIÓN 7.1.- TIPO DE CIMENTACIÓN 7.2.- PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN 7.3.- DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE 7.4.- ASENTAMIENTOS 8.- PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO 9.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 10.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 11.- FIGURAS Y REPORTE FOTOGRAFICO …2 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 1.- INTRODUCCIÓN Se proyecta la construcción de estructuras de 7 niveles, en el predio que se, localiza en: CALLE FUENTE PORTAL DE LAS FLORES No. 6, LOMAS DE LAS PALMAS, NAUCALPAN DE JUAREZ, ESTADO DE MEXICO. motivo por el cual, se realizó un estudio de Mecánica de suelos y Geotecnia donde se describe la exploración y el muestreo de los depósitos del subsuelo y los ensayes de laboratorio efectuados a los materiales más representativos, mismos que se sometieron a las pruebas correspondientes para determinar las conclusiones y recomendaciones sobre el tipo de cimentación apropiada para las estructuras, estableciéndose la capacidad de carga admisible y los asentamientos esperados que deberán considerarse para el proyecto que se describe adelante, así como las recomendaciones a su procedimiento constructivo. 1.1.- Antecedentes En el predio localizado en el domicilio antes mencionado se llevó a cabo el Estudio de Mecánica de Suelos y Geotécnia para definir las características estratigráficas del subsuelo y determinar el tipo de cimentación adecuada que soportará las cargas de las estructuras que se proyectan en el sitio de interés, considerándose esta zona de alto riesgo por la posible presencia de túneles de antiguas minas ; así como, explotación a cielo abierto de los materiales existentes en el lugar, apreciados por la industria de la construcción. 1.2.- Descripción del Sitio. El terreno donde se construirán las edificaciones se localiza en un área con desnivel pronunciado, de forma descendente, debido a que se encuentra en una zona de lomeríos y colinda con estructuras de 3 y 2 niveles sin daños aparentes en la superestructura y terrenos baldíos. …3 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 2.- DESCRIPCION DEL PROYECTO En relación a los datos proporcionados sobre este proyecto, se construirá estructuras de 7 niveles, que serán utilizados para vivienda La estructuración de la edificación se resolverá mediante columnas, trabes de concreto armado, etc. 3.- OBJETIVOS Y ALCANCES DE LA INVESTIGACION El objetivo del presente estudio de Mecánica de suelos y geotecnia, es para determinar las características estratigráficas y físicas de los depósitos superficiales y profundos del subsuelo, y para establecer el tipo de cimentación que se considere adecuada para soportar las estructuras en proyecto. Los principales aspectos que se observan en el estudio mencionado se refieren a: Descripción de los trabajos de campo, ensayes de laboratorio y presentación de resultados. En cuanto a los aspectos geológicos, para definir las condiciones del subsuelo en el sitio de interés, se obtuvieron muestras del suelo mediante 4 sondeos tipo pozos a cielo abierto, de donde se extrajeron muestras alteradas e inalteradas que fueron debidamente protegidas contra pérdidas de humedad para los ensayes respectivos. Asimismo se desarrollo una campaña de prospección geofísica con el fin de determinar las diferentes capas litológicas a mayores profundidades y la posible presencia de rasgos irregulares en el subsuelo del sitio. Los materiales obtenidos en el proceso de exploración de campo se sometieron a diferentes pruebas de laboratorio para determinar las propiedades índice; mecánicas de resistencia de los diferentes depósitos encontrados en la exploración, describiéndose básicamente las características de los suelos, observando sus propiedades índice como el contenido de agua, granulometría, densidad de sólidos, límites de consistencia o de Atterberg, etc. …4 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA Se realizó un análisis geotécnico de acuerdo a las propiedades obtenidas mediante las pruebas de laboratorio para la revisión de la cimentación propuesta para el proyecto en estudio. Recomendaciones al procedimiento de la alternativa de cimentación propuesta dándose a conocer las conclusiones emanadas de acuerdo al análisis geotécnico realizado y a los resultados obtenidos en la campaña de exploración , de laboratorio y de gabinete 4.-TRABAJOS DE CAMPO. El estudio se dividió en varias etapas de exploración, con la finalidad de conocer el comportamiento que el subsuelo manifiesta. Estos trabajos se realizaron de la manera siguiente: Para obtener la mayor información posible del sitio en investigación, se realizó una visita preliminar que permitió conocer las condiciones que prevalecen en el sitio. . Para determinar la estratigrafía del sitio, así como, las propiedades tanto físicas como mecánicas de los estratos detectados se llevó a cabo una campaña de exploración consistente en : Excavación de cuatro sondeos de tipo pozo a cielo abierto a la profundidad de 2.00 m., aproximadamente y las pruebas siguientes: ° ° ° ° ° ° ° ° Clasificación manual y visual de los materiales Granulometrías Contenidos de humedad Limites de consistencia Densidad de sólidos Pesos volumétricos Pruebas mecánicas de tipo triaxial Etc. - Campaña de prospección geofísica eléctrica de resistividad a través de 20 sondeos geofísicos. …5 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 5.- GEOLOGIA 5.1.- GENERALIDADES Como marco geológico regional el área investigada se ubica en el Eje Neovolcánico en una zona de Lomas o zona I, de acuerdo a la clasificación geológica de la República Mexicana. Con la información estratigráfica y de propiedades índice se propuso hace treinta años una zonificación geotécnica en la que los terrenos urbanizados en esa época se asignaron a tres zonas: Lomas, Transición y Lago, estos términos se cambiaron por los de zonas I, II y III en el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal y se agregó una zona IV para cubrir la expansión de la mancha urbana hacia zonas prácticamente inexploradas desde el punto de vista geotécnico. Según aclaran las disposiciones reglamentarias, el plano de zonificación no tiene otro objetivo que servir de referencia a las normas sobre seguridad estructural de las edificaciones. Los sondeos que el Reglamento demanda como mínimo para explorar el subsuelo son las bases para que el proyectista identifique la zona a la que pertenece el predio en cuestión, aplicando los criterios que al respecto establece la misma norma reguladora. A continuación se explicará en forma breve la zonificación geotécnica de la ciudad de México propuesta por el reglamento del D.F. 1) ZONA DE LOMAS La zona de Lomas incluye las faldas de la Sierra de Guadalupe, la Sierra de las Cruces y se adicionan las partes altas de los cerros del Peñón de los Baños, Peñón del Marqués y el Cerro de la Estrella. Está formada por suelos areno-limosos (tobas) compactos, de alta capacidad de carga y baja deformabilidad, se incluyen los derrames de basalto del pedregal. …6 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 2) ZONA DE TRANSICION En esta zona es donde ocurren los cambios más notables en la estratigrafía. Aquí se encuentran superficialmente depósitos de arcilla o limo orgánico de la formación Becerra cubriendo a estratos de arcilla muy compresible intercalados con lentes de arena, los cuales descansan sobre potentes mantos de arena y grava. TRANSICION ALTA Es la subzona de transición más próxima a las lomas, presenta irregularidades estratigráficas debido a los depósitos aluviales cruzados; la frecuencia y disposición de estos depósitos depende de la cercanía a antiguas barrancas. Bajo estos materiales se encuentran estratos arcillosos que sobreyacen a los depósitos propios de las lomas. TRANSICIÓN BAJA Corresponde a la transición vecina a la zona del Lago, aquí se encuentra la serie arcillosa superior con intercalaciones de estratos limoarenosos de origen aluvial, la formación arcillosa superior contiene suelos que se depositaron durante las regresiones del antiguo lago. Este proceso dio origen a una estratigrafía compleja, donde los espesores y propiedades de los materiales pueden tener variaciones importantes en cortas distancias, dependiendo de la ubicación del sitio en estudio respecto a las corrientes de antiguos ríos y barrancas. Por lo anterior, puede decirse que las características estratigráficas de la parte superior de la transición baja son similares a la subzona de lago centro I o lago centro II, teniendo en cuenta que: …7 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 3) ZONA DE LAGO Los depósitos de la planicie de la Cuenca de México son los que comúnmente se conocen como zona de lago. Hay que señalar que ello es válido y correcto en ciertos tiempos geológicos con condiciones climáticas que propiciaban la existencia de un lago. En la cuenca cerrada podía existir un lago cuando las lluvias superaban la evapotranspiración, el que desaparecía cuando estas lluvias excedían. Esta zona se caracteriza por los grandes espesores de arcillas blandas de alta compresibilidad, que subyacen a una costra superficial de espesor variable en cada sitio, dependiendo de la localización e historia de cargas. Por ello, la zona del lago se ha dividido en tres subzonas atendiendo a la importancia relativa de dos factores independientes: a).- El espesor y propiedades de la costra superficial. b).- La consolidación inducida en cada sitio. En las fig. 1 y 2 de este estudio se presenta la clasificación geotécnica y sísmica del predio en estudio. 5.2.- GEOLOGIA LOCAL Se encuentran superficialmente depósitos de materiales tipo tobas de limos con arenas y gravas. El terreno se ubica en la zonificación sísmica B , para estructuras del tipo B ; suelo de cimentación de mediana a alta consistencia, y coeficiente sísmico 0.16 6 .- ESTRATIGRAFIA DEL SUBSUELO En base a los sondeos tipo pozos a cielo abierto y geofísicos efectuados en el sitio de interés, figuras No. 4 a 15 se establece la secuencia estratigráfica la cual se resume a continuación: …8 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA Pozos a cielo abierto Nos. 1, 2, 3 y 4 ( Fig. 4, 5, 6 y 7 ) De 0.00 a 1.20 m. inestables en general.. Materiales de relleno, cascajo y elementos De 1.20 a 2.00 m. Toba de Limos y arenas con gravas. Secciones de iso-resistividades Nos. 1, 2, 3 y 4 ( Fig. 8, 9, 10 y 11 ) Pocos cambios se aprecian en el modelado de las curvas de igual resistividad, observando valores resistivos de menor rango someramente, y tendiendo a aumentar conforme se profunidza la exploración. Se puede concluir que no se ubican heterogeneidades, a la mayor profundidad de exploración y bajo los sondeos geofísicos. Sin embargo, se deberá observar cualquier eventualidad que se pudiera manifestar al momento de realizar la excavación para el desplante de las cimentaciones y tomar las medidas precautorias respectivas. Perfiles estratigráficos geofísicos Nos. 1, 2, 3 y 4 ( Fig. 12, 13, 14 y 15 ) La primera formación, se correlaciona con tobas de limos y arenas , con espesor promedio de 1.50 m., y resistividades de entre 140 Y 290 Ohm-m. Subyaciendo se manifiesta un estrato de tobas de arenas con gravas, cuyo espesor alcanza hasta 25 m. como promedio, y resistividades del orden de 205 y 420 Ohm-m. La tercera y ultima unidad resistiva, se asoció geológicamente a toba de arenas con gravas y fragmentos de roca, con espesor indefinido y valores resistivos de máximo 1500 Ohm-m. …9 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 6.1.- CONDICIONES HIDRÁULICAS No se detectó el nivel de aguas freáticas, pero se estima se localiza a mas de 20 m. mismo que puede fluctuar en épocas de lluvia y estiaje. 6.2.- ZONIFICACION GEOTECNICA El sitio donde se encuentra ubicado el predio de interés de acuerdo a su localización geográfica y a los resultados de las exploraciones realizadas se puede establecer que se encuentra dentro de una Zona de Lomas (I), caracterizada por estar formada de depósitos de tobas de arenas con limos y gravas , así como fragmentos de roca a mayores profundidades, de mediana a alta consistencia. Con base a las características estratigráficas y al coeficiente sísmico general de la República Mexicana, el sitio donde se encuentra ubicado el predio le corresponde un coeficiente sísmico de 0.16, ( el cual podrá variar dependiendo de las condiciones establecidas y será verificado por el Ingeniero estructurista. 7.- ALTERNATIVA DE CIMENTACIÓN (figs. 16 y 17 ) 7.1.- TIPO DE CIMENTACION Considerando las condiciones estratigráficas y físicas de los depósitos del subsuelo, así como las características de las estructuras en proyecto que serán de cuatro niveles, se estima que la alternativa de cimentación mas adecuada es a base de ZAPATAS CORRIDAS O LOSAS RIGIDIZADAS. …10 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 7.2.- PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACION La profundidad de desplante de las cimentaciones será a base de zapatas corridas a una profundidad de 1.80 m. ( a partir del nivel máximo de excavación), dentro del material sano libre de rellenos y elementos inestables, o losas superficiales en suelos sanos, previo saneo. 7.3.- DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE Para definir la capacidad de carga de los suelos en el predio analizado, y de acuerdo a los diversos materiales que se localizan en el lugar, se tomaron suelos representativos que se ubican dentro o cercanos al sembrado de las estructuras proyectadas . Se establecieron diversos análisis para determinar las condiciones mas desfavorables a las que pudiera estar expuesta la estructura proyectada, y se utilizó para los cálculos la expresión sugerida por Terzaghí, para suelos de falla por corte general que indica lo siguiente: _______________________________________ qd = 1.3 ( C ) ( Nc ) Fr + Z)(Nq)+0.5 Donde: qd = CAPACIDAD DE CARGA LIMITE EN Ton/m2 C = COHESION PESO VOLUMETRICO Z = PROFUNDIDAD DE DESPLANTE EN m. Nc, Nq, Nw= FACTORES DE CARGA ADIMENSIONAL. …11 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA __________________________________________________________ CAPACIDAD DE CARGA _________________________________________________________ TIPO DE MATERIAL TIPO DE CIMENTACION PROFUNDIDAD DE DESPLANTE EN m. CAPACIDAD DE CARGA (Qa) EN Ton/m2 ____________________________________________________________ TOBA DE ARENAS Y LIMOS CON GRAVAS ZAPATAS 1.80 m. 17 CORRIDAS O LOSAS SUPERFICIALES “ ______________________________________________________________________ Se consideró un construcciones. factor de acuerdo al reglamento de 7.4.- ASENTAMIENTOS Para el cálculo de los asentamientos se estimó lo siguiente: ° No Se presentarán asentamientos por consolidación debido a la inexistencia de un estrato compresible en el subsuelo del lugar. ° Existirán asentamientos elásticos o de contacto, generados en la interacción suelo-estructura, los cuales se producirán desde el momento mismo del inicio de la construcción de las estructuras. S= 1 - qb ----------------------------- ( N ) E ASENTAMIENTOS : LOS ASENTAMIENTOS SERAN DEL ORDEN DE 5 cms., PERMISIBLES GENERAL. Modulo de reacción o de Winkler: De acuerdo a Terzaghi, se define lo siguiente: 3.28 Kg / cm2 …12 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 8.- PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO La estructura según el tipo de proyecto a realizarse quedará asentada sobre material de tipo toba y mejoramiento, con el fin de dar homogeneidad a los suelos de sustentación. Considerando que los materiales dispuestos superficiales en la zona investigada presentan mediana a alta consistencia, al pertenecer a una zona de Lomas o Zona (I), se manifiestan materiales de conformación heterogénea, y se recomienda desplantar en la toba compacta. ZAPATAS CORRIDAS . (Fig. 16) - Abrir la caja a la profundidad de 2.20 m. - Colocar una capa de grava de 20 cm. Compactada hasta su máximo acomodo. - Enseguida ubicar una capa de material de banco de préstamo tipo tepetate ( 20 cm.), compactada al 95 % de su P. V. S. M. - Posteriormente, desplantar las cimentaciones a base de zapatas. LOSA SUPERFICIAL (Fig. 17) - Eliminar los materiales de baja consistencia superficiales, hasta una profundidad mínima de 1.20 m.,( a partir del nivel máximo de excavación ), procurando que el saneo evite cualquier tipo de material inestable. - Colocación de una capa de grava de 20 cm. Hasta su máximo acomodo. - Después, Colocar material de banco de préstamo tipo tepetate en capas de 20 cm. y compactadas al 95 % de su P. V. S. M. hasta alcanzar el nivel de proyecto. …13 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA Enseguida desplantar las cimentaciones. De acuerdo a la alternativa para resolver las cimentaciones observar lo siguiente: i) La excavación se podrá efectuar con una retroexcavadora operando el equipo desde el centro del área hacia la periferia, ejecutando esta labor como máximo hasta 0.20 m antes de llegar a la colindancia. ii) Al llegar la excavación a la profundidad de desplante, se colocará a la brevedad posible una plantilla de concreto pobre de 5 cm que proteja el material del remoldeo y fisuramiento por pérdida de humedad y tránsito de obreros. iii) Al llevar a cabo la excavación dejar taludes con una inclinación de 0.5 a 1.0. iv) Es posible que se generen infiltraciones, debido a la presencia de aguas meteóricas que tendrán flujos relevantes, por lo que, para evitar fenómenos de erosión, construir fosas de captación de agua para recibir dichos flujos. v) Con el objetivo de llevar el control de los movimientos durante la excavación para alojar las cimentaciones se sugiere que se instalen bancos de nivel de tipo superficial Consideraciones generales: * No desplantar sobre materiales de distinta composición que pudiesen causar inestabilidad a las futuras construcciones. …14 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA * Las excavaciones para alojar las cimentaciones procurar se realicen en una sola etapa, eliminando los materiales inestables y proteger los productos que queden expuestos. * La supervisión de la obra deberá verificar las características de los materiales sobre los que se desplantará la cimentación, observando que el desplante se realice sobre el terreno indicado. * Llevar un control de las nivelaciones durante la construcción y ocupación de la estructura, implementando un banco de nivel superficial, así como puntos de referencia en bardas y postes colindantes. Estas nivelaciones se realizarán con una periodicidad no mayor a un mes durante la etapa de construcción y de máximo una anual durante los cinco primeros años de funcionamiento. * Verificar en campo mediante un laboratorio de control de la calidad que cumpla con las especificaciones y colocación de los materiales de construcción en general. * Los resultados presentados fueron obtenidos de los sondeos realizados en los sitios donde se pretende la construcción, por lo que no deberán correlacionarse con otras áreas. 9 .- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El predio en investigación se ubica en la Provincia Fisiográfica de la Faja Volcánica Trans-Mexicana como marco geológico regional, en una zona de Lomas (Zona I), de acuerdo a la zonificación geotécnica de la República Mexicana. Con el fin de determinar la resistencia de los suelos se llevó a cabo la investigación a través de sondeo geoelectricos y pozos a cielo abierto. …15 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA Localmente se observan materiales de tipo Arenas con gravas y fragmentos de roca, principalmente . limosas y De acuerdo a los cálculos realizados para definir la capacidad de carga se determinó de 17 Ton/m2, y se recomienda desplantar las cimentaciones a través de zapatas corridas o losa a una profundidad de 1.80 m. a partir del nivel actual de banqueta para las zapatas y superficial para las losas. El predio explorado se ubica en la zona sísmica “B” , en una zona de Lomas (I) de acuerdo a la clasificación de suelos de la República Mexicana para fines geotécnicos. Asimismo, el coeficiente sísmico deberá considerarse para suelos de mediana a baja compresibilidad. (0.16) No se detectaron anomalías resistivas características de heterogeneidades en el subsuelo del sitio, sin embargo y debido a que la zona se considera de “alto riesgo”, en caso de observar cualquier eventualidad al momento de realizar las excavaciones para el desplante de las cimentaciones, se deberán tomar las medidas precautorias con el fin de evitar afectaciones en el comportamiento de las cimentaciones de las estructuras en proyecto. - Al momento de realizar las excavaciones para el desplante de las cimentaciones, se formaran taludes, los cuales se deberán proteger por medio de malla de gallinero, concreto lanzada, anclas y drenes, y/o muros de contención. Los taludes deberán protegerse para evitar erosión e intemperismo, por medio de malla de gallinero, concreto lanzado, anclas, drenes, cunetas y contra-cunetas. …16 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA - Los empujes sobre muros se puede observar en la figura No. 18 ESPERANDO HABER SATISFECHO LAS NECESIDADES QUE NOS FUERON EXPRESADAS, TENDREMOS MUCHO GUSTO EN HACER CUALQUIER ACLARACIÓN AL RESPECTO DEL PRESENTE INFORME. ATENTAM ENTE ING. ENRIQUE TOVAR G. ETG/MRR …17 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 10.- REFERENCIAS. - DANTE J. MORAN ZENTENO, 1985 GEOLOGIA DE MEXICO, UNAM, INEGI. - LOPEZ RAMOS, 1979. GEOLOGIA POLITECNICO NACIONAL . - HOLLOF G. PHILLIPS, 1980, PRACTICAL GEOPHYSICS FOR THE EXPLORATION GEOLOGIST, NORTHWEST MINNIG ASSOCIATION. - EXPLORACION Y MUESTREO DE SUELOS PARA PROYECTO DE CIMENTACIONES. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA PROYECTO DE OBRA, NORMA 2.214.05, PEMEX - CARTA GEOLOGICA DE LA REPUBLICA MEXICANA, INEGI. - JAKC C. Mc CORMAC , 2006, DISEÑO DE CONCRETO REFORZADO EDITORIAL ALFAOMEGA, CLEMSON UNIVERSITY. - CRESPO VILLALAZ, 1990, MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES, EDITORIAL LIMUSA. DE MEXICO, INSTITUTO ...18 ESTUDIOS DE EXPLORACION GEOLOGICA Y GEOFISICA 11.- FIGURAS Y REPORTE FOTOGRAFICO
