LA PRACTICA DE LA INGENIERÍA DE CIMENTACIONES EN LA CIUDAD DE MÉXICO

Transcripción

1 LA PRACTICA DE LA INGENIERÍA DE CIMENTACIONES EN LA CIUDAD DE MÉXICO

2 Mapa de la República Mexicana

3 Mapa de la Ciudad de México

4 Panorama del lago de México y la Isla de Tenochtitlán-Tlatelolco en 1519, pintura de Luis Covarrubias (Arqueología Mexicana, 2004). Cortesía del Dr. Moisés Juárez Camarena, IIUNAM.

5 EL ENTORNO LACUSTRE DE LA GRAN TENOCHTITLAN EN 1519 (Aguirre Botello M., 2001). Cortesía del Dr. Moisés Juárez Camarena, IIUNAM

6 Evolución de los lagos de la cuenca de México, Schilling Cortesía del Dr. Moisés Juárez Camarena, IIUNAM

7 El lago de Texcoco a la llegada de los españoles (Wikipedia, 2016). Cortesía del Dr. Moisés Juárez Camarena, IIUNAM

8 ZONA II ZONA III ZONA I ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DEL DISTRITO FEDERAL (GDF, 2004)

9 CORTE ESTRATIGRÁFICO TÍPICO DE LA CIUDAD DE MÉXICO

10 3. VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD DE LAS CIMENTACIONES DE SERVICIO: ESTADOS LIMITE MOVIMIENTO VERTICAL MEDIO, ASENTAMIENTO O EMERSIÓN DE LA CIMENTACIÓN, CON RESPECTO AL NIVEL DEL TERRENO CIRCUNDANTE INCLINACIÓN MEDIA DE LA CONSTRUCCIÓN DEFORMACIÓN DIFERENCIAL DE LA PROPIA ESTRUCTURA Y SUS VECINAS

12 3. VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD DE LAS CIMENTACIONES 3.1 ACCIONES DE DISEÑO A) PRIMER TIPO DE COMBINACIÓN ACCIONES PERMANENTES (CM) + ACCIONES VARIABLES (CV) B) SEGUNDO TIPO DE COMBINACIÓN ACCIONES PERMANENTES + ACCIONES VARIABLES CON INTENSIDAD INSTANTÁNEA + ACCIONES ACCIDENTALES (VIENTO O SISMO)

13 3. 2 FACTORES DE CARGA Y RESISTENCIA DE RESISTENCIA A) F R = 0.35; PARA LA CAPACIDAD ANTE CUALQUIER COMBIANCIÓN DE ACCIONES EN LA BASE DE ZAPATAS DE CUALQUIER TIPO EN LA ZONA I, ZAPATAS DE COLINDANCIA DESPLANTADAS A MENOS DE 5 M DE PROFUNDIDAD EN LAS ZONAS II Y III; PILOTES Y PILAS APOYADOS EN UN ESTRATO RESISTENTE B) F R =0.70; PARA LOS OTROS CASOS

15 ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO ASENTAMIENTOS INSTANTÁNEOS DE LAS CIMENTACIONES BAJO SOLICITACIONES ESTÁTICAS; TEORÍA DE LA ELASTICIDAD DEFORMACIONES PERMANENTES BAJO CARGAS ACCIDENTALES CÍCLICAS; PROCEDIMIENTOS DE EQUILIBRIO LÍMITE PARA CONDICIONES DINÁMICAS ASENTAMIENTOS DIFERIDOS; TEORÍA DE LA CONSOLIDACIÓN DE TERZAGHI Y TEORÍA DE LA VISCOSIDAD INTERGRANULAR EN SUELOS FINOS SATURADOAS DE ZEEVAERT

16 3. 3 CIMENTACIONES SOMERAS (ZAPATAS Y LOSAS) ESTADOS LÍMITE DE FALLA PARA CIMENTACIONES SOMERAS DESPLANTADAS EN SUELOS SENSIBLEMENTE UNIFORMES SE VERIFICARÁ EL CUMPLIMIENTO DE LAS DESIGUALDADES SIGUIENTES, PARA LAS DISTINTAS COMBINACIONES DE ACCIONES VERTICALES

17 PARA CIMENTACIONES DESPLANTADAS EN SUELOS COHESIVOS v R c u C p F N c A QF PARA CIMENTACIONES DESPLANTADAS EN SUELOS FRICCIONANTES v R q v C p F BN N p A QF 2 1) ( '

18 QF c : suma de las acciones verticales a tomar en cuenta en la combinación considerada en el nivel desplante, afectada por su respectivo factor de A: área del cimiento p v : presión vertical total a la profundidad de desplante por peso propio del suelo p v: presión vertical efectiva a la misma profundidad : peso volumétrico del suelo c u : cohesión aparente determinada en ensaye triaxial UU B: ancho de la cimentación N c y N q : SIGNIFICADO DE LAS VARIABLES EMPLEADAS coeficientes de capacidad de carga de carga

19 ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO ASENTAMIENTOS INSTANTÁNEOS DE LAS CIMENTACIONES BAJO SOLICITACIONES ESTÁTICAS; TEORÍA DE LA ELASTICIDAD DEFORMACIONES PERMANENTES BAJO CARGAS ACCIDENTALES CÍCLICAS; PROCEDIMIENTOS DE EQUILIBRIO LÍMITE PARA CONDICIONES DINÁMICAS ASENTAMIENTOS DIFERIDOS; TEORÍA DE LA CONSOLIDACIÓN DE TERZAGHI Y TEORÍA DE LA VISCOSIDAD INTERGRANULAR EN SUELOS FINOS SATURADOAS DE ZEEVAERT

20 3.4.1 ESTADOS LÍMITE DE FALLA FALLA POR CAPACIDAD DE CARGA FALLA POR FLOTACIÓN 3.4 CIMENTACIONES COMPENSADAS FALLA LOCAL O GENERALIZADA DEL SUELO BAJO LA COMBINACIÓN DE CARGA QUE INCLUYA EL SISMO ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO MOVIMIENTOS INSTANTÁNEOS DEBIDOS A LA CARGA TOTAL TRANSMITIDA AL SUELO POR LA CIMENTACIÓN DEFORMACIONES TRANSITORIAS Y PERMANENTES DEL SUELO DE CIMENTACIÓN BAJO LA SEGUNDA COMBINACIÓN DE ACCIONES MOVIMIENTOS DIFERIDOS DEBIDOS AL INCREMENTO O DECREMENTO NETO DE CARGA EN EL CONTACTO CIMENTACIÓN-SUELO

21 Análisis y Diseño de Excavaciones

22 ANÁLISIS Y DISEÑO DE EXCAVACIONES REVISIÓN DE LOS ESTADOS LÍMITE DE FALLA Estabilidad de taludes de las excavaciones Subpresión de estratos permeables Estabilidad de excavaciones ademadas -Empujes sobre troqueles Estabilidad de estructuras vecinas REVISIÓN DE LOS ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO Expansiones instantáneas y diferidas por descarga Asentamiento del terreno natural adyacente a las excavaciones

23 REVISIÓN DE LA FALLA DE FONDO B q Tablestaca H Troquel Superficie de Falla Cu: Cohesión p v D

24 REVISIÓN DE LA FALLA DE FONDO p v qf c c u N c F R Siendo: p v = presión vertical a nivel del desplante de la excavación c u= cohesión aparente del suelo en prueba triaxial UU ΣqF c = sobrecargas superficiales factorizadas F R = factor de resistencia igual a 0.7

25 Falla por subpresión en estratos permeables B H NAF piezómetro h Suelo impermeable h w m h Suelo permeable w h w Estado límite de falla h m w h w

26 Evolventes de empujes aparentes para arenas

27 Evolventes de empujes aparentes para arcillas

28 Patrón de desplazamientos en una excavación ademada (Mayne 1978).

29 PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN LOS MOVIMIENTOS EN EXCAVACIONES ADEMADAS Distribución de las cargas aplicadas a los puntales Relación empuje de tierras / reacción de puntales Distribución de la resistencia al esfuerzo cortante Geometría de la excavación Rigidez del muro Separación de puntales

30 Figura 4. a) Desplazamientos verticales y horizontales en una excavación ademada para un factor de seguridad dado contra falla de fondo.

31 Figura 5. a) (dlm) sup /(dlm) muro con la relación x/h de la excavación.

32 Figura 6. a) (dlm) muro /H en función de la rigidez del muro

33 CÁLCULO DE DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES EN EXCAVACIONES ADEMADAS MÉTODO DEL INSTITUTO DE INGENIERÍA, UNAM ROMO, M.P., RODRÍGUEZ, R. y MAGAÑA, R. Procedimiento para el cálculo de movimientos en el terreno inducidos por excavaciones apuntaladas, XVII RNMS, Xalapa, Ver, 1994.

34 Figura 7. a) Desplazamientos verticales en la zona adyacente a la excavación

35 Figura 8. a) Efecto de la geometría de la excavación.

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39 MÉTODO DEL INSTITUTO DE INGENIERÍA, UNAM. donde: dvm H cc dvm H cb Sa H EIh dvm H dvm H cb cc Desplazamiento vertical máximo estimado para el caso base. Desplazamiento vertical máximo para cualquier caso.

40 Figura 15 Calculo del desplazamiento horizontal de la tablestaca (Zeevaert 1981).

41 Figura 16 Cálculo del los empujes laterales sobre una tablestaca (Zeevaert 1981).

42 Figura 17 Revisión del pateo de la tablestaca (Zeevaert 1981).

43 Figura 18 Áreas t Envolvente de empujes aparentes (Bowles, 1996).

44 CIMENTACIONES COMPENSADAS

45 EXCAVACIÓN DE ARRIBA HACIA ABAJO

46 3.4 CIMENTACIONES COMPENSADAS

49 EXCAVACIÓN EMPLEANDO MURO MILAN

50 EXCAVACIÓN CON MURO MILAN

51 COLOCACIÓN DE ANCLAS

52 SISTEMA DE ANCLAJE

53 SISTEMA DE ANCLAJE Y VIGA MADRINA

54 EXCAVACIÓN CON MURO Y ANCLAJE

55 DETALLE DE ANCLAJE

56 EXCAVACIÓN CON MURO MILAN

57 EXCAVACIONES EMPLEANDO TALUDES Y TABLESTACADO (MURO BERLIN)

58 NIV MURO BERLÍN

59 MUROS DE CONTENCIÓN ANCLADOS

60 FIG. MUROS DE CONTENCIÓN ANCLADOS (COLOMBIA)

61 FIG. MUROS DE CONTENCIÓN ANCLADOS (TAMARINDOS)

62 FIG. MUROS DE CONTENCIÓN ANCLADOS (AV. PALMAS)

65 FIG. TORONES PARA ANCLAS (AV. PALMAS)

66 FIG. DETALLE DE ANCLAS (AV. PALMAS)

67 FIG. PILAS TANGENTES

68 FIG. TABLESTACA DE ACERO

69 FIG. SECCIONES DE TABLESTACA

70 MURO MILÁN CON TROQUELAMIENTO

71 Perforación sin protección

72 Perforación con ademe metálico

73 Perforación con lodo desplazado

74 Herramientas (pilas)

75 CONSTRUCCIÓN DE LA PLATAFORMA DE COLADO Y CIMBRA DE LOS PILOTES

76 3.4 CIMENTACIONES PROFUNDAS A BASE DE PILOTES

77 Perforación previa e izado del pilote

78 3.4 CIMENTACIONES PROFUNDAS A BASE DE PILOTES

79 3.8 CIMENTACIONES ESPECIALES PILOTES DE CONTROL

80 3.8 CIMENTACIONES ESPECIALES PILOTES DE CONTROL

81 3.4 INSTRUMENTACIÓN DE CIMENTACIONES PROFUNDAS A BASE DE PILAS CORTESÍA DEL IIUNAM

82 3.4 INSTRUMENTACIÓN DE PILAS DE CIMENTACIÓN CORTESÍA DEL IIUNAM

83 3.5 CIMENTACIONES CON PILOTES DE FRICCIÓN LOS PILOTES DE FRICCIÓN SON AQUELLOS ELEMENTOS QUE TRANSMITEN CARGAS AL SUELO PRINCIPALMENTE A LO LARGO DE SU SUPERFICIE LATERAL ESTADOS LIMITE DE FALLA A) CAPACIDAD DE CARGA DEL SISTEMA SUELO-ZAPATAS O SUELO LOSA DE CIMENTACIÓN B) CAPACIDAD DE CARGA DEL SISTEMA SUELO-PILOTES DE FRICCIÓN

84 3.5 CIMENTACIONES CON PILOTES DE FRICCIÓN; CAPACIDAD DE CARGA DESPRECIANDO LA CAPACIDAD DE CARGA DEL SISTEMA SUELO- LOSA, SE VERIFICARÁ ENTONCES PARA CADA PILOTE INDIVIDUAL, PARA CADA UNO DE LOS DIVERSOS SUBGRUPOS DE PILOTES Y PARA LA CIMENTACIÓN EN SU CONJUNTO, LA SIGUIENTE DESIGUALDAD: QF c R SIENDO R LA CAPACIDAD DE CARGA DEL SISTEMA DE CIMENTACIÓN

85 R CAPACIDAD DE CARGA DEL SISTEMA DE CIMENTACIÓN R n n k C mín C ; ( C ) ;( C ) P f f g f c C p C f : CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA DE UN PILOTE INDIVIDUAL : CAPACIDAD DE CARGA POR FRICCIÓN DE UN PILOTE INDIVIDUAL (C f ) g : CAPACIDAD DE CARGA POR FRICCIÓN DE GRUPOS DE PILOTES CARGA POR FRICCIÓN DEL

86 3.6 CIMENTACIONES CON PILOTES DE PUNTA O PILAS LOS PILOTES DE PUNTA SON LOS QUE TRANSMITEN LA MAYOR PARTE DE LA CARGA A UN ESTRATO RESISTENTE POR MEDIO DE SU PUNTA, GENERALMENTE SE LLAMA PILA A LOS ELEMENTOS DE MÁS DE 80 CM DE DIÁMETRO COLADOS EN PERFORACIÓN PREVIA ESTADOS LIMITE DE FALLA SE VERIFICARÁ, PARA LA CIMENTACIÓN EN SU CONJUNTO, PARA CADA UNO DE LOS DIVERSOS GRUPOS DE PILOTES Y PARA CADA PILOTE INDIVIDUAL, LA SIGUIENTE DESIGUALDAD, PARA LAS DISTINTAS COMBINACIONES DE ACCIONES VERTICALES CONSIDERADAS: QF c R

87 CAPACIDAD DE CARGA DEL SISTEMA DE CIMENTACIÓN R SIENDO: C p R mín n C ; p : CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA DE UN PILOTE INDIVIDUAL (C p ) g : CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA DE GRUPOS DE PILOTES (C p ) c : CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA DEL CONJUNTO DE PILOTES : k 1 1 ( C p ) g ;( C p ) c

88 CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA A) SUELOS PURAMENTE COHESIVOS p u * c C ( c N F p ) R v A p B) SUELOS PURAMENTE FRICCIONANTES C p ( p ' v N * q F R p v ) A p

89 CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA SIGNIFICADO DE LAS VARIABLES EMPLEADAS A p : p v : P v: C u : ÁREA TRANSVERSAL DE LA PILA O PILOTE PRESIÓN VERTICAL TOTAL DEBIDA AL PESO DEL SUELO A LA PROFUNDIDAD DE DESPLANTE DE LOS PILOTES PRESIÓN VERTICAL EFECTIVA DEBIDA AL PESO DEL SUELO A LA PROFUNDIDAD DE DESPLANTE DE LOS PILOTES COHESIÓN APARENTE DETERMINADA EN ENSAYE TRIAXIAL UU N c y N q : FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA F R : FACTOR DE RESISTENCIA IGUAL A 0.35

90 CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA FACTOR DE ESCALA A) SUELOS FRICCIONANTES SIENDO: F re B 2B 0.5 B: ANCHO O DIÁMETRO DE LA BASE DEL PILOTE O PILA n: EXPONENTE, IGUAL A CERO PARA SUELO SUELTO; 1 PARA SUELO MEDIANAMENTE DENSO Y; 2 PARA SUELO DENSO n

91 CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA FACTOR DE ESCALA PILOTES HINCADOS EN SUELOS COHESIVOS FIRMES FISURADOS F re B 0.5 2B n SIENDO: B: ANCHO O DIÁMETRO DE LA BASE DEL PILOTE O PILA n: EXPONENTE, IGUAL A 1

92 CAPACIDAD DE CARGA POR PUNTA FACTOR DE ESCALA C) PARA PILAS COLADAS EN SUELOS COHESIVOS FIRMES FISURADOS F re B 1 2 B 1 SIENDO: B: ANCHO O DIÁMETRO DE LA BASE DEL PILOTE O PILA

93 Zonas sísmicas de la República Mexicana