MECÁNICA DE SUELOS AMPLIACIÓN DE ESTADIO CUAUHTÉMOC

Ingeniería Civil en Desarrollo, S. A. de C. V. 15 Poniente No. 4309, Col. Belisario Domínguez, Puebla, Pue. Tel. (01 222) 249‐70‐76/96/97

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“ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PARA LA CIMENTACIÓN DE LA AMPLIACIÓN DEL ESTADIO CUAUHTÉMOC Y UN

HOTEL, EN LA CIUDAD DE PUEBLA”

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PARA LA CIMENTACIÓN DE LA AMPLIACIÓN

DEL ESTADIO CUAUHTÉMOC Y UN HOTEL, EN LA CIUDAD

DE PUEBLA


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CONTENIDO

Capítulo Página 1. INTRODUCCIÓN 3 2. DATOS DEL SITIO Y DEL PROYECTO 3

2.1 Datos del sitio 3

2.2 Datos del proyecto 4 3. EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO 4

3.1 Trabajos de campo 4

3.2 Ensayes de laboratorio 5

3.3 Resultados 6 4. ESTRATIGRAFÍA Y PROPIEDADES 8 5. ANÁLISIS GEOTÉCNICO 9

5.1 Cimentación 9

5.2 Clasificación del terreno para análisis sísmico 12 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 12

6.1 Conclusiones 12

6.2 Recomendaciones 13 FIGURAS 17 REPORTE FOTOGRÁFICO 41


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1. INTRODUCCIÓN Se encomendó ejecutar el estudio de mecánica de suelos para la cimentación de la ampliación del estadio Cuauhtémoc y un hotel, en la ciudad de Puebla. Los datos del sitio y del proyecto se presentan en el Capítulo 2. En el Capítulo 3 se reportan los trabajos de campo y ensayes de laboratorio, a partir de los cuales, en el Capítulo 4, se describe la estratigrafía y propiedades del subsuelo explorado. En el Capítulo 5 se presenta el análisis geotécnico para cimentaciones y, finalmente, el Capítulo 6 contiene las principales conclusiones derivadas del estudio y las recomendaciones geotécnicas para diseño y construcción de la cimentación. Asimismo se integran al estudio las figuras y el reporte fotográfico. 2. DATOS DEL SITIO Y DEL PROYECTO 2.1 Datos del sitio El sitio en estudio se ubica al noreste de la ciudad de Puebla, cerca de la autopista México-Puebla, la calzada Ignacio Zaragoza y la Federal Puebla-Tehuacán (Fig. 1). En las Fotos 1 a 8 se muestran las características y condiciones actuales del estadio Cuauhtémoc. Basados en información del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), la ciudad de Puebla se localiza dentro de la Provincia Fisiográfica del Eje Neovolcánico (Fig. 2), el cual constituye una franja del cenozoico superior que cruza transversalmente la República Mexicana a la altura del paralelo 20º. Está formado por una gran variedad de rocas que fueron emitidas a través de un importante número de aparatos volcánicos, como el Pico de Orizaba, el Popocatépetl, el Iztaccíhuatl, la Malinche, etc. La composición petrográfica de las rocas que conforman el Eje Neovolcánico es muy variable, con abundantes derrames y productos piroclásticos de composición andesítica, dacítica y riodacítica. De acuerdo a la Zonificación Geotécnica para el Área Urbana del Valle de Puebla1 (Fig. 3), la geología de la zona corresponde a depósitos tobáceos cubiertos superficialmente por suelos aluviales de espesores variables, irregulares en estratigrafía y propiedades. En ocasiones se intercalan capas de roca basáltica.

1 “Zonificación geotécnica para el área urbana del Valle de Puebla”. Azomoza G., Vera A., Reyes L., XIX Reunión Nacional de Mecánica de Suelos, Ciudad de Puebla, Noviembre de 1998.


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Atendiendo a su sismicidad, el sitio en estudio se ubica en la Zona B de la Regionalización Sísmica de la República Mexicana (Fig. 4), segunda en orden de actividad creciente de las cuatro en que se divide el país, conforme al Manual de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad (Diseño por Sismo, 1993). De acuerdo al Reglamento de Construcciones para el Municipio de Puebla2, modificado a partir del evento sísmico registrado el 15 de junio de 1999, los parámetros de diseño deberán revisarse y aplicarse basados en las normas técnicas que ahí se establecen. La ciudad Puebla está amenazada por la ocurrencia frecuente de grandes temblores costeros, como el de Michoacán del 19 de septiembre de 1985 (M 8.1), que ocasionó algunos daños en la ciudad. Adicionalmente a estos sismos, con menor frecuencia ocurren grandes temblores continentales que han sido destructivos para la ciudad; los ejemplos más notables son el sismo de Ciudad Serdán del 28 de agosto de 1973 (M 7.3) y el de Tehuacán del 15 de junio de 1999 (M 6.7); ambos eventos, pero sobre todo este último, provocaron derrumbes y graves daños en templos y construcciones antiguas y modernas, con fallas y grietas importantes con un alto riesgo en su integridad estructural. Por lo tanto, el peligro sísmico en la ciudad de Puebla impone la aplicación de las normas técnicas del Reglamento de Construcciones para el Municipio de Puebla, tanto para las construcciones nuevas como para la evaluación de la seguridad de las edificaciones existentes. 2.2 Datos del proyecto De acuerdo a la información proporcionada, el proyecto de ampliación del estadio Cuauhtémoc contempla la construcción de nuevas gradas en las zonas norte y sur del inmueble, así como un hotel de 7 a 8 niveles. Las estructuras se constituirán con marcos rígidos de concreto y volados metálicos de dimensiones importantes. La estructura del hotel será independiente a la del estadio. El área destinada para la ampliación del estadio Cuauhtémoc es del orden de 8,900 m2, que es la suma de las dos superficies contempladas en los extremos norte y sur. 3. EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO 3.1 Trabajos de campo Los trabajos de campo consistieron en visitas técnicas al sitio por parte de un ingeniero especialista en geotecnia y técnicos de perforación, así como en la exploración y muestreo del subsuelo mediante seis sondeos de penetración estándar (S-1 a S-6) de profundidades variables entre 30 y 34.50 m. Los

2 Reglamento de Construcciones para el Municipio de Puebla. Título V: Diseño Estructural, Requisitos de Seguridad y Servicios para las Estructuras; Capítulo VIII, Diseño por Sismo. Periódico Oficial del Estado de Puebla, Noviembre, 1999.


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sondeos se ubicaron estratégicamente en las áreas del nuevo proyecto (Fig. 5). En la Tabla 1 se indican las profundidades de exploración de los sondeos.

Tabla 1 Profundidades de exploración de los sondeos y posición del nivel freático

Sondeo Profundidad de exploración (m)

Profundidad del nivel freático (m)

S-1 30.20 3.50 S-2 30.05 5.00 S-3 34.50 4.50 S-4 30.10 4.80 S-5 34.00 6.00 S-6 30.00 3.40

Los sondeos se realizaron bajo el procedimiento de Penetración Estándar, conforme a la Norma Internacional ASTM D-1586. Este método se combinó con la recuperación de núcleos de roca mediante barriles doble giratorios provistos con broca de diamante. Las paredes de las perforaciones se mantuvieron estables empleando lodos bentoníticos y ademe metálico recuperable. En las Fotos 9 a 38 se muestran los trabajos de exploración y muestreo del subsuelo mediante los sondeos. El nivel freático (NF) o nivel de agua subterránea se midió el 29 de enero de 2014 en los sondeos a profundidades entre 3.40 y 6 m respecto al nivel superficial actual del terreno (Tabla 1). Cabe señalar que los niveles de agua medidos pueden deberse a escurrimientos superficiales; en todo caso es factible que se lleguen a presentar fluctuaciones estacionales en la posición de dichos niveles o que el nivel freático se establezca a mayor profundidad. 3.2 Ensayes de laboratorio En el laboratorio se efectuó la identificación manual y visual de todas las muestras recuperadas de los sondeos de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS). Además, en muestras alteradas representativas de suelos típicos se efectuaron ensayes para determinar el contenido natural de agua, límites de consistencia, contracción lineal, granulometrías y porcentaje de partículas finas. Los parámetros esfuerzo deformación de los suelos se obtuvieron a partir de correlaciones con el número de golpes de la prueba de penetración estándar. En núcleos de roca se obtuvo su Índice de Calidad (ICR ó RQD) y datos para inferir su estructura secundaria.


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3.3 Resultados

Los resultados de los trabajos de campo y ensayes de laboratorio en cada sondeo se reportan en las Tablas 2 a 7 y en las Figs. 6 a 17. En las columnas de las tablas se anota lo siguiente: Profundidad Descripción y Clasificación SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos) w: Contenido de agua F: Contenido de partículas finas LL: Límite líquido LP: Límite plástico IP: Índice de plasticidad cl: Contracción lineal c: Cohesión en compresión simple cuu: Cohesión en compresión triaxial no consolidada no drenada uu: Ángulo de fricción interna de las partículas E: Módulo de deformación elástica N: Número de golpes en la prueba de penetración estándar ICR: Índice de calidad de la roca Con base en los resultados descritos en dichas tablas se realizó la caracterización del subsuelo mediante los perfiles estratigráficos que se presentan en las Figs. 6 a 11.

Tabla 2 Propiedades de los suelos en el sitio del S-1


Unidad

Profundidad (m)

SUCS w (%)

F (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

cl (%)

N

1 0.00 a 15.00 12 a 43 13 a 59

42 39 28 24

14 17 15 16

28 22 13 8

11 10 7 2

6 a 38

2 15.00 a 24.80 14 a 26 25 a 53 30 19 11 7 11 a 35

3 24.80 a 30.20 14 a 21 32 a 52 23 14 9 3 45 a > 50

Unidad

Profundidad (m)

SUCS w (%)

F (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

cl (%)

N

1 0.00 a 15.00 13 a 41 18 a 64

30 40 33 26

15 20 16 17

15 20 17 9

6 9 6 2

9 a 35

2 15.00 a 22.40 11 a 34 19 a 63 22 35

16 21

6 14

2 6

17 a 47

3 22.40 a 30.05 18 a 24 44 a 65 33 26

20 18

13 8

5 3

36 a > 50


7






Unidad

Profundidad (m)

SUCS w (%)

F (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

cl (%)

N

1 0.00 a 15.00 13 a 26 21 a 63

22 41 30 45 30 22

12 18 15 19 15 16

10 23 15 26 15 6

2 10 6

11 7 2

7 a 34

2 15.00 a 24.70 15 a 31 26 a 55 35 21 14 8 26 a 45

ICR = 32%

3 24.70 a 34.50 14 a 22 19 a 70 26 35

18 20

8 15

3 1

35 a > 50

Unidad

Profundidad (m)

SUCS w (%)

F (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

cl (%)

N

1 0.00 a 15.00 18 a 46 22 a 61 39 30 25

16 13 18

23 17 7

8 6 1

3 a 22

2 15.00 a 23.50 15 a 57 31 a 57 32 20

17 15

15 5

5 2

13 a 40

3 23.50 a 30.10 13 a 34 38 a 71 28 15 13 4 28 a > 50

Unidad

Profundidad (m)

SUCS w (%)

F (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

cl (%)

N

1 0.00 a 15.00 13 a 27 7 a 64

41 37 43 23

15 13 18 17

26 24 25 6

11 9 7 1

6 a 36 ICR = 23 a

32%

2 15.00 a 22.30 10 a 33 11 a 46 30 30

15 13

15 17

5 6

24 a > 50

3 22.30 a 34.00 15 a 28 13 a 55 26 30 29

9 15 17

17 15 12

3 4 2

31 a > 50


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Tabla 7 Propiedades de los suelos en el sitio del S-6 El número de golpes medio (Ns) reportado en la prueba de penetración estándar en los sondeos S-1, S-2, S-3, S-4, S-5 y S-6 resultó de 21, 22, 26, 16, 27 y 20, respectivamente, para clasificar el terreno con fines de análisis sísmico de acuerdo al Reglamento de Construcciones para el Municipio de Puebla. 4. ESTRATIGRAFÍA Y PROPIEDADES De acuerdo a los resultados descritos en el capítulo anterior, en las Figs. 6 a 11 se presentan en detalle los perfiles estratigráficos individuales con las propiedades del subsuelo. En cada uno de estos perfiles se incluye la variación estratigráfica con la profundidad y su caracterización para fines de clasificación. En síntesis, el terreno estudiado presenta la siguiente secuencia estratigráfica de interés para fines de análisis de cimentaciones.

El número de golpes en la prueba de penetración estándar resultó de 4 a 28.

Unidad 1 Está constituida por una intercalación de arcillas arenosas de baja plasticidad (CL), arenas arcillosas y arenas limo-arcillosas (SC y SM-SC), colores café claro, café oscuro, café verdoso y café grisáceo, de consistencia blanda a muy firme y compacidad muy suelta a media, empacando grava y gravilla aislada y en ocasiones estratos de roca basalto de espesores variables, de mala a buena calidad, con índice de calidad de la roca (ICR) de 23 a 47%. Estos suelos alcanzan una profundidad de 15 m. Aquí se registraron números de golpes de 3 a 38 en la prueba de penetración estándar.

Unidad 2 Esta unidad está conformada por arena arcillosa y arena limo-arcillosa (SC y SM-SC), colores café claro, café rojizo y café verdoso, de compacidad media a densa, empacando grava y gravilla aislada y

Unidad

Profundidad (m)

SUCS w (%)

F (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

cl (%)

N

1 0.00 a 15.00 11 a 27 13 a 64 22 35

15 18

7 17

2 6

5 a 33 ICR = 47%

2 15.00 a 23.40 14 a 25 5 a 47 20 36

16 21

4 15

2 6

16 a 50

3 23.40 a 30.00 17 a 24 37 a 61 30 18 12 5 30 a 46


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en ocasiones estratos de arcilla arenosa de baja plasticidad (CL), color café, de consistencia muy firme y estratos de roca basalto de espesores variables, de mala a buena calidad, con índice de calidad de la roca (ICR) de 32%. El número de golpes en la prueba de penetración estándar resultó de 11 a 47 y excepcionalmente en el S-5 mayor de 50.

Unidad 3 Finalmente, subyaciendo a los suelos de la unidad anterior y hasta la máxima profundidad explorada en los sondeos, la tercera unidad estratigráfica está constituida por una intercalación de arena arcillosa (SC) y arcilla arenosa de baja plasticidad (CL), colores café claro, café grisáceo y café rojizo, de compacidad densa a muy densa y consistencia muy firme a dura, empacando grava y gravilla aislada. Como se mencionó, en las Tablas 2 a 7 del capítulo 3.3 se presenta un resumen de las tres unidades estratigráficas con sus correspondientes propiedades índice y número de golpes reportado en la prueba de penetración estándar. 5. ANÁLISIS GEOTÉCNICO 5.1 Cimentación Tomando en cuenta la estratigrafía y propiedades del subsuelo explorado, así como las características del proyecto, incluyendo las descargas en los apoyos, la cimentación más apropiada para las estructuras es del tipo profunda mediante pilas de concreto reforzado coladas “in situ”. Las pilas se ligarán con contratrabes en sus cabezas, formando una retícula en coincidencia con los ejes de columnas. Se diseñarán para soportar las excentricidades, fuerzas cortantes y/o momentos flexionantes a las que estarán sujetas bajo acciones sísmicas. A fin de alcanzar las profundidades de desplante en cada sitio, los equipos de perforación para la construcción de las pilas deberán ser los adecuados para atravesar las capas de suelos y rocas con las características estratigráficas y propiedades mecánicas descritas en los capítulos 3 y 4. Además, se deberán considerar los niveles de agua subterránea (nivel freático) y su posible variación con respecto a la profundidad reportados en la Tabla 1 del capítulo 3.1. Es muy importante verificar los niveles y las características de los suelos de desplante de las pilas mediante una supervisión geotécnica. En todo caso, podrá ser necesaria la ejecución de sondeos en los sitios de los apoyos donde se tenga incertidumbre de la continuidad y calidad de los materiales de desplante.


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El cálculo de la carga útil de las pilas por punta (Qup) y por fricción lateral (Quf), se determinó a partir del criterio indicado en las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Cimentaciones del Distrito Federal3. El cálculo se basó en el estado de presiones totales, neutrales y efectivas en el subsuelo, involucrando la presencia del nivel freático, considerando un comportamiento predominantemente cohesivo de los materiales en el fuste y en el desplante de las pilas. Asimismo, se emplearon los resultados obtenidos con el número de golpes de la prueba de penetración estándar (correlaciones con parámetros esfuerzo-deformación de los suelos). Este análisis también se revisó a partir de los criterios establecidos en el capítulo de Diseño Geotécnico del Manual de Cimentaciones Profundas4. En la Tabla 8 se presentan los valores de la carga útil de trabajo total (suma de Qup y Quf, en toneladas), en compresión y en tensión de pilas con diámetros comprendidos entre 1.00 y 1.60 m y desplantadas a una profundidad de 28 m respecto al nivel superficial actual del terreno y con longitud efectiva de las pilas de 25 m. Para la acción combinada de cargas estáticas y accidentales por sismo, la carga útil de trabajo total podrá incrementarse 15%. En la misma tabla se muestran las deformaciones elásticas del terreno de apoyo y de las pilas, asociadas a la carga útil de trabajo total. La distribución de las pilas de cimentación, incluyendo la posición, el número y diámetros, será de acuerdo a la mejor solución del proyecto estructural en cada apoyo, tomando en cuenta los datos indicados en la tabla correspondiente. En todo caso, deberá existir una estrecha comunicación y participación conjunta entre el encargado del proyecto arquitectónico y los ingenieros estructurista y geotecnista.

Tabla 8 Carga útil de trabajo para pilas de diferente diámetro desplantadas a 28 m de profundidad respecto al nivel actual del camellón central,

con longitud efectiva de 25 m

Diámetro de pila

(m)

Profundidad de desplante

de la pila (m)

Longitud efectiva de la pila

(m)

Carga útil admisible

por fricción (t)

Carga útil admisible por punta

(t)

Carga útil total admisible estática

(t)

Carga útil admisible a tensión

(t)

Deformación estática

(cm)

1.00 28 25 286 56 342 183 3.2 1.20 28 25 343 79 422 231 3.5 1.40 28 25 400 105 505 283 3.9 1.50 28 25 428 120 548 310 4.1 1.60 28 25 458 134 592 339 4.3

3 Gaceta Oficial del Distrito Federal. Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Cimentaciones, Capítulo 3.6: Cimentaciones con pilotes de punta o pilas. México, D. F. 6-Octubre-2004. 4 Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, A. C. Manual de Cimentaciones Profundas. Capítulo 3: Diseño Geotécnico. México, D. F. 2001.


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Los valores del módulo de reacción horizontal, ks, se anotan en la Tabla 9 para longitud efectiva de pilas hasta de 25 m (profundidad de desplante 28 m) y diámetros de 1 a 1.60 m. Por otra parte, a partir de correlaciones con las propiedades de los suelos de apoyo de las pilas, podrá emplearse un módulo de reacción vertical kv de 5.5 kg/cm3. La distribución de las pilas de cimentación, incluyendo la posición, el número y diámetros, será de acuerdo a la mejor solución del proyecto estructural, tomando en cuenta los datos indicados en la tabla correspondiente. En todo caso, deberá existir una estrecha comunicación y participación conjunta entre el encargado del proyecto arquitectónico y los ingenieros estructurista y geotecnista.

Tabla 15 Valores del módulo de reacción horizontal ks Pilas con longitud efectiva de 25 m

Longitud de

pila (m) Módulo de reacción horizontal ks (kg/cm3) para pilas

de diferente diámetro D = 1.00 m D = 1.20 m D = 1.40 m D = 1.50 m D = 1.60 m

0 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 1 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 2 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 3 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 4 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 5 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 6 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 7 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 8 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 9 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 10 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 11 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 12 0.357 0.298 0.255 0.238 0.223 13 0.536 0.447 0.383 0.357 0.335 14 0.536 0.447 0.383 0.357 0.335 15 0.536 0.447 0.383 0.357 0.335 16 0.536 0.447 0.383 0.357 0.335 17 0.536 0.447 0.383 0.357 0.335 18 0.536 0.447 0.383 0.357 0.335 19 0.536 0.447 0.383 0.357 0.335 20 0.536 0.447 0.383 0.357 0.335 21 1.072 0.893 0.766 0.715 0.670 22 1.072 0.893 0.766 0.715 0.670 23 1.072 0.893 0.766 0.715 0.670 24 1.072 0.893 0.766 0.715 0.670 25 1.072 0.893 0.766 0.715 0.670


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5.2 Clasificación del terreno para análisis sísmico Basados en el Reglamento de Construcciones para el Municipio de Puebla, a partir del número de golpes de la prueba de penetración estándar, se determinó un número medio (Ns) de 21, 22, 26, 16, 27 y 20 para las profundidades exploradas en los sondeos S-1 a S-6, respectivamente.

De acuerdo a los valores de Ns, el terreno de cimentación se clasifica del Tipo II para fines de análisis sísmico, con los siguientes parámetros de espectros de diseño para estructuras del Grupo B:

ao c Ta Tb r

0.09

0.32

0.20

1.50

2/3

Para estructuras del Grupo A, los valores de las ordenadas espectrales referidas deberán multiplicarse por 1.5. El empleo de los valores señalados, así como la definición del tipo de estructura, será bajo el criterio del encargado del proyecto estructural. 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1 Conclusiones

a) El subsuelo explorado está constituido por depósitos de arcillas arenosas de baja plasticidad y arenas arcillosas y arenas limo-arcillosas, de consistencia blanda a dura y compacidad muy suelta a muy densa, respectivamente; en ocasiones se intercalan estratos de roca basalto de espesores variables, de mala a buena calidad. En los capítulos 3 y 4 se describen las características y propiedades de las diferentes unidades estratigráficas del subsuelo en el sitio estudiado.

b) El nivel freático (NF) o nivel de agua subterránea se midió el 29 de enero de 2014 en los sondeos a profundidades entre 3.40 y 6 m respecto al nivel superficial actual del terreno. Cabe señalar que los niveles de agua medidos pueden deberse a escurrimientos superficiales; en todo caso es factible que se lleguen a presentar fluctuaciones estacionales en la posición de dichos niveles o que el nivel freático se establezca a mayor profundidad.

c) De acuerdo a la información proporcionada, el proyecto de ampliación del estadio Cuauhtémoc

contempla la construcción de nuevas gradas en las zonas norte y sur del inmueble, así como un hotel de 7 a 8 niveles. Las estructuras se constituirán con marcos rígidos de concreto y volados


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metálicos de dimensiones importantes. La estructura del hotel será independiente a la del estadio. El área destinada para la ampliación del estadio Cuauhtémoc es del orden de 8,900 m2, que es la suma de las dos superficies contempladas en los extremos norte y sur.

d) El número de golpes medio (Ns) reportado en la prueba de penetración estándar en los sondeos S-1, S-2, S-3, S-4, S-5 y S-6 resultó de 21, 22, 26, 16, 27 y 20, respectivamente.

e) Tomando en cuenta la estratigrafía y propiedades del subsuelo explorado, así como las

características del proyecto, incluyendo las descargas en los apoyos, la cimentación más apropiada para las estructuras es del tipo profunda mediante pilas de concreto reforzado coladas “in situ”.

f) En la Tabla 8 del capítulo 5.1 se presentan los valores de la carga útil de trabajo total (suma de Qup y Quf, en toneladas), en compresión y en tensión de pilas con diámetros comprendidos entre 1.00 y 1.60 m y desplantadas a una profundidad de 18 m respecto al nivel superficial actual del terreno y con longitud efectiva de las pilas de 25 m. Para la acción combinada de cargas estáticas y accidentales por sismo, la carga útil de trabajo total podrá incrementarse 15%. En la misma tabla se muestran las deformaciones elásticas del terreno de apoyo y de las pilas, asociadas a la carga útil de trabajo total.

g) La distribución de las pilas de cimentación, incluyendo la posición, el número y diámetros, será de acuerdo a la mejor solución del proyecto estructural en cada apoyo, tomando en cuenta los datos indicados en la tabla correspondiente. En todo caso, deberá existir una estrecha comunicación y participación conjunta entre el encargado del proyecto arquitectónico y los ingenieros estructurista y geotecnista.

h) De acuerdo a los valores de Ns, el terreno de cimentación se clasifica del Tipo II para fines de

análisis sísmico.

6.2 Recomendaciones

a) Los proyectistas y el constructor deberán revisar previamente las profundidades de desplante de la cimentación descritas en este estudio, con la finalidad de que si existiera algún cambio, se nos indique oportunamente para corroborar los niveles de apoyo de la subestructura o realizar nuevamente los análisis geotécnicos correspondientes.

b) Las pilas se ligarán con contratrabes en sus cabezas, formando una retícula en coincidencia con los ejes de columnas. Se diseñarán para soportar las excentricidades, fuerzas cortantes y/o momentos flexionantes a las que estarán sujetas bajo acciones sísmicas.

c) Se revisará que todos los esfuerzos en el contacto de la cimentación con el terreno de apoyo sean de compresión y que los máximos no excedan la capacidad de carga recomendada.


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d) Previo a los trabajos de perforación se deberá realizar el trazo y la ubicación precisa de las pilas. e) La distancia horizontal máxima permisible entre la posición de la pila en obra y la de proyecto, será

el menor de 1/24 del diámetro del fuste ó 7.5 cm. La inclinación o desplome del fuste será el menor de 1.5% de la longitud de las pilas, 12.5% del diámetro del fuste ó 15 cm.

f) Las perforaciones para la construcción de las pilas se harán con el equipo adecuado y personal especializado, que garanticen la correcta ejecución de los trabajos conforme a proyecto. La estabilización de las paredes de las perforaciones se realizará empleando agua fresca y polímeros o en todo caso lodos bentoníticos (esto como segunda opción), que sirven como fluidos estabilizadores de las paredes de las perforaciones, y/o conforme a lo que proponga el constructor de la cimentación tomando en cuenta las condiciones existentes del subsuelo. El nivel de lodo deberá mantenerse siempre por arriba del nivel de agua subterránea, de preferencia, al menos un metro abajo del brocal. Además de estabilizar las paredes, los lodos permiten remover y transportar recortes del suelo, así como enfriar y lubricar la herramienta de corte. En caso de que no se presente el nivel freático, las perforaciones se realizarán en seco, donde también el constructor deberá considerar esta condición a fin de efectuar los trabajos adecuadamente.

g) Se verificarán los materiales conforme avancen las perforaciones para las pilas, llevando un estricto control de su verticalidad. Es importante que el constructor considere las características y propiedades de las diferentes unidades estratigráficas reportadas en este estudio y que cortará estratos resistentes de suelos empacando grava y gravilla y capas de roca, de estado, espesores y posición variables, por lo que deberá contar con el equipo suficiente y adecuado para la correcta ejecución y eficiencia de los trabajos.

h) Una vez alcanzada la profundidad de desplante, la supervisión geotécnica deberá revisar las condiciones naturales del terreno de apoyo. En caso de existir incertidumbre en la continuidad y calidad de los materiales de desplante, se deberán realizar sondeos exploratorios con recuperación de muestras, a fin de dictar las recomendaciones particulares. A continuación se colocará el refuerzo de acero cuidando que sea lo suficientemente rígido para su izaje; inmediatamente realizado lo anterior se colará con concreto. La apertura del refuerzo de acero será amplia para lograr un buen colado y recubrimiento del mismo; su longitud será tal que sobresalga lo necesario para anclarlo a las contratrabes y/o a los elementos de concreto que unirá el grupo de pilas (zapatas o dados), de acuerdo a la mejor alternativa del proyecto estructural. El proporcionamiento del concreto deberá tomar en cuenta la pérdida de humedad por las paredes del suelo y el método empleado en el colado deberá asegurar un concreto homogéneo. En caso de que los lodos no logren evitar caídos durante el proceso de perforación, el constructor deberá contemplar el empleo de ademe para mantener estables las paredes de los barrenos.

i) El colado de las pilas deberá ser inmediato a la perforación y colocación del armado, asegurando que sea continuo para evitar juntas frías; para esto, se empleará tubería Tremie, integrada en varios tramos con uniones herméticas lisas roscadas, sin coples salientes que puedan atorarse con el acero de refuerzo y una tolva de recepción cónica con ángulo comprendido entre 60 y 80º. El método de vaciado empezará desde el fondo de la excavación, levantando gradualmente la tubería


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y manteniendo siempre su punta de descarga dentro de la masa fresca ya colocada, evitando con esto la segregación y la contaminación del concreto.

j) Al construir la cimentación se llevará un control cuidadoso de los materiales utilizados y de la aplicación de procedimientos. Para cada pila se reportará en un registro su localización, fechas de iniciación y terminación, dimensiones, elevación del desplante y de la cabeza; longitud de perforación y de colado, posición del nivel freático, el empleo de polímeros, lodos bentoníticos, dificultades al perforar (elevaciones), observaciones del material de apoyo de las paredes, características del concreto, incluyendo revenimiento y resistencia, observaciones del colado, refuerzo utilizado, etc.

k) En el caso de que existan variaciones o modificaciones en los niveles de proyecto o en las descargas a la subestructura o en las condiciones estratigráficas del subsuelo, se recomienda efectuar juntas y visitas en cada sitio entre los proyectistas, constructor y geotecnista, a fin de dictar las recomendaciones particulares, como puede ser el caso del nivel de desplante de la cimentación, número de pilas, etc.; desde luego, efectuando previamente los análisis geotécnicos correspondientes.

l) La supervisión de obra será la encargada de determinar el comportamiento tanto de las estructuras por construir como la de estructuras colindantes, a corto y a largo plazo, mediante mediciones topográficas y lecturas de instrumentación de campo; estas mediciones permitirán detectar oportunamente el desarrollo de condiciones de inestabilidad o bien de deformaciones inadmisibles. Se efectuarán nivelaciones de precisión desde el inicio de la obra; tan pronto estén colados los primeros elementos de la estructura, se marcarán puntos de referencia en ellos para efectuar nivelaciones con periodicidad, sobre todo en los primeros 15 días. Las nivelaciones se referirán a un banco superficial, retirado de la influencia de la obra.

m) Los rellenos estructurados que se requieran para alcanzar niveles de proyecto se construirán con materiales importados de banco, de preferencia arenosos con fracción fina de baja plasticidad, es decir, con límite líquido menor de 50%. Los materiales comúnmente empleados son los regionalmente denominados como “tepetates”, los cuales deberán ser seleccionados y aprobados previamente por un laboratorio de control de calidad. Las capas de los rellenos estructurados serán de 0.15 a 0.20 m de espesor compactadas a un grado del 95% (+/-2%) respecto a su peso volumétrico seco máximo (PVSM).

n) Es necesario que los proyectistas y el constructor lean detalladamente el presente estudio, a fin de consultar oportunamente cualquier duda o aclaración por modificaciones al proyecto o la mejor definición de los procedimientos constructivos.

o) Se recomienda la participación de una firma de supervisión externa con asesoría geotécnica especializada durante la etapa de construcción de la cimentación profunda, quien verificará entre otras cosas, las características de los materiales de apoyo de las pilas. También será necesaria la participación de un laboratorio de control de calidad de materiales durante toda la ejecución de la obra. Estos trabajos son de carácter indispensable.


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p) Este estudio se realizó con base en los datos del proyecto anotados en el capítulo 2.2. Cualquier modificación que lo involucre se deberá consultar con esta firma oportunamente, con la finalidad de elaborar las recomendaciones particulares procedentes o realizar nuevamente los análisis geotécnicos bajo las condiciones finales del proyecto.

Atentamente

ICD, S. A. de C. V. Enero de 2014

M. en I. Alberto Isaac Lagunas Torres

Director de Ingeniería Geotécnica

MECÁNICA DE SUELOS AMPLIACIÓN DE ESTADIO CUAUHTÉMOC

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