DETERMINACIÓN DE PARAMETROS · PDF fileiv.3 capacidad de carga ... avance en suelos...

INGENIERIA PARA EL FUTURO

ING. DINORAH RODRIGUEZ GARCIA

ISABEL LA CATOLICA 1058 DESPACHO 101, COL. AMERICAS UNIDAS C.P. 03610,

DELEGACIÓN BENITO JUÁREZ MÉXICO, D. F. TEL 4196 1945, FAX 5696 9943

DETERMINACIÓN DE PARAMETROS

GEOTECNICOS

|

PLANTA DE SEPARACIÓN DE CO2

POBLACIÓN DE NARANJOS ESTADO DE VERACRUZ

28 DE AGOSTO DE 2009





TABLA DE CONTENIDO

I. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................ 3

II. INVESTIGACIÓN DEL SUELO ................................................................................................................................... 6

II.1 FISIOGRAFIA.................................................................................................................................................... 6 II.2 GEOLOGÍA ........................................................................................................................................................ 7 II.3 SISMICIDAD ..................................................................................................................................................... 8 II.4 TRABAJOS DE CAMPO ................................................................................................................................... 9 II.6 ENSAYES DE LABORATORIO ..................................................................................................................... 12

III. ESTRATIGRAFÍA Y PROPIEDADES ....................................................................................................................... 14

III.1 ESTRATIGRAFÍA .......................................................................................................................................... 14 III.2 PROPIEDADES .............................................................................................................................................. 15 III.3 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE CAMPO Y LABORATORIO ............................................... 18

IV. ANÁLISIS GEOTÉCNICOS .................................................................................................................................... 19

IV.1 ASPECTOS GENERALES ............................................................................................................................. 19 IV.2 PROPUESTA DE CIMENTACION ............................................................................................................... 21 IV.3 CAPACIDAD DE CARGA ............................................................................................................................ 23 IV.4 REVISIÓN DE LA SEGURIDAD DE LA CIMENTACIÓN ....................................................................... 25

IV.4.1 ESTABILIDAD DE LA CIMENTACIÓN .................................................................................. 25 IV.4.2 ESTABILIDAD DEL TALUD ................................................................................................................. 26 IV.4.2 ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS ............................................................................................ 30

V. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS ................................................................................................................................. 32

V.1 PRELIMINARES ............................................................................................................................................. 32 V.2. PROCEDIMIENTO DE EXCAVACIÓN PARA ALOJAR ZAPATAS Y SUELO MEJORADO. ............... 34 V.3. PROCEDIMIENTO PARA DESPLANTAR LOSA ...................................... ¡Error! Marcador no definido. V.4 RECOMENDACIONES PARA LA SUPERVISIÓN ...................................................................................... 36

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................................................................................. 37

VI.1 CONCLUSIONES ......................................................................................................................................... 37 VI.2 RECOMENDACIONES ................................................................................................................................. 40

VII. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................... 42

ANEXO A FIGURAS ANEXO B INFORME FOTOGRÁFICO





DETERMINACIÓN DE PARAMETROS GEOTECNICOS TANQUE DE CO2

NARANJOS, ESTADO DE VERACRUZ

I. INTRODUCCIÓN

El Instituto Mexicano del Petroleo planea la construcción de una Planta de Separación

de CO2 en el poblado de Naranjos, en un terreno situado al sur del poblado de Naranjos,

Estado de Veracruz, en las coordenadas geográficas 21º 20’ 31.34’’ latitud norte y 97º 41’

18.04’’ de longitud oeste.

En la figura #1 se muestra un croquis con la localización del sitio de estudio.

El proyecto de la planta contempla la instalación de un tanque de forma cilíndrica de

acero para almacenar CO2 colocado en posición vertical de 11.0 m de altura

aproximadamente y del orden de 10 m de diámetro el cual estará apoyado en una

cimentación circular además de sistemas de compresión, contra incendio, de gas inerte,

desfogue y quemador, paquetes de drenaje presurizado, de aculumador Slug Catcher y

de condensados, sistema de pretratamiento de gas natural y separación de CO2 (con

varios módulos), vialidad interna, cobertizos, edificio administrativo de un nivel (de

20.50 m x 8.85 m), andadores y estacionamiento vehicular. En la figura #2 se muestran

las características del proyecto tanque de almacenamiento (CO2).





Para alojar los tanques y demás instalaciones de la planta se requerirá construir una

plataforma horizontal de 103.85 m por 65.05 m, para lo cual es necesario realizar cortes

al terreno hasta de 4.0 m debido a la pendiente que existe en el terreno de estudio.

A fin de identificar las condiciones y características estratigráficas y físicas del subsuelo

hasta la profundidad en la que son significativos los esfuerzos producidos por las cargas

que transmitirán las estructuras que se proyectan construir y los cortes del terreno que

se esperan realizar desde el punto de vista de la determinación de parámetros

geotécnicos, así como establecer las recomendaciones para la construcción de los cortes

requeridos para construir la plataforma de operaciones, se solicitó a esta empresa la

realización de la determinación de parámetros geotécnicos cuyo desarrollo da origen al

presente informe.

El estudio está integrado por las siguientes etapas de trabajo:

Campo: exploración y muestreo.

Laboratorio: determinación de las propiedades índice, deformación y parámetros

geotécnicos.

Gabinete: interpretación de resultados, análisis de la cimentaciones y diseño

geotécnico, revisión de las condiciones de seguridad del futuro talud, conclusiones y

recomendaciones.

Elaboración de informe.

En los capítulos siguientes se mencionan los antecedentes geotécnicos del sitio de

estudio y las actividades realizadas, se describen las condiciones estratigráficas del

subsuelo, así como las propiedades índice y parámetros obtenidos de los trabajos de





campo y laboratorio; se reportan los resultados, recomendaciones y conclusiones para el

diseño y construcción de la cimentación analizada.

Los análisis de cimentación y diversas revisiones geotécnicas están basados en criterios

aceptados en la práctica actual, para la determinación de los Parámetros Geotécnicos,

basados en el tipo de obra proyectada y en los antecedentes del sitio.





II. INVESTIGACIÓN DEL SUELO

II.1 FISIOGRAFIA

La población de Naranjos pertenece a la Provincia de la Llanura Costera del Golfo

Norte. Esta provincia se extiende paralela a las costas del Golfo de México, desde el río

Bravo hasta la zona de Nautla, Veracruz. Los climas en esta región van de los secos

cálidos y semicálidos del norte a los cálidos subhúmedos y húmedos del sur. La

vegetación se ajusta a dicho patrón climático, con matorrales submontanos y

tamaulipecos en la porción boreal y selvas en la austral. En territorio veracruzano se

encuentran áreas que corresponden a las subprovincias: Llanuras y Lomeríos y Llanura

Costera Tamaulipeca. El sitio objeto de estudio se localiza dentro de la Subprovincia

Llanuras y Lomeríos

Subprovincia de las Llanuras y Lomeríos. La mayor parte del sur de esta subprovincia

queda incluida dentro de Veracruz, donde abarca 20,792.50 km cuadrados de la

superficie total estatal. En el norte de la entidad se encuentra gran parte de la cuenca

baja del Pánuco, en la que dominan llanuras aluviales y salinas, inundables y con

lagunas permanentes asociadas con lomeríos. Hacia el sur, hasta el valle de Tuxpan,

siguen extensos sistemas de lomeríos suaves asociados con llanos y algunos con

cañadas.

Junto a la sierra, al occidente, se localiza el amplio valle de laderas tendidas por el que

fluye el río Moctezuma. Al oeste, cerca de la sierra, hay mesetas constituidas de

sedimentos antiguos.

http://mapserver.inegi.gob.mx/geografia/espanol/estados/definiciones/definic.cfm#subprovincia





En la figura #3 se muestra la fisiografía del Estado de Veracruz y la ubicación del sitio

de estudio.

II.2 GEOLOGÍA

El estado ha quedado comprendido dentro de siete provincias geológicas, que son:

Llanura Costera del Golfo Norte, Sierra Madre Oriental, Eje Neovolcánico, Sierra Madre

del Sur, Cordillera Centroamericana y Sierras de Chiapas y Guatemala; cada una de

ellas con características litológicas, estructurales y geomorfológicas propias y definidas.

Provincia Llanura Costera del Golfo Norte. Comprende gran parte del norte del estado,

desde el límite con Tamaulipas hasta el sur de Papantla, donde se localizan las

elevaciones del Eje Neovolcánico; su límite occidental lo constituye la Sierra Madre

Oriental y hacia el oriente el Golfo de México.

Los afloramientos más extensos corresponden a rocas sedimentarias detríticas del

Terciario, depositadas en la Cuenca Tampico-Misantla. Las rocas más antiguas en esta

región son las del Cretácico Superior, en tanto que las más recientes son depósitos de

suelos, formados por materiales detríticos derivados de las rocas preexistentes.

Estratigrafía.

En esta provincia existe una gran diversidad de rocas representativas de los diferentes

periodos geológicos, específicamente del Cretácico Superior, Paleoceno, Eoceno,

Oligoceno, Mioceno, así como rocas volcánicas.

http://mapserver.inegi.gob.mx/geografia/espanol/estados/definiciones/provincia.cfm#GOLFONORTE





En la figura #4 se muestra la geología del Estado de Veracruz de acuerdo con el INEGI y

en la figura #5 se observa un cuadro con la escala de tiempos geológicos para una mejor

comprensión de las épocas y periodos geológicos.

II.3 SISMICIDAD

De acuerdo con Comisión Federal de Electricidad (CFE), la República Mexicana se

dividió para fines de diseño sísmico en cuatro zona (A, B, C y D); la Zona A es la de

menor intensidad sísmica, mientras que la de mayor en la zona D. Esta clasificación

tomó en cuenta los registros históricos de grandes sismos en México, los catálogos de

sismicidad y datos de aceleración del terreno como consecuencia de sismos recientes de

gran magnitud.

De acuerdo con esta clasificación y las características de resistencia del terreno, la CFE

ha propuesto los coeficientes sísmicos descritos en la tabla 1 para ser empleados en el

diseño de las estructuras.

En la zona A, no se tienen registros históricos, no se han reportado sismos grandes en

los últimos 80 años y las aceleraciones esperadas del terreno son menores a 0.1 g; la zona

D, donde han ocurrido con frecuencia grandes temblores y las aceleraciones esperadas

del terreno pueden ser mayores a 0.7g; las zonas B y C, entre las dos anteriores, donde la

sismicidad es intermedia y las aceleraciones esperadas no son superiores a 0.7 g.

El sitio objeto de estudio (Tanque de CO2) pertenece a la zona de sismicidad de baja

intensidad, es decir la ZONA SISMICA A. En la figura #6 se muestra su ubicación

dentro de la Zonificación Sísmica.





Tabla 1 Coeficientes Sísmicos (CFE)

Zona Sísmica

Suelo de Cimentación

Coeficiente Sísmico c*

A

I (Firme) II (Intermedio) III (Blando)

0.08 0.16 0.20

B


0.14 0.30 0.36

C


0.36 0.64 0.64

D


0.50 0.86 0.86

*Para estructuras del Grupo “B”. En el caso de

estructuras del Grupo “A”, los coeficientes se deberán multiplicar por 1.5.

De acuerdo con la tabla 1 y las características del terreno, el sitio de proyecto tiene un

coeficiente sísmico de 0.08 que es el recomendable para emplearlo en los análisis

sísmicos de las estructuras.

II.4 TRABAJOS DE CAMPO

Considerando las características y ubicación del proyecto y los antecedentes

mencionados en el punto anterior, la investigación de campo se estableció mediante la

realización de un sondeo de penetración estándar (SPT-1) llevado a 14.70 m de

profundidad referido al nivel del terreno actual; en el sondeo se combinó el avance por

percusión de la herramienta de penetración estándar con broca tricónica para lograr

avance en suelos duros.





La penetración estándar realizada en los sondeos se llevó a cabo aplicando el

procedimiento establecido en la norma ASTM-D1586, consiste en el hincado a percusión

de un muestreador de pared gruesa (penetrómetro) de 3.5 cm de diámetro interior de

media caña de 60 cm de longitud, por medio de la energía proporcionada por un martillo

de 67 Kg de peso dejado caer desde una altura libre de 76 cm. Durante este proceso se

obtienen muestras alteradas, llevándose además un registro del número de golpes

necesarios para hacer penetrar dentro del suelo los 30 cm intermedios del penetrómetro.

Este registro permite inferir a través de correlaciones la compacidad de los suelos

granulares y la consistencia de los materiales finos. Con el penetrómetro se recuperaron

muestras alteradas del suelo en prácticamente toda la profundidad explorada.

Mediante los resultados de los sondeos fue posible determinar la estratigrafía del sitio,

la compacidad y/o consistencia de los estratos atravesados. Las muestras obtenidas de

los sondeos fueron empacadas y llevadas al laboratorio, para determinar las

propiedades índice representativas del lugar.

Además del sondeo profundo se excavó un pozo a cielo abierto (PCA-1 ) a 1.50 m de

profundidad con respecto al nivel actual de terreno; la finalidad de esta exploración fue

conocer con detalle los estratos superficiales del terreno objeto de estudio, obteniendo

para tal fin muestras alteradas de los suelos representativos del pozo.

La profundidad del pozo a cielo abierto estuvo limitada por la dureza del terreno.

No se detectó la posición del nivel de aguas superficiales durante los trabajos de

exploración del suelo.





BANCO DE PRÉSTAMO DE MATERIALES

A continuación se describen los volúmenes aproximados de material requeridos para la

construcción de la plataforma de acuerdo con el proyecto geométrico de la planta de

gases:

Material de Base (gravas arenosas) para

plataformas

2,000 m3

Como parte de los trabajos de campo se realizó la investigación de un banco préstamo

de materiales para la formación de la plataforma y construcción de accesos vehiculares.

Se buscó y localizó en la región las zonas factibles de bancos de préstamo de materiales

requeridos ubicándose el sitio más cercano a la zona de obra para cubrir el volumen

descrito anteriormente.

Banco de gravas. Identificado como “banco de gravas” a 5 km al sur de la zona de

estudio, se localiza próximo a la carretera Naranjos-Cerro Azul ingresando 500 m por un

camino de terracería hacia el poniente. Se trata de un banco en explotación. Este material

fue analizado para formar la plataforma de desplante de la planta. El volumen

disponible de explotación es de aproximadamente 20,000 m3.

En el sitio se recolectaron varias muestras en cantidad suficiente del banco de préstamo,

las cuales fueron llevadas al laboratorio para su análisis con lo que se garantizó el

conocimiento de estos materiales, la capacidad del banco y la utilización más apropiada

para la planta.





En el Anexo “B” de este escrito se presenta un reporte fotográfico donde se muestran los

aspectos más significativos de los trabajos de campo.

En la figura #7 se muestra ubicación de exploración geotécnica con la ubicación del

sondeo y pozo a cielo abierto realizado, mientras que en la figura #8 se observa la

ubicación del banco de préstamo de materiales.

En la figura #9 se muestra la estratigrafía encontrada en el sondeo de penetración

estándar, mientras que en la figura #10 se observa la estratigrafía encontrada en el pozo

a cielo abierto.

II.6 ENSAYES DE LABORATORIO

Todas las muestras obtenidas fueron objeto de las pruebas indicadas a continuación y

que de acuerdo con el tipo de material encontrado fueron las que se pudieron realizar y

que sirvieron para definir el tipo y comportamiento del suelo y con base en los

resultados de las exploración de campo y laboratorio se determinan los parámetros de

diseño en los análisis que se presentan en los capítulos posteriores.

En todas las muestras se realizó la clasificación visual y al tacto (en estado seco y

húmedo) y se determinó el contenido natural de agua (w%).

Las muestras recuperadas durante la exploración de campo fueron objeto de las pruebas

indicadas a continuación:





1. Clasificación del suelo visual y al tacto, en estado húmedo y seco, de acuerdo al

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS)

2. Se determinó el contenido natural de agua (w%).

3. Ensaye de compresión simple (qu) reproducidas

4. Ensaye triaxial, no consolidada no drenada (cu)

5. Peso volumétrico natural (m).

6. Contenido de finos por lavado

7. Valor Relativo de Soporte (VRS)

8. Compactación Próctor Estandar.

9. Granulometría por mallas.

Todos los ensayes se realizaron conforme a lo especificado en las normas ASTM

vigentes.

A continuación se describen los resultados de las pruebas efectuadas, así como la

estratigrafía encontrada en las exploraciones realizadas.





III. ESTRATIGRAFÍA Y PROPIEDADES

III.1 ESTRATIGRAFÍA

A continuación se presenta la estratigrafía de cada uno de los sondeos realizados:

SONDEO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR SPT-1

Prof. (m) Descripción:

0.00 -14.70 Arcilla de color café claro de alta plasticidad con carbonato de calcio de

consistencia dura a durísima, el contenido natural de agua resultó de 20%,

en la prueba de penetración estándar se registró 35 golpes en promedio en

los primeros 6.0 m y 50 a partir de esta profundidad. Los límites de

plasticidad indican que se trata de una arcilla altamente plástica con

valores promedio de LL=60% y LP=22%. El porcentaje de material fino

resulto de 98% en promedio.

POZO A CIELO ABIERTO PCA-1

Prof. (m) Descripción:

0.00 – 1.50 Arcilla café claro con carbonato de calcio de consistencia dura. El

contenido natural de agua resultó de 17%. Los límites de plasticidad

resultaron de LL= 50% e IP= 18% resultando una clasificación CH (arcilla

de alta plasticidad). Los parámetros de resistencia son: en la prueba de

compresión simple de 2.5 kg/cm2 y cohesión aparente de 1.25 tn/m3, en la

prueba triaxial la cohesión resultó de cu= 13.3 tn/m2 con un ángulo de

fricción interna del 18°. La densidad de sólidos resultó de 2.80. el peso

volumétrico es de 2.0 tn/m3.





III.2 PROPIEDADES

En las tablas mostradas más adelante se presentan los resultados de los ensayes

realizados en las muestras obtenidas en campo, de acuerdo a la siguiente relación:

Tabla 1 Resistencia a la compresión simple

Tabla 2 Ensaye triaxial, no consolidada no drenada (cu)

Tabla 3 Compactación Proctor Estándar

Tabla 4 Valor Relativo de Soporte (VRS).

Tabla 5 Granulometría por mallas

Tabla 6 Contenido de finos

Tabla 7 Límites de plasticidad

La figura #11 incluyen la gráficas resultante de la prueba de compresión simple,

mientras que en la figura #12 la de ensaye triaxial. La figura #13 se muestra los

resultados de la prueba de compactación practicado a material procedente del banco de

préstamo, mientras que en la figura #14 se observan los resultados de la prueba de Valor

Relativo de Soporte (VRS). En la figura #15 se muestran la curva del ensaye de

granulometría. La figura #16 contiene un resumen de con los porcentajes de partículas

finas en las diferentes muestras ensayadas. En las figuras #17 a #24 contienen los

resultados de los límites de plasticidad.

TABLA 1. RESULTADOS DE PRUEBA DE COMPRESIÓN SIMPLE

Muestra Profundidad

(m)

W

(%) m

kN/m3

(t/m³)

E

(t/m2)

qu

kPa

(kg/cm²)

c

kPa (kg/cm2)

Pozo a cielo abierto PCA-1

cúbica 1.35 16 1.98 1700 2.46 1.23

w Contenido natural de agua m Peso volumétrico del suelo

E Módulo de elasticidad en compresión qu Resistencia a la compresión simple

c Cohesión aparente del suelo





TABLA 2. RESULTADOS EN PRUEBA TRIAXIAL RÁPIDA.

Sondeo Prof.

(m)

w

prom.

(%)

m

kN/m3

(t/m3)

3

kPa

(kg/cm2)

1 - 3

kPa

(kg/cm2)

cu

kPa

(kg/cm2)

Ang

( º )

PCA-1 1.20

1.50

17.7 20.2 (2.02)

0.3 1.0

4.10 4.86

130.6 (1.36)

19°

w Contenido natural de agua

1 Esfuerzo principal mayor

3 Esfuerzo principal menor

cu Cohesión del suelo

Ang Ángulo de fricción del suelo

TABLA 3. RESULTADOS DE PRUEBA DE COMPACTACIÓN PROCTOR

Pozo Muestra Profundidad (m)

PVSM kN/m

3

(tn/m3)

W

(%)

PCA-1 granel 0.50 1.702 23.2

W Contenido natural de agua PVSM Peso Volumétrico Seco Máximo

TABLA 4. PRUEBAS DE VALOR RELATIVO DE SOPORTE

Pozo Prof. (m) Valor Relativo de

Soporte (VRS) %

Expansión por saturación

%

PCA-1 0.00 -1.00 121.84 0.42

TABLA 5. GRANULOMETRIA POR MALLAS

Banco Muestra Prof.

(m)

G (%) S (%) F (%) SUCS

Grava granel 1.50 60 31.6 8.39 GP

G Grava, S Arena F Finos





TABLA 6. CONTENIDO DE PARTÍCULAS FINAS

Sondeo muestra Profundidad (m) Wfinos (g) % de Finos

SPT-1 m-2 0.90 111 95.62

SPT-1 m-5 2.70 201 99.80

SPT-1 m-23 13.35 104 83.22

PCA-1 m-1 0.60 212 98.75

PCA-1 Cúbica 1.35 221 97.71

BANCO Granel 0.50 66 8.39

Wmuestra Peso de la muestra

W finos Peso de partículas finas

TABLA 7. LÍMITES DE CONSISTENCIA.

SONDEO Prof. (m)

LL (t/m3)

LP (%)

IP (%)

SUCS

PCA-1 0.00 – 1.20 50.8 22.8 28.1 CH

PCA-1 1.20 – 1.50 49.4 22.7 26.6 CL

BANCO GRANEL 40.5 22.7 17.8 CL

SPT-1 1.80 – 2.40 52.7 22.7 30.0 CH

SPT-1 3.60 – 4.20 59.1 22.7 36.3 CH

SPT-1 6.00 - 6.35 52.4 22.7 29.7 CH

SPT-1 8.40 – 8.75 57.3 22.7 34.6 CH

SPT-1 13.80 – 14.10 60.7 22.7 38.0 CH

LL Límite líquido LP Límite plástico IP Índice plástico

Tomando en cuenta los resultados obtenidos durante los trabajos de exploración de campo, las

pruebas de laboratorio y el uso de correlaciones, para fines de análisis se consideró el siguiente

modelo estratigráfico para el sitio, con los pesos volumétricos, parámetros de resistencia y

módulos de deformación asignados que se indican en la Tabla 8.





TABLA 8. MODELO ESTRATIGRÁFICO

Prof.

(m)

Descripción

Peso Vol.

(t/m3)

Cohesión

(t/m2)

Ángulo de

fricción

interna (º)

Módulo de

elasticidad

(tn/m2)

0.-6.0 Arcilla Plástica dura 2.00 13.0 19° 1700

6.0-15.0 Arcilla Plástica durísima 2.10 15.0 25° 3000

III.3 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE CAMPO Y LABORATORIO

En términos generales el subsuelo en la zona del predio consiste básicamente en las

siguientes unidades estratigráficas:

0.00 a 6.00 m. Se encuentra un depósito de arcilla plástica consistencia dura a durísima.

Este estrato presenta alta resistencia del suelo por lo que es recomendable para el

desplante de estructuras ligeras a pesadas. Tiene un comportamiento cohesivo. Las

cimentaciones apropiadas para este estrato pueden ser superficiales, ya sea zapatas

(aisladas o corridas) o losas sin necesidad de dar un mejoramiento previo del terreno; la

elección definitiva dependerá del nivel de carga de los equipos que se coloquen sobre

éstas. Este estrato presenta resistencias altas que permiten obtener taludes cercanos a la

vertical proporcionando una estabilidad adecuada.

6.0 a 15.0 m. Se encuentra un depósito de arcilla plástica de consistencia durísima. Este

estrato de comportamiento cohesivo es apropiado para el desplante de estructuras muy

pesadas, presenta una resistencia a la compresión elevada y es adecuada para

cimentaciones de tipo profundas con asentamientos elásticos (a corto plazo)

prácticamente nulos. Los resultados de las pruebas de laboratorio correspondientes al

banco de materiales indican que la grava es apropiada para construir una base de buena

calidad.





IV. ANÁLISIS GEOTÉCNICOS

IV.1 ASPECTOS GENERALES

Los criterios de análisis utilizados están basados en las teorías y criterios aceptados por

la mecánica de suelos actual en nuestro país.

Para revisar el sistema de cimentación más adecuado para las estructuras que integran

la planta de separación de CO2, en los análisis realizados se tomaron en cuenta los

siguientes aspectos:

b) Las plataformas principales que alojaran diversos equipos y sus características se

indican a continuación (información disponible al momento de realizar el presente

estudio):

Plataforma para iniciar la compresión de gas natural (15 m x 8.0 m). Alojará equipos

de CO2 con una carga total promedio de 70 tn (esfuerzo de 0.56 tn/m2) y se tendrán

cargas dinámicas.

Plataforma del sistema final de compresión de gas natural (6.0 m x 8.0 m). Alojará

equipos de CO2 con una carga total promedio de 70 tn (esfuerzo de 1.46 tn/m2) y se

tendrán cargas dinámicas.

Plataforma para el sistema de pretratamiento de gas natural y separación de CO2. en

la plataforma de mayor dimensión (80 x 25.0 m) alojará diversos módulos.





El tanque de agua estará compuesto por un tanque cilíndrico de acero con capacidad

aproximada de 360 m3 colocado en posición vertical de 5.0 m de altura

aproximadamente y de 9.60 m de diámetro el cual se apoyará en una cimentación

circular. Se estima una presión de contacto al nivel de desplante de la cimentación de

6.0 tn/m2.

b) De acuerdo al proyecto geométrico, los diferentes equipos de la planta se construirán

sobre una plataforma de 103.85 m por 65.05 m dividida en dos zonas, una zona que

tendrá la elevación 37.50 donde se alojarán los equipos y tanques industriales y la

zona que tendrá la elevación 39.0 donde se alojará el edificio administrativo el

tanque de agua como el cobertizo de bombas contra incendio; para lo cual es

necesario realizar cortes al terreno hasta de 5.0 m de altura, así como rellenos que

inducirán taludes de entre 2.0 m y hasta 4.50 m de altura.

c) En los análisis geotécnicos se estimó para el edificio administrativo una descarga

máxima sobre la cimentación por eje de muro de 4.5 tn/ml.

d) En los análisis se consideraron los valores medios de las propiedades índices y

estudio de los estratos determinados a partir de los resultados de laboratorio y de

campo.

e) Las condiciones hidráulicas del sitio (nivel freático inexistente).

f) El módulo de reacción del suelo a partir de 0.50 m de profundidad es de 2,000 tn/m3.





IV.2 PROPUESTA DE CIMENTACION, PLATAFORMA Y TALUDES

IV.2.1 CIMENTACIÓN

La información anterior permitió concluir que la cimentación adecuada para el proyecto

en estudio consistirá en las siguientes cimentaciones:

1. Plataformas para el sistema de compresión de gas natural. Consistirá en losas

superficiales con contratrabes desplantadas según la zona de la planta:

Sobre suelo natural. Solo se requiere afinar el terreno y colar la losa.

Sobre relleno compactado. Se deberá cortar el terreno en terrazas horizontales de

manera que el relleno por colocar tenga por lo menos 0.60 m de espesor y

compactado al 98% de la prueba Proctor Estandar. Las contratrabes darán

rigidez a la cimentación y podrán ser perimetrales e intermedias con

dimensiones de acuerdo al análisis estructural (ver fig #25). Los esfuerzos

inducidos por los equipos serán de pequeña magnitud por lo que se espera un

buen comportamiento de las cimentaciones (asentamientos muy pequeños).

2. Tanque de Agua del sistema contra incendio. Consistirá en una losa circular

desplantada superficialmente con un diámetro de 10.0 m y contratrabes

perimetrales e intermedias que darán rigidez a la cimentación con dimensiones

que dependerán del análisis estructural (ver fig #26). El tanque se construirá

sobre un relleno a base de suelo cemento el cual deberá tener una extensión de

256 m2 (16.0 m por 16.0 m) y un espesor mínimo 1.00 m. Este suelo mejorado

tendrá la rigidez necesaria para soportar apropiadamente el tanque garantizando

una distribución uniforme de la carga hacia estratos más profundos y evitar

desplazamientos o asentamientos del suelo de cimentación (ver fig #26 y fig.

#26a).





3. Edificio administrativo. Contará con zapatas corridas de 0.70 m de ancho

mínimo y desplantadas a 0.60 m de profundidad respecto al nivel de piso

terminado ubicadas a lo largo de los ejes transversales y longitudinales del

inmueble. Una opción alternativa consiste en desplantar la estructura sobre

zapatas aisladas de sección cuadrada de 0.80 m de lado en el cruce de ejes del

edificio con trabes de liga (ver fig #27).

4. Cobertizos. Se apoyará sobre zapatas aisladas de sección cuadrada de 0.80 m de

ancho mínimo desplantadas a 0.80 m de profundidad mínima (ver fig #28).

5. Plataformas para tanques con cargas pequeñas. Consistirán de losas superficiales

que dependiendo de las cargas se podrá rigidizar y reforzar con contratrabes y

que se desplantarán ya se sobre el suelo natural o sobre relleno compactado.

IV.2.2 CONSTRUCCIÓN DE PLATAFORMA Y VIALIDADES

Algunos de equipos de la planta de CO2 se apoyarán sobre el suelo natural (zona de

corte) y otros sobre el relleno artificial el cual estará formado por material inerte

proveniente de banco de préstamo (tepetate) de 30 cm de espesor mínimo compactado

al 98% Proctor que se colocará sobre el depósito de arcilla previamente despalmado y

nivelado.

La vialidad interior estará conformada por una subrasante ya sea del terreno natural o

del relleno mejorado y una base hidráulica proveniente de banco de préstamo explorado

(gravas arenosas) de 25 cm de espesor con un VRS no menor al 50% (ver fig. # 29)





IV.2.3 TALUDES EN TERRENO NATURAL Y EN RELLENO

Para la construcción de la plataforma de la planta será necesario cortar el terreno objeto

de estudio dejando taludes de hasta 5.0 m de altura con una inclinación de 80° con una

berma intermedia de 0.80 m de ancho. Estos taludes deberán ser protegidos contra la

erosión para lo cual se recomienda se coloque geosintéticos que favorezcan el

crecimiento de vegetación o bien la colocación de un zampeado como se especifica en el

procedimiento constructivo.

En la parte perimetral de los rellenos se dejarán taludes a 34º según anteproyecto de

plataforma a fin de que estos sean estables. Es muy importante que estos taludes sean

protegidos contra la erosión por medio de vegetación o la colocación de un

recubrimiento de mampostería, además de la construcción de lavaderos de concreto o

mampostería.

A continuación se presentan los criterios de análisis utilizados y los resultados de los

mismos.

IV.3 CAPACIDAD DE CARGA

Para los análisis geotécnicos de las estructuras, se tomó como apoyo para las

plataformas de gases y el tanque de agua una losa superficial desplantada sobre la

plataforma general tanto en terreno natural como relleno compactado. Para dar rigidez

al sistema de cimentación serán necesario construir contratrabes. Para las demás

estructuras se consideró zapatas corridas o aisladas, así como losas superficiales.





En el cálculo de la capacidad de carga de la losa de cimentación se consideraron las

propiedades mecánicas correspondientes a la arcilla dura con un comportamiento

cohesivo del estrato y la geometría de las losas correspondientes así como también al

relleno compactado. La capacidad de carga admisible para el tipo de cimentación

seleccionado se determinó con la siguiente expresión (criterio de Vesic):

qa = (Cu Nc + q Nq )/FS 1)

Donde:

qa capacidad de admisible del suelos (t/m2)

Cu Cohesión promedio de los estratos involucrados en la posible superficie de falla: 13.0 t/m2 para la

arcilla in situ, 8 tn/m2 para el relleno de suelo cemento y de 5.0 tn/m

2 para el relleno compactado.

Nc y Nq Coeficientes de capacidad de carga dependientes del ángulo de fricción interna Nc =

5.7 y Nq =1.0 ( para =0°)

q Presión vertical total a la profundidad de desplante por peso propio del suelo, 0.6t/m2

FS Factor de seguridad, 2.5; derivado de las incertidumbres que se tienen en las propiedades del

suelo y en función del sistema superficial adoptado.

De acuerdo con los valores obtenidos para cada variable, la aplicación de la expresión

anterior dio como resultado la capacidad de carga admisible del suelo afectada por el

factor de seguridad indicada a continuación:

qa = 29.90 tn/m2

(cimentación sobre suelo natural, arcilla firme)

qa = 8.30 tn/m2

(cimentación sobre relleno compactado con tepetate)

Para el caso del tanque de agua para el sistema contra incendio se determinó que la

capacidad de carga es de qa = 18.50 tn/m2.





Debe señalarse que el valor indicado anteriormente representa el esfuerzo máximo

permisible para que el suelo de apoyo o no llegue a una falla por ruptura.

IV.4 REVISIÓN DE LA SEGURIDAD DE LA CIMENTACIÓN

IV.4.1 ESTABILIDAD DE LA CIMENTACIÓN

a) Primera combinación de acciones (carga permanente más carga viva máxima)

Para revisar la seguridad de la cimentación, debe verificarse su estabilidad para las

acciones verticales que se esperan soportar al nivel de desplante de la cimentación, las

cuales deben ser menores a la capacidad de carga del suelo.

De tal manera, la cimentación propuesta deberá cumplir la siguiente desigualdad:

Q /A < qa 2)

Donde:

Q Suma de las acciones verticales a nivel de desplante de la cimentación (considerando

carga viva máxima, c.v.máx.), de 6.0 tn/m2 para el tanque de agua, 1.46 tn/m2 para las

plataformas de tanques y de 4.50 tn/m para e los ejes del edificio administrativo.

A Área del cimiento, que corresponde a la superficie de la cimentación, para el tanque de

78.5 m2, 48 m2 para la losa de tanques de CO2 y de 8 m2 para uno de los ejes del edificio

administrativo.

qa Capacidad de carga afectada por el factor de seguridad, t/m2





Para las descargas antes descritas y evaluando ambos miembros de la ecuación 2, se

llegó a los siguientes valores:

1.46 tn/m2 < 29.9 tn/m2 (plataforma de tanques de CO2 sobre suelo natural)

1.46 tn/m2 < 8.30 tn/m2 (plataforma de tanques sobre relleno de tepetate)

6.0 tn/m2 < 18.50 tn/m2 (tanque circular de agua).

5.60 tn/m2 < 29.9 tn/m2 (ejes del edificio administrativo)

Como se cumple la desigualdad 2, las cimentaciones a base de losas superficiales y

zapatas corridas son estables para la primera combinación de cargas.

IV.4.2 ESTABILIDAD DEL TALUD

De acuerdo con la geometría y a los niveles de desplante de la plataforma donde se

asentarán las diversas instalaciones (cota 37.50 y 39.0) así como la topografía del terreno

de estudio, será necesario realizar cortes del suelo de manera que la plataforma general

tenga una superficie horizontal. Se deberá garantizar que los taludes que resulten de los

cortes sean estables a fin de evitar desplazamientos del terreno hacia la zona de la

planta.

Por otra parte los rellenos que se pretenden colocar para formar la plataforma general de

la planta tendrán en su periferia taludes de entre 2.0 y 4.50 m de altura con una

inclinación a 34º de manera que se deberá garantizar su buen comportamiento (evitar

fallas), desplazamientos del relleno hacia zonas bajas motivadas por los esfuerzos de las

cimentaciones cercanas a estos taludes o de las vialidades.





Para cumplir lo anterior será necesario cortar el terreno dejando taludes de hasta 5.0 m

de altura con una inclinación de 80°, por lo que se deberá garantizar su estabilidad a

través de un factor de seguridad (FS) adecuado.

La estabilidad de los taludes que se tendrán en algunos de los lados de la plataforma

general de la planta, fue revisada mediante la determinación de los factores de

seguridad contra deslizamiento para distintas geometrías de talud, considerando una

sobrecarga en su hombro debido al tránsito de vehículos.

En la revisión de la estabilidad de los taludes se hicieron las siguientes consideraciones:

1. Corte de terreno natural: El talud tiene una inclinación 80° y una altura máxima

de 5.0 m así como una berma intermedia de 0.80 m de ancho a 2.0 m de altura

desde la plataforma la cual incrementará la estabilidad y servirá para controlar y

conducir las aguas pluviales que se presenten.

2. Taludes en la periferia de rellenos. El talud tiene una inclinación 34° y una altura

máxima de 4.50 m, que delimitará a la plataforma general.

3. Dada la geometría y tipo de material del que estará constituidos los taludes, se

consideró una superficie de falla circular en dos dimensiones.

4. Se tomaron en cuenta las propiedades de resistencia y volumétricas del suelo

determinadas a partir de los resultados de laboratorio y de campo, así como los

valores característicos de materiales de relleno. El modelo estratigráfico y

parámetros considerados en estos análisis son los siguientes:





Estrato geometría P.V. (t/m3) Cohesión, tn/m2 Ángulo de

fricción ()

Talud en corte

Arcilla plástica dura 80º con berma 2.00 13 19

Arcilla plástica durísima 80º con berma 2.10 15 25

Talud de rellenos

Tepetate compactado 45º 1.70 5 10

Arcilla plástica durísima 45º 2.00 13 19

P.V.=Peso volumétrico

5. Se aplicó el criterio de Bishop, considerando que la posible falla se deberá al

deslizamiento por gravedad de una masa de suelo a lo largo de una superficie

crítica de deslizamiento circular, al cual se opone activando la resistencia al

esfuerzo cortante del propio suelo.

6. Para el análisis de estabilidad se empleó el programa de computadora SLIDE

considerando la resistencia al esfuerzo cortante mediante la ecuación de Mohr-

Coulomb. La estabilidad se determina calculando para ello el factor de seguridad

mínimo contra falla por deslizamiento que pudiera presentarse y que a su vez

determina la posibilidad de ocurrencia de la falla y que depende de los valores

del ángulo de fricción, cohesión, peso volumétrico de los estratos involucrados y

de la sobrecarga.

El factor de seguridad contra la falla por deslizamiento del talud se calculó con la

siguiente expresión:

m

r

M

MFS

3)





Donde:

Mr Momento resistente del suelo por esfuerzo cortante desarrollado a lo largo de la superficie de

falla.

Mm Momento motor generado por el peso de las masas de suelo dentro de la superficie de falla y las

sobrecargas en el hombro del talud.

En las figuras #30 a #32 se muestra el mecanismo de falla final de los diversos análisis

efectuados y la localización de la trayectoria del círculo crítico en condiciones no

saturadas y saturadas. En la tabla 9 se muestran los resultados de los análisis de

estabilidad de talud.

TABLA 9. RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD

Análisis No.

Altura (m)

q ( tn/m2)

(°) Mr

kN-m Mm

kN-m R M

F.S.

Talud en corte

No saturado 5.0 2.50 80° 7006 4823 10.29 1.452

saturado 5.0 2.50 80° 8945 6233 12.80 1.435

Talud de relleno

No saturado 4.50 2.00 34° 9538 6538 9.87 1.452

q Sobrecarga en la superficie del terreno (vehículos)

Inclinación del talud. Mr Momento resistente Mm Momento motor R Radio del círculo crítico FS Factor de seguridad mínimo (del círculo crítico)

El factor de seguridad que es apropiado para la seguridad de los taludes para el tipo de

estructura térrea, altura considerada y condiciones a corto plazo como operará la presa

es de 1.30.





Considerando los resultados del análisis de estabilidad se concluye que bajo las

condiciones geométricas, cargas y de resistencias consideradas, los taludes perimetrales

a la plataforma tanto en corte como en el relleno no tienen riesgo de falla por

deslizamiento por lo que se consideran estables.

IV.4.2 ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS

Debido al tipo de suelo y las características estratigráficas del sitio, los asentamientos

esperados para el tanque de CO2 se presentaran a corto plazo y corresponden

principalmente a los asentamientos del suelo natural de la arcilla plástica dura.

La determinación de los hundimientos del suelo que se presentarán debido las cargas de

los equipos y del tanque de agua, se llevó a cabo por medio de la teoría de la elasticidad,

aplicando el siguiente criterio (ref 4):

e-max= q b ((1-2)/E) Iw 4)

Donde:

e-max Compresión elástica a corto plazo, en m

.q Descarga del suelo a la profundidad de excavación, considerando una descarga de

1.50 t/m2 para las plataformas de tanques de CO2, 6.0 t/m2 para el tanque de agua.

.b Ancho del cimiento, 8.0 m y 10.0 m.

Relación de Poisson de 0.40 (para arcilla dura)

E Módulo de elasticidad del suelo: 1,700 t/m2

Iw factor de forma adimensional por la forma de la excavación.





Con este criterio el asentamiento inmediato esperado es de: 0.50 para las losas que

soportarán los equipos de CO2, de 1.53 cm para la losa del tanque de agua y de 0.25 cm

para las zapatas corridas, lo que se considera valores aceptables para el tipo de

estructura analizada.





V. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

El procedimiento constructivo para el desplante de las cimentaciones se ajustará a los

siguientes lineamientos.

V.1 PRELIMINARES

1. Antes de dar inicio con la remoción del suelo se deberá hacer la limpieza del terreno.

En esta etapa se retirarán de la obra cualquier resto de construcciones antiguas,

vegetación, árboles, etc.

2. A fin de trazar la zona de trabajo, se deberá realizar un despalme de 10 cm con el fin

de retirar la capa vegetal superficial y facilitar el trabajo de remoción del terreno.

3. Se procederá a ubicar los puntos de referencia topográfica como son los bancos de

nivel, localización de ejes y demás referencias que garanticen el correcto trazo y

nivelación de la plataforma, losas para tanques de CO2, estructura del tanque de

agua, edificio administrativo y demás instalaciones. Se deberán localizar el banco de

nivel fuera del predio y en un sitio donde no sea afectado por construcciones nuevas

o paso de vehículos pesados.

V.2. PROCEDIMIENTO DE EXCAVACIÓN PARA ALOJAR PLATAFORMA.

1. La excavación se realizará en una etapa (103.85 m por 65.05 m) a 5.0 m de

profundidad como máximo iniciando por la zona más elevada del área por excavar

hacia la zona donde solo se realizará despalme dejando taludes perimetrales a 80° en

las colindancias y una berma intermedia de 0.80 m de ancho situada a 4.0 m por

arriba de la máxima excavación. En la zona del relleno se deberá hacer terrazas

(franjas horizontales) o escalonamientos. (fig. # 33).





2. La excavación se realizará por medios mecánicos exceptuando los últimos 15.0 cm,

que se removerán con herramienta manual para evitar la alteración del suelo de

apoyo.

3. Se afinará la cara del talud por medios manuales. En la parte superior del talud se

construirá una cuneta a base de mampostería o de concreto a fin de encausar el agua

pluvial fuera de la excavación y se localizará a 2.0 m del hombro del talud con

dimensiones de 0.40 cm de ancho por 0.30 m de profundidad. En la berma

intermedia también se construirá una cuneta de concreto o mampostería de sección

cuadrada de 0.25 m de lado. Finalmente en la base de talud junto a la plataforma

general se construirá otra cuenta que conducirá el agua fuera de la plataforma. La

sección será similar a la de la berma intermedia.

4. Se recomienda vegetar las caras de los taludes con pastos de crecimiento limitado

para dar protección al mismo principalmente contra erosión. Se recomienda emplear

fibras de coco para favorecer el nacimiento y crecimiento de vegetación.

5. Otra alternativa para la protección de los taludes, es la colocación de un zampeado

de 3 cm de espesor y una malla de gallinero sujeta con anclas de varilla de 3/8” de 50

cm de longitud. En esta propuesta se deberán colocar drenes a base de tubos de PCV

de 2” de diámetro colocados a “tres bolillo” separados a 2.50 m uno de otro.





V.3. PROCEDIMIENTO DE EXCAVACIÓN PARA ALOJAR ZAPATAS Y

PLATAFORMA.

6. Al llegar al nivel máximo de excavación respecto al nivel original del terreno y una

vez alcanzado el nivel de la plataforma se procederá a afinar, nivelar y compactar su

superficie al 95% Proctor. Se emplearán rodillos pata de cabra y lisos.

7. A continuación se procederá a colocar el relleno para conformar la plataforma de la

planta a base de tepetate procedente de banco compactado en capas de 20 cm al 98%

Proctor. Este procedimiento se aplicará en la región de relleno excepto en la zona

donde se construirá el tanque de agua, sitio donde se colocará como relleno un suelo

cemento que abarcará 256 m2 (área de 16 m x 16 m). El suelo cemento estará

constituido por la mezcla de tepetate con cemento en proporción del 4% en peso y

será colocado en capas de 20 cm hasta llegar al nivel de desplante de la plataforma.

8. Se iniciarán la construcción de las cimentaciones de las diferentes estructuras del

proyecto. La excavación para alojar las cimentaciones se realizará hasta la

profundidad de desplante de cada cimentación (de entre 0.30 y 0.80 m) dejando

taludes perimetrales verticales de manera que el desplante se efectuará sobre la

arcilla dura.

9. La excavación podrá realizarse por medios mecánicos o manuales exceptuando los

últimos 15.0 cm, que se removerán con herramienta manual para evitar la alteración

del suelo de apoyo.

10. Dada la inexistencia del NAF en el sitio, no se espera la presencia de aguas dentro

del área de trabajo, sin embargo, de presentarse agua pluvial deberá ser controlada,





captándola y conduciéndola mediante drenes superficiales o canaletas al pie de los

taludes perimetrales de 20 cm de ancho con pendientes mínimas del 2% hacia

cárcamos de achique localizados en las esquinas de la excavación o hacia dura de la

plataforma de trabajo.

11. En el fondo de las zanjas se colocara una plantilla de concreto (f´c=150kg/cm2) de 5

cm de espesor en el fondo de la excavación, después de haber nivelado

perfectamente el fondo de la excavación, con el fin de evitar que el concreto de los

elementos estructurales se contaminen con partículas de suelo.

12. Se armara, cimbra y colará la losa de fondo de las zapatas de cimentación, así como

las contratrabes.

13. El espacio entre las zapatas y las paredes del suelo se deberá colocar un relleno

formado por material de banco tipo “tepetate”, compactado en capas de 20 cm al

95% de PVSM obtenido en una prueba Proctor estándar.

14. El material excavado para alojar las cimentaciones no podrán ser empleado para el

relleno de zanjas.

En caso de que una vez efectuada la excavación, el suelo expuesto presente altos

porcentajes de suelo vegetal, entonces se retirará una capa de 60 cm la cual será

sustituida por un material arenoso limoso (tipo tepetate), colocado en capas de 15 cm y

con un grado de compactación de cuando menos el 95% con el resto al peso volumétrico

seco máximo obtenido de la prueba de compactación AASHTO estándar.





V.4 RECOMENDACIONES PARA LA SUPERVISIÓN

Con base en lo anterior, los aspectos geotécnicos a vigilarse continuamente durante la

excavación son los siguientes:

1. Las características de excavación especificadas deben seguirse estrictamente;

cualquier propuesta de modificación debe analizarse cuidadosamente con apoyo

en el Estudio Geotécnico.

2. Es importante la colocación oportuna cunetas, para evitar la erosión de la cara de

los taludes, que eventualmente puedan generar deslizamientos locales que

propicien fallas mayores.

3. De presentarse grietas en la corona de los taludes, estas deberán sellarse

frecuentemente con una lechada cemento – arena 1:3.

4. Debe prohibirse la colocación de sobrecargas en la corona de los taludes en una

franja de 1.50 m como mínimo medida a partir del hombro; especialmente, debe

evitarse en esta zona la presencia de equipo como grúas, revolvedoras,

compresores, etc.

5. El sistema de drenes para desalojo de agua pluvial debe mantenerse limpio,

(canal de recolección localizado al pie del talud); por ningún motivo deberá

permitirse la acumulación de agua en esta zona ya que podría favorecerse la falla

progresiva del talud particularmente en el hombro y berma intermedia.

6. Deben revisarse las condiciones de drenaje superficial de la obra para evitar que

se formen encharcamientos durante el proceso de excavación y construcción de

las cimentaciones.





VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VI.1 CONCLUSIONES

El presente documento contiene las actividades, datos y conclusiones resultado del

Estudio de Mecánica de Suelos realizado a un predio de 6,755.44 m2.

1. De acuerdo con el proyecto se pretende construir una plataforma con dimensiones de

103.85 m x 65.05 m donde se alojará un tanque de CO2 con capacidad de 5,000

barriles, tanques pequeños, patios de operaciones, cobertizos, edificio administrativo

de un nivel, andadores y estacionamiento vehicular.

2. La investigación del subsuelo se llevó a cabo mediante la realización de un sondeo de

penetración estándar (SPT-1) llevado a 14.70 m de profundidad, y un pozo a cielo

abierto (PCA-1) a 1.50 m de profundidad en promedio respecto al nivel del terreno

actual. La profundidad del pozo estuvo restringida por la resistencia del terreno.

3. En general la estratigrafía del sitio consiste en la existencia de un depósito de arcilla

dura a durísima de alta plasticidad que exhibe un comportamiento cohesivo. El nivel

de aguas freáticas no se encontró durante los trabajos de exploración.

4. En los análisis geotécnicos se tomaron en cuenta los valores medios de las

propiedades índice y parámetros mecánicos determinados a partir de la exploración

de campo y pruebas de laboratorio.





5. De acuerdo a los resultados de campo, laboratorio y las cargas estimadas que

transmitirá el tanque de agua, el edificio administrativo y demás estructuras, se

concluye que las cimentaciones consistirán en.

Plataformas para el sistema de compresión de gas natural. Consistirá en losas

superficiales con contratrabes desplantadas según la zona de la planta:

o Sobre suelo natural. Solo se requiere afinar el terreno y colar la losa.

o Sobre relleno compactado. Se deberá cortar el terreno en terrazas horizontales de

manera que el relleno por colocar tenga por lo menos 0.60 m de espesor y

compactado al 98% de la prueba Proctor Estandar. (ver fig #25).

Tanque de Agua del sistema contra incendio. Consistirá en una losa circular con

un diámetro de 10.0 m y contratrabes desplantada superficialmente que darán

rigidez a la cimentación y podrán ser perimetrales e intermedias con dimensiones

de acuerdo al análisis estructural (ver fig #26).

Edificio administrativo. Contará con zapatas corridas de 0.70 m de ancho

mínimo y desplantadas a 0.60 m de profundidad respecto al nivel de piso

terminado ubicadas a lo largo de los ejes transversales y longitudinales del

inmueble.

Cobertizos. Se apoyará sobre zapatas aisladas de sección cuadrada de 0.80 m de

ancho mínimo desplantadas a 0.80 m de profundidad mínima (ver fig #28).

Plataformas para tanques con cargas pequeñas. Consistirán de losas superficiales

que dependiendo de las cargas se podrá rigidizar y reforzar con contratrabes y

que se desplantarán ya se sobre el suelo natural o sobre relleno compactado.

6. La capacidad de carga admisible del suelo natural es de 29.9 tn/m2 y de 8.30 tn/m2

para el relleno que es superior al esfuerzo inducido por las cargas estimadas que

transmiten las diversas estructuras.





7. Los asentamientos calculados ocurridos a corto plazo como resultado de la

compresión del suelo debido a las cargas sobre el suelo de cimentación, con valores

máximos de 4.60 cm para el tanque y máximas de 0.50 cm para el resto de las

construcciones, que se consideran aceptables para el tipo de edificaciones.

8. Se construirá una plataforma horizontal donde se edificarán las estructuras de la

planta, para lo cual se tendrá que hacer cortes al terreno natural con alturas de hasta

5.0 m. los taludes en estas condiciones (perimetrales a la plataforma) se realizarán a

80° con una berma perimetral de 0.80 m de ancho con altura máxima desde el nivel de

plataforma de 2.0 m. La plataforma también se construirá sobre relleno compactado

como se describe en el siguiente inciso.

9. Los taludes del material de relleno tendrán una pendiente de 34° y al igual que los

taludes en corte deberán ser protegidos contra erosión por medio de vegetación o

zampeados. Ser deberán construir lavaderos de concreto o de mampostería para

conducir de forma segura el agua proveniente del terreno situado en la parte alta de

la plataforma.

10.La plataforma general de la planta estará formada por material inerte proveniente de

banco explorado (tepetate) de 30 cm de espesor mínimo compactada al 98% Proctor

que se colocará sobre el depósito de arcilla previamente despalmado y nivelado. Este

material se colocará en toda la región de relleno excepto en la zona del tanque ( 16 m

x 16 m) donde se colocará un suelo cemento.





11.Las vialidades interiores se construirán con una base hidráulica de 25 cm de espesor

como mínimo colocada directamente sobre el terreno cortado o bien sobre el relleno

compactado (ver fig. ·29).

VI.2 RECOMENDACIONES

a) Deberá seguirse el procedimiento constructivo para la construcción de las

cimentaciones y mejoramiento del terreno o construcción de la plataforma.

b) Por ningún motivo, las cimentaciones de las diferentes estructuras podrán

desplantarse en estratos blandos, rellenos sueltos o de desperdicio o con apreciable

contenido de materia orgánica, de presentarse deberá retirarse por completo y

colocarse en su lugar un material volumétricamente inerte procedente de banco y

compactado cuando menos al 95% de su peso volumétrico seco máximo obtenido de

una prueba de compactación Proctor estándar.

c) Para cualquiera de los casos de cimentación, para el desplante de las losas se deberá

colocar una plantilla de concreto pobre f’c= 150 Kg/cm² de 5 cm de espesor, sobre la

cual se apoyarán las cimentaciones; lo anterior a fin evitar la contaminación del

concreto estructural con partículas del suelo de apoyo. Posteriormente se iniciará con

la colocación y armado del acero de refuerzo previamente habilitado.

d) Las excavaciones que alojarán las estructuras y su cimentación podrán realizarse por

medios mecánicos a excepción de los últimos 15 cm, los cuales se removerán

manualmente para evitar el remoldeo del material de la superficie de desplante.

e) En caso de que los trabajos de excavación se efectúen durante temporada de lluvias, ó

cuando el material de los cortes refleje cualquier evidencia de inestabilidad local, el





material expuesto de los mismos se protegerá contra la intemperización mediante la

colocación de un repellado de concreto pobre de 2 cm de espesor reforzado con malla

de gallinero.

f) Se deberá evitar la concentración de cargas importantes sobre los hombros de los

taludes de las cimentaciones durante toda la etapa de excavación y construcción del

mismo.

g) De presentarse grietas en la corona de los taludes durante la construcción de las

zapatas, estas deberán sellarse frecuentemente con una lechada cemento – arena 1:3.

Las conclusiones y recomendaciones anteriores, corresponden a las condiciones

geométricas y de carga indicadas en los capítulos anteriores. Cualquier modificación

importante en las condiciones del proyecto deberá ser reportado a esta empresa a fin de

evaluar la influencia de tales cambios en los resultados del presente estudio.

Ciudad de México, Agosto de 2009 A t e n t a m e n t e

Ing. Dinorah Rodriguez Garcia





VII. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA

1. COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD “Manual de Diseño de Obras Civiles,

Geotecnia”, Libro B.1.3. Instituto de Investigaciones Eléctricas.

2. COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD “Manual de Diseño de Obras Civiles, Estructuras”, Libro C.1.3. y C.1.2. Instituto de Investigaciones Eléctricas.

3. COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD “Manual de Diseño de Obras Civiles,

Geotecnia”, Libro B.2.4. Instituto de Investigaciones Eléctricas.

4. Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003, que contiene las Especificaciones de Protección Ambiental para la Selección del Sitio, Diseño, Construcción, Operación Monitoreo, Clausura y Obras Complementarias de un Sitio de Disposición Final de Residuos Sólidos Urbanos y de Manejo Especial

5. R. B. PECK, W. E. HANSON, T. H. THORNBURN (1989). Ingeniería de

Cimentaciones. Ed. Limusa.

6. HUNT, ROY E. (1986) Geotechnical Engineering Analysis and Evaluation. Mc Graw - Hill Book Company, pp 729.





ANEXO A

FIGURAS





SITIO SITIO

OBJETO DE OBJETO DE

ESTUDIOESTUDIO

SITIO SITIO

OBJETO DE OBJETO DE

ESTUDIOESTUDIO

FIGURA 1 LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE ESTUDIO





E

FIGURA 2. CARACTERÍSITCAS DEL PROYECTO (TANQUE DE ALMACENAMIENTODE CO2)





SITIO DE

ESTUDIO

|

SITIO DE

ESTUDIO

|

FIGURA 3 FISIOGRAFÍA DEL ESTADO DE VERACRUZ (INEGI)





SITIO DE

ESTUDIO

SITIO DE

ESTUDIO

FIGURA 4. GEOLOGÍA DE LA ZONA OBJETO DE ESTUDIO (INEGI)



FIGURA 5 ESCALA DE TIEMPOS GEOLOGICOS





SITIO DE

ESTUDIO

SITIO DE

ESTUDIO

FIGURA 6. MAPA DE LA REGIONALIZACION SÍSMICA DE LA REPÚBLICA MEXICANA (CFE, 1993)





SIMBOLOGIA:

SONDEO DE PENETRACIÓN

ESTANDAR (SPT)

POZO A CIELO ABIERTO

(PCA)

SPT-1

ÁREA DE PROYECTO

Vialidad existente

PCA-1

Zona de equipos

industriales

SIMBOLOGIA:


ESTANDAR (SPT)


(PCA)

SIMBOLOGIA:


ESTANDAR (SPT)


(PCA)

SPT-1

ÁREA DE PROYECTO

Vialidad existente

PCA-1

Zona de equipos

industriales

FIGURA 7. UBICACIÓN DE EXPLORACION GEOTÉCNICA





N

Banco de Banco de

limo limo

arenosoarenoso

NN

Banco de Banco de

limo limo

arenosoarenoso

FIGURA 8. UBICACIÓN DEL BANCO DE PRESTAMO DE MATERIALES





9Fig.





Fig. 10





PRUEBA DE COMPRESIÓN SIMPLE





ENSAYE TRIAXIAL





Densida solidos Ss=Ws / (w4+Ws) -w3

matraz usado: Num= 101

Temperatura °C= 18

peso seco del suelo Ws= 100 grs

peso matraz+agua+suelo w3= 742 grs

peso matraz+agua w4= 683.40 grs

Densida solidos Ss= 2.42

PRUEBA DE COMPACTACIÓN





FIG. 14 PRUEBA DE VALOR RELATIVO DE SOPORTE (VRS)





FIG. 15 CURVA DEL ENSAYE DE GRANULOMETRIA





FIG. 16 PORCENTAJES DE PARTICULAS FINAS





FIG. 17 RESULTADOS DE LOS LIMITES DE PLASTICIDAD





CORTE

N -0.00

Losa de concreto

NPT +0.10

Relleno de tepetate

compactado al 98% Proctor

Nivel de plataforma Desplante de losa

Min 0.60 m

Tanques

N+0.00

Suelo natural (arcilla dura)

Cimentación en zona de relleno

CORTE

N -0.00

Losa de concreto

NPT +0.10

Relleno de tepetate



0.60 m

Tanques

N+0.00


Cimentación sobre terreno natural

CORTE

N -0.00

Losa de concreto

NPT +0.10

Relleno de tepetate



Min 0.60 m

Tanques

N+0.00


Cimentación en zona de relleno

CORTE

N -0.00

Losa de concreto

NPT +0.10

Relleno de tepetate



0.60 m

Tanques

N+0.00


Cimentación sobre terreno natural

FIGURA 25. SOLUCIÓN DE CIMENTACIÓN PARA LAS PLATAFORMAS DEL SISTEMA DE COMPRESIÒN DE GAS Y ESTRUCTURAS SIMILARES





Relleno a base de

suelo cemento

Losa de cimentación

1.0 m

mínimo

TANQUE DE

AGUA


Contratrabes

Relleno de tepetate,

compactado al 98%

Proctor

3.0 m

(perimetral)

Nivel original del terreno

Relleno a base de

suelo cemento

Losa de cimentación

1.0 m

mínimo

TANQUE DE

AGUA


Contratrabes

Relleno de tepetate,

compactado al 98%

Proctor

3.0 m

(perimetral)

Nivel original del terreno

FIGURA 26. SOLUCIÓN DE CIMENTACIÓN PARA EL TANQUE DE AGUA





ÁREA DE PROYECTO

Zona de equipos

industrialesTANQUE DE

AGUA

16.0 m

16.0 mRELLENO DE

SUELO

CEMENTO

ÁREA DE PROYECTO

Zona de equipos

industrialesTANQUE DE

AGUA

16.0 m

16.0 mRELLENO DE

SUELO

CEMENTO

FIGURA 26a. UBICACIÓN DE RELLENO DE SUELO CEMENTO





CORTE

N -0.00

Losa de concreto

Zapatas corridas

N -0.60


NPT +0.10Nivel de plataformaN+0.00

Desplante de losa

Plantilla

CORTE

N -0.00

Losa de concreto

Zapatas corridas

N -0.60


NPT +0.10Nivel de plataformaN+0.00

Desplante de losa

Plantilla

FIGURA 27. SOLUCIÓN DE CIMENTACIÓN PARA EL EDIFICIO ADMINISTRATIVO





CORTE

N -0.00

firme de concreto

Zapatas aisladas de

0.80 m x 0.80 m

N -0.80


NPT +0.10

Relleno de grava

compactada al 98%

Proctor

Nivel de plataforma

Plantilla

Columna

CORTE

N -0.00

firme de concreto

Zapatas aisladas de

0.80 m x 0.80 m

N -0.80


NPT +0.10

Relleno de grava

compactada al 98%

Proctor

Nivel de plataforma

Plantilla

Columna

FIGURA 28. SOLUCIÓN DE CIMENTACIÓN PARA COBERTIZOS





CORTE

N -0.00

Base hidráulica de 25 cm

de espesor

NPT +0.25

Relleno de tepetate


Nivel de plataforma

Min 0.30 m


Vialidad en zona de relleno

CORTE

N -0.00

Nivel de plataforma


Vialidad sobre terreno natural


de espesor

NPT +0.25

CORTE

N -0.00


de espesor

NPT +0.25

Relleno de tepetate


Nivel de plataforma

Min 0.30 m


Vialidad en zona de relleno

CORTE

N -0.00

Nivel de plataforma


Vialidad sobre terreno natural


de espesor

NPT +0.25

FIGURA 29. ESTRCUTURA DEL PAVIMENTO PARA LA VIALIDAD INTERIOR.





FIG. 30. MECANISMOS DE FALLA DEL TALUD NATURAL (TALUD NO SATURARDO)





FIG. 31. MECANISMOS DE FALLA DEL TALUD NATURAL (TALUD SATURARDO)





FIG. 32. MECANISMOS DE FALLA DEL TALUD ARTIFICIAL (RELLENO)





CORTE

Plataforma de

proyecto

Suelo removido

5.0 m

Máxima

Configuración original

del terreno

0.80 m

Berma

intermedia

2.0 m

Arcilla durísima

Arcilla dura

Relleno

Talud protegido

Talud

protegido

CORTE

Plataforma de

proyecto

Suelo removido

5.0 m

Máxima

Configuración original

del terreno

0.80 m

Berma

intermedia

2.0 m

Arcilla durísima

Arcilla dura

Relleno

Talud protegido

Talud

protegido

FIG. 33. EXCAVACIÓN DEL TERRENO DEJANDO BERMA INTERMEDIA





RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD PARA EL TALUD DEL RELLENO

Slide Analysis Information

Document Name File Name: relleno.sli

Project Settings Project Title: SLIDE - An Interactive Slope Stability Program Failure Direction: Right to Left Units of Measurement: SI Units Pore Fluid Unit Weight: 9.81 kN/m3 Groundwater Method: Water Surfaces Data Output: Standard Calculate Excess Pore Pressure: Off Allow Ru with Water Surfaces or Grids: Off Random Numbers: Pseudo-random Seed Random Number Seed: 10116 Random Number Generation Method: Park and Miller v.3

Analysis Methods Analysis Methods used: Bishop simplified Janbu simplified Number of slices: 25 Tolerance: 0.005 Maximum number of iterations: 50

Surface Options Surface Type: Circular Search Method: Grid Search Radius increment: 10 Composite Surfaces: Disabled Reverse Curvature: Create Tension Crack Minimum Elevation: Not Defined Minimum Depth: Not Defined





Loading 1 Distributed Load present: Distributed Load Constant Distribution, Orientation: Vertical, Magnitude: 200 kN/m

Material Properties Material: relleno Strength Type: Mohr-Coulomb Unit Weight: 17 kN/m3 Cohesion: 50 kPa Friction Angle: 10 degrees Water Surface: None Material: arcilla dura Strength Type: Mohr-Coulomb Unit Weight: 20 kN/m3 Cohesion: 130 kPa Friction Angle: 19 degrees Water Surface: None

Global Minimums Method: bishop simplified FS: 1.452070 Center: 13.860, 15.407 Radius: 9.870 Left Slip Surface Endpoint: 9.709, 6.452 Right Slip Surface Endpoint: 22.037, 9.880 Resisting Moment=9538.37 kN-m Driving Moment=6568.79 kN-m

DETERMINACIÓN DE PARAMETROS · PDF fileiv.3 capacidad de carga ... avance en suelos...

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