1. Ciencia

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
REGIÓN XALAPA
CÁLCULO DE UNA CIMENTACIÓN SUPERFICIAL EN ARCILLAS
REPORTE
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
PRESENTA
HUGO ARMANDO MARTÍNEZ GARCÍA
DIRECTOR
ING. DR. RENÉ ÁLVAREZ LIMA
Xalapa Enríquez Veracruz
2014
Índice
MARTÍNEZ GARCÍA HUGO ARMANDO
CONTENIDO
1. INTRODUCCION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
MARCO TEORICO
1.1. Mecánica de suelos........................................................................................ 4
1.2. Tipos de cimentación..................................................................................... 5
1.3. Génesis y composición del suelo.................................................................. 14
1.4. Límites de Atterberg...................................................................................... 15
1.5. Clasificación del suelo................................................................................... 16
1.6. Roca y suelo.................................................................................................. 18
1.7. Métodos de exploración de carácter preliminar............................................ 19
2. OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
EJECUCION DE ESTUDIO
4. PRUEBAS DE LABORATORIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5. CAPACIDAD DE CARGAS PARA SUELOS ARCILLOSOS. . . . . . . . . . . . . . . .28
6. ASENTAMIENTOS DIFERIDOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
7. MÉTODO DE BRINCH-HANSEN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
8. CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
9. RECOMENDACIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
10. BIBLIOGRAFÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
MARTÍNEZ GARCÍA HUGO ARMANDO
INTRODUCCIÓN
1. INTRODUCCIÓN
Es muy importante el diseño de una buena cimentación. Se denomina cimentación al
conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la
edificación o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que no
superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. Debido a que la
resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que
soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente
más grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy
coherentes).
La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la
superestructura. Hay que prestar especial atención ya que la estabilidad de la
construcción depende en gran medida del tipo de terreno.
Siempre que sea posible, se preferirá que los cimientos estén solicitados por cargas
centradas, ya que las excéntricas pueden provocar empujes diferenciales.
Se buscará siempre que el terreno de apoyo sea resistente y, si eso no fuese
posible, habrá que buscar soluciones alternativas.
En muchos casos, los cimientos no solo transmiten compresiones, sino que mediante
esfuerzos de rozamiento y adherencia llegan a soportar cargas horizontales y de
tracción, anclando el edificio al terreno, si fuese necesario.
Además de estas funciones principales, los cimientos han de cumplir otros
propósitos:

Ser suficientemente resistentes para no romper por cortante.

Soportar esfuerzos de flexión que produce el terreno, para lo cual se
dispondrán armaduras en su cara inferior, que absorberán las tracciones.

Acomodarse a posibles movimientos del terreno.

Soportar las agresiones del terreno y del agua y su presión, si la hay.
·3·
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1.1.
INTRODUCCIÓN
MECÁNICA DE SUELO
En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y
las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa
superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por Karl von Terzaghi a
partir de 1925.
Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y
muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para
terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad
y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por
el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de
influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para
conformar los rellenos.
Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a
ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos
secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en
el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas,
alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o
su inutilización y abandono.
En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y
construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la
superestructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos
pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y
experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos
dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de
suelos.
·4·
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INTRODUCCIÓN
Ejemplo
de
un
problema
originado
por
deformaciones importantes.
La Torre de Pisa, Figura I.
1.2.
TIPOS DE CIMENTACIÓN
La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las características
mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de rozamiento interno, posición
del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos
esos datos se calcula la capacidad portante, que junto con la homogeneidad del
terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación. Siempre que es
posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentación
menos costoso y más simple de ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad
portante o la homogeneidad del mismo no es posible usar cimentación superficial se
valoran otros tipos de cimentaciones.
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INTRODUCCIÓN
Cimentación semiprodunda, figura II.
·6·
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INTRODUCCIÓN
Cimentación superficiales, figura III.
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INTRODUCCIÓN
Cimentaciones profundas, figura IV.
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INTRODUCCIÓN
1.2.1. CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo,
por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de
importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga
se reparte en un plano de apoyo horizontal.
En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las
superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se
produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

Cimentaciones ciclópeas.

Zapatas.
o
Zapatas aisladas.
o
Zapatas corridas.
o
Zapatas combinadas.
1.2.1.1.
CIMENTACIONES CICLÓPEAS
En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales y sin
desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo, es sencillo y
económico. El procedimiento para su construcción consiste en ir vaciando dentro de
la zanja piedras de diferentes tamaños al tiempo que se vierte la mezcla de concreto
en proporción 1:3:5, procurando mezclar perfectamente el concreto con las piedras,
de tal forma que se evite la continuidad en sus juntas. El concreto ciclópeo se realiza
añadiendo piedras más o menos grandes a medida que se va fraguando para
economizar material. Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña
que en los cimientos de mampostería con mortero. La técnica del concreto ciclópeo
consiste en lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja sobre el concreto
en masa, que se depositará en el cimiento. Precauciones:

Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja.

Que las piedras no queden amontonadas.
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INTRODUCCIÓN

Alternar en capas el concreto y las piedras.

Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el concreto.
1.2.1.2.
ZAPATAS AISLADAS
Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de
elementos estructurales puntuales como son las columnas; de modo que esta zapata
amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la
carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar
una única columna, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple,
aunque cuando el momento flector en la base de la columna es excesivo no son
adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas
en las que se asienten más de una columna. La zapata aislada no necesita junta
pues al estar empotrada en el terreno no se ve afectada por los cambios térmicos,
aunque en las estructuras sí que es normal además de aconsejable poner una junta
cada 30 m aproximadamente, en estos casos la zapata se calcula como si sobre ella
solo recayese una única columna. Una variante de la zapata aislada aparece en
edificios con junta de dilatación y en este caso se denomina "zapata bajo columna en
junta de diapasón".
En el cálculo de las presiones ejercidas por la zapata debe tenerse en cuenta
además del peso del edificio y las sobrecargas, el peso de la propia zapata y de las
tierras que descansan sobre sus vuelos, estas dos últimas cargas tienen un efecto
desfavorable respecto al hundimiento. Por otra parte en el cálculo de vuelco, donde
el peso propio de la zapata y las tierras sobre ellas tienen un efecto favorable.
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INTRODUCCIÓN
Para construir una zapata aislada deben independizarse los cimientos y las
estructuras de los edificios ubicados en terrenos de naturaleza heterogénea, o con
discontinuidades, para que las diferentes partes del edificio tengan cimentaciones
estables. Conviene que las
instalaciones
del
edificio
estén sobre el plano de los
cimientos,
sin
cortar
zapatas ni riostras. Para
todo tipo de zapata, el
plano de apoyo de la misma
debe
quedar
empotrado
0.10 m en el estrato del
terreno.
Zapata aislada, Figura VI.
La profundidad del plano de apoyo se fija basándose en el informe geotécnico, sin
alterar el comportamiento del terreno bajo el cimiento, a causa de las variaciones del
nivel freático o por posibles riesgos debidos a las heladas. Es conveniente llegar a
una profundidad mínima por debajo de la cota superficial de 50 u 80 cm. en aquellas
zonas afectadas por estas variables. En el caso en que el edificio tenga una junta
estructural con soporte duplicado (dos columnas), se efectúa una sola zapata para
los dos soportes. Conviene utilizar concreto de consistencia plástica, con áridos de
tamaño alrededor de 40 mm. En la ejecución, y antes de echar el concreto, disponer
en el fondo una capa de concreto pobre de aproximadamente 10 cm de espesor
(concreto de limpieza), antes de colocar las armaduras.
1.2.1.3.
ZAPATAS CORRIDAS
Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras
de columnas. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas
lineales o puntuales separadas.
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INTRODUCCIÓN
Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal. Las
zapatas
corridas
están
indicadas
como
cimentación
de
un elemento
estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los
asientos en el terreno. También este tipo de cimentación hace de arriostramiento,
puede
reducir
la
presión
sobre
el terreno y
puede
puentear
defectos
heterogeneidades
en
y
el
terreno. Otro caso en el que
resultan útiles es cuando se
requerirían muchas zapatas
aisladas próximas, resultando
más
sencillo
realizar
una
zapata corrida.
Zapata corrida, Figura VII.
Las zapatas corridas se aplican normalmente a muros. Pueden tener sección
rectangular, escalonada o estrechada cónicamente. Sus dimensiones están en
relación con la carga que han de soportar, la resistencia a la compresión del material
y la presión admisible sobre el terreno. Por practicidad se adopta una altura mínima
para los cimientos de concreto de 0.30 m aproximadamente. Si las alturas son
mayores se les da una forma escalonada teniendo en cuenta el ángulo de reparto de
las presiones.
En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el cimiento deba escalonarse,
se utilizarán encofrados. Si los cimientos se realizan en concreto apisonado, puede
fraguar sin necesidad de los mismos.
Si los trabajos de cimentación debieran interrumpirse, se recomienda cortar en
escalones la junta vertical para lograr una correcta unión con el tramo siguiente.
Asimismo colocar unos hierros de armadura reforzará esta unión.
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INTRODUCCIÓN
Las Zapatas Corridas son, según el Código Técnico de la Edificación (CTE), aquellas
zapatas que recogen más de tres columnas. Las considera así distintas a las zapatas
combinadas,
que
son
aquellas que recogen dos
columnas. Esta distinción
es
objeto
de
debate
puesto que una zapata
combinada
soportar
puede
perfectamente
tres columnas.
Zapata corrida, Figura VIII.
1.2.1.4.
ZAPATAS COMBINADAS
Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentación para dos o más
columnas. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes
columnas tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un único
elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y
sometido a un menor momento resultante.
1.2.2. CIMENTACIONES PROFUNDAS
Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las
cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el
terreno. Deben ubicarse más profundamente, para poder distribuir sobre una gran
área, un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos
utilizados en cimentaciones profundas son:

Pilotes: son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de
desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente
abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente
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INTRODUCCIÓN
eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el
concreto.

Pantallas: es necesario anclar el muro al terreno.
1.3.
o
pantallas isostáticas: con una línea de anclajes
o
pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes.
GÉNESIS Y COMPOSICIÓN DE SUELOS
El mecanismo primario de creación de suelos es la erosión de rocas. Todos los tipos
de rocas (ígneas, metamórficas y sedimentarias) pueden ser reducidas a partículas
menores para crear suelo. Los mecanismos de erosión dependen del agente,
pudiendo ser físico, químico y biológico. Las actividades humanas como las
excavaciones, explosiones y deposición de residuos y material pueden crear también
suelos. A lo largo del tiempo geológico los suelos pueden ser alterados por presión y
temperatura hasta convertirse en rocas metamórficas o sedimentarias, o volver a ser
fundidos y solidificados, volviendo a ser ígneos y cerrando el ciclo de las rocas.
La erosión física incluye los efectos de la temperatura, heladas, lluvia, viento,
impacto y otros mecanismos. La erosión química incluye la disolución del compuesto
de la roca y la precipitación en forma de otro mineral. La arcilla, por ejemplo, puede
formarse a través de la erosión del feldespato, que es uno de los minerales más
comunes de las rocas ígneas. El mineral más común de la arena es el cuarzo, que es
también un componente importante de las rocas ígneas y se le llama Óxido de silicio
(IV). En resumen todos los suelos del mundo son partículas más pequeñas
provenientes de las rocas. Las partículas más grandes son denominadas gravas. Si
las gravas se parten en partes más pequeñas pueden convertirse en arena, de esta
al limo y de este a la arcilla, que es la división más pequeña.
De acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, las partículas
limosas tienen un rango de tamaños entre los 0,002 mm a los 0,075 mm y las
partículas de arena tienen un tamaño entre 0,075 mm a 4,75 mm. Las partículas de
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INTRODUCCIÓN
gravas se consideran entre un rango que va de los 4,75 mm a los 100 mm y por
encima de esto se denominan bloques.
1.4.
LÍMITES DE ATTERBERG
Arcillas y limos, a veces llamados "suelos de finos", son clasificados en función de
sus límites de Atterberg; los más usados son el Límite Líquido (denotado
por LL o
), Límite Plástico (denotado por PL o
), y el límite de retracción
(denotado por SL). El límite de retracción corresponde al contenido de agua por
debajo del cual el suelo no se retrae si se seca.
El límite líquido y el límite plástico están arbitrariamente determinados por la tradición
y convenciones. El límite líquido se determina midiendo el contenido en agua de una
cuchara cerrada después de 25 golpes en un test estandarizado. También se puede
determinar mediante un test de caída en un cono. El límite plástico es el contenido de
agua por debajo del cual no es posible moldear cilindros con la mano menores de 3
milímetros. El suelo tiende a quebrarse o deshacerse si baja esa humedad.
Copa de Casagrande, Figura IX.
Cilindros menores de 3 mm. Figura X.
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INTRODUCCIÓN
El índice de plasticidad es la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico del
extracto de suelo. Es un indicador de cuanta agua puede absorber el suelo.
1.5.
CLASIFICACIÓN DEL SUELO
Una investigación sobre suelos siempre conlleva su caracterización de tamaños de
partículas, lo que se denomina granulometría. Las granulometrías son básicas para
el estudio de suelos.
Los ingenieros geotécnicos clasifican los tipos de partículas del suelo en función de
varios experimentos (secado, paso por tamices y moldeado). Estos experimentos
aportan la información necesaria sobre las características de los granos del suelo
que los componen. Hay que decir que la clasificación de los tipos de granos
presentes en el suelo no aporta información sobre la "estructura" o "fábrica" del
suelo, condiciones que describen la compacidad
de las partículas y el patrón en la disposición de
las partículas en un zona de carga tanto como el
tamaño del poro o la distribución de fluido en los
poros.
Los
ingenieros
geológicos
también
clasifican el suelo en función de su génesis o su
historial de estratificación.
Tamices de laboratorio, Figura XI.
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INTRODUCCIÓN
1.5.1. CLASIFICACIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
En Estados Unidos y otros países se usa el Sistema Unificado de Clasificación de
Suelos (Unified Soil Classification System o USCS). En Reino Unido se emplea la
Norma British Standard BS5390 y también es muy conocida la clasificación del suelo
de la AASHTO. En España se usa la clasificación del PG-3 para obras de carreteras.
1.5.2. CLASIFICACIÓN DE ARENAS Y GRAVAS
En el USCS, gravas (que tienen el símbolo G) y arenas (con el símbolo S) están
clasificadas de acuerdo al tamaño del grano y su distribución. Para el USCS, las
gravas pueden ser clasificadas por GW (grava bien gradada), GP (grava pobremente
gradada), GM (grava con una gran cantidad de limo), o GC (grava con una
importante cantidad de arcilla). Igualmente las arenas pueden ser clasificadas
como SW, SP, SM o SC. Arenas y gravas con una pequeña pero importante cantidad
de finos (entre el 5% y 12%) pueden tener una clasificación doble, como por
ejemplo SW-SC.
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INTRODUCCIÓN
1.5.3. CLASIFICACIÓN DE LIMOS Y ARCILLAS
Gráfica para clasificar suelos finos por el sistema USCS. Figura XII.
De acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, los limos y arcillas
están clasificados en función de los valores de su índice de plasticidad y límite líquido
en una gráfica de plasticidad. La línea A de la gráfica separa las arcillas (C) de los
limos (M). El límite líquido de 50% separa los suelos de alta plasticidad (se añade la
letra H) de los de baja plasticidad (se añade la letra L). Otras posibles clasificaciones
de limos y arcillas están dadas por ML, CL y MH. Si los límites de Atterberg caen en
un punto de la gráfica cercano al origen pueden recibir una clasificación dual 'CL-ML'.
1.6.
ROCA Y SUELO
Los términos roca y suelo, en las acepciones en que son utilizados por el ingeniero
civil y a diferencia del concepto geológico que supone roca a todos los elementos
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INTRODUCCIÓN
constitutivos de la corteza terrestre, implican una clara diferencia entre dos tipos de
materiales.
La roca es considerada como un agregado natural de partículas minerales unidas
mediante grandes fuerzas cohesivas. Y se llama roca a todo material que suponga
una alta resistencia, y suelo, contrariamente, a todo elemento natural compuesto de
corpúsculos minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como
son la agitación en agua y la presión de los dedos de la mano.
Para distinguir un suelo de una roca se puede hacer uso de un vaso de precipitado
con agua en el que se introduce la muestra a clasificar y se agita. La desintegración
del material al cabo del tiempo conduce al calificativo de suelo, considerándose roca
en el caso de efectos contrarios. Por medio de la compresión se puede establecer
una frontera numérica; si el material rompe a menos de 14 kg/cm² se toma como
suelo, significándose que tal límite es arbitrario y que, en ocasiones, muestras que
superan en el laboratorio el supradicho esfuerzo son manejadas con los criterios de
suelo.
Con el paso del tiempo y debido a fenómenos de meteorización, la roca va perdiendo
progresivamente su resistencia mecánica y se transforma en suelo.
1.7.
MÉTODOS DE EXPLORACIÓN DE CARÁCTER PRELIMINAR
1.7.1. POZOS A CIELO ABIERTO
Este método consiste en hacer excavaciones de tamaño suficiente para que una
persona en este caso un técnico pueda introducirse en él y poder examinar los
distintos estratos en su estado natural, y de este modo poder saber las
características que presenta cada estrato en cuanto a la cantidad de agua contenida.
Una desventaja de este sondeo es que no se puede realizar a grandes
profundidades por dos cosas, la primera es si se excava mucho se pueden presentar
derrumbes y en segundo punto no se controla el flujo del agua cuando se pasa el
nivel freático. Se debe tener mucho cuidado para poder distinguir las características
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INTRODUCCIÓN
que presenta la naturaleza, ya que a causa de la excavación pudieran ser
modificadas.
Mecánica de suelos a pozo abierto, Figura XIII
Sacando Muestra de suelo, cubo de 30 cm. X 30 cm. Figura XIV.
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INTRODUCCIÓN
Cuando se realiza un sondeo a pozo abierto, es bueno llevar un registro de las
condiciones que presenta el suelo durante la excavación, por los motivos que
anteriormente comente, realizado por un técnico conocedor. En los pozos podemos
usar maderas o acero, para colocar ademes, normalmente se hace con tablones en
dirección horizontal, pero si se tienen suelos fricciónales deberán de colocarse
verticales y deberán de estar bien hincados. En cuanto a las muestras se pueden
obtener ya se alteradas o inalteradas. Las primeras son partes de suelo las cuales se
protegen contra las pérdidas de humedad, colocando las muestras alteradas en
recipientes que cumplan con este objetivo o en bolsas emparafinadas. Las muestras
inalteradas deben tomarse con calma y mucho cuidado, se toma labrando una o
oquedad en la pared del pozo. Esta muestra debe de protegerse más contra las
pérdidas de humedad colocándolas en capas de manta impermeabilizada con brea y
parafina.
1.7.2. MÉTODO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR
Este método de exploración es el que mejor resultados nos proporciona ya que
obtenernos más información acerca del subsuelo, a diferencia de los métodos
anteriores en los cuales nos da únicamente una descripción. Dependerá del tipo de
suelo y nos dará diferentes resultados, por ejemplo si tenemos un suelo friccionante
obtendremos la compacidad de los mantos, si se presenta un suelo plástico
sabremos la resistencia que presenta a la compresión simple. Este método nos da
muestras alteradas las cuales permiten su estudio.
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INTRODUCCIÓN
Penetración estándar, figura XV.
Ejemplo de penetración estándar, Figura XVI.
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INTRODUCCIÓN
El equipo para este método es un penetrómetro estándar. Normalmente tiene en la
parte inferior la forma de media caña, con la cual se facilita la extracción de la
muestra. Este tipo de muestreador se hinca en el suelo por medio de golpes ayudado
por un martinete el cual tiene un peso aproximado de 63.5 kilogramos, la altura
desde la cual es soltado son 76 centímetros. Se cuentan la cantidad de golpes dado
hasta alcanzar una profundidad de 30 centímetros. Cuando se ha introducido el
muestreador a una profundidad de 60 centímetros, se debe de sacar el penetrómetro
y se obtiene una muestra. El pozo donde se ha hecho el sondeo debe de ser
previamente limpiado con cuidado. Después el muestreador o el técnico, debe de
introducirse en él y después se da golpes para que el penetrómetro se meta otros 15
centímetros dentro del suelo. Ahora después de esos golpes se vuelven a contar los
golpeteos hasta que se introduce un pie de profundidad y luego podemos obtener
una muestra la cual queda dentro del penetrómetro. La muestra que se puede
obtener con este sondeo son muestras inalteradas y confiables. De dichas muestras
se pueden obtener los valores y relaciones que tienen lugar en el laboratorio.
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OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO
2. OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO
Diseñar una cimentación para la construcción de un fraccionamiento en beneficio de
ciertos habitantes de la cabecera municipal, la ciudad de Rodríguez Cano ver.
Tomando en cuenta la construcción de un fraccionamiento para personas que tienen
recursos para vivir en ésa zona, puesto que pretenden hacer crecer a la ciudad de
Tuxpan.
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OBJETIVOS ESPECÍFICOS
3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Tuxpan quiere ser el puerto del DF
La carretera México-Tuxpan está terminada desde el 2011 y hace de Tuxpan,
Veracruz, el puerto más cercano al Distrito Federal, ciudad que quedó a 270
kilómetros de distancia.
Para explotar la cercanía, la Administración Portuaria Integral (API) pretende
aumentar 150% su capacidad actual, en un periodo de 10 años, explicó en una
entrevista Alfredo Sánchez, director general de la Administración Portuaria Integral
de Tuxpan (API).
El Programa Maestro de Desarrollo incluye la construcción de dos nuevas terminales
por parte de la iniciativa privada y el proyecto de ampliación de las instalaciones
sobre el estero Tumilco, indicó información de la Secretaría de Comunicaciones y
Transportes (SCT).
Con este plan, Tuxpan podría convertirse en "el puerto del Valle de México", sobre
todo con la ayuda del proyecto carretero Arco Norte, argumentó Sánchez. Añadió
que también está en condiciones de crear una sinergia con los gobiernos de
Guanajuato y San Luis Potosí.
Tuxpan seguirá recibiendo apoyo del gobierno estatal, pues se pretende convertir a
este puerto en uno de los más importantes del Golfo de México, rivalizando incluso
con los de la entidad tamaulipeca.
Para el director general de Planeación y Evaluación de la Secretaría de Desarrollo
Económico y Portuario en el estado, Lic. Daniel Segur García, dijo qué se continuara
apoyando e invirtiendo en el puerto de Tuxpan.
En su visita a esta zona norte del estado Segura García calificó como positivo el
presente año en el rubro de la inversión, toda vez que el gobernador del estado Dr.
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OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Javier Duarte de Ochoa destino un recurso del orden de los 27 mil millones de pesos
para todo el estado en diferentes rubros. Comentó que en el 2012, empresas
nacionales y extranjeras voltearon a la entidad veracruzana, pues el gobernador del
estado otorgó todas las facilidades para que el empresario pudiera establecerse en
toda la entidad. Señaló que derivado de esa gran apertura comercial, se lograron
crear 200 mil empleos en todo el estado, y se espera que esa cifra crezca durante el
próximo año.
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PRUEBAS DE LABORATORIO
4. PRUEBAS DE LABORATORIO.
DISTRIBUCIÓN DE CARGAS.
9m
9m
42
38
41
8m
38
50
37
8m
41
37
42
Φ=0
C = 0.50 kg/cm2
0.60 m
94
L.L. =58.1
L.P. =25.5
% qué pasa la malla No. 40 =
CH
ɣm = 1.98 ton/m3
Φ=0
W =26.7%
L.L. =57.7
C = 0.57 kg/cm2
5.00 m
99
% qué pasa la malla No. 4 = 100
% qué pasa la malla No. 200 = 90
% qué pasa la malla No. 4 = 100
L.P. =26.1
% qué pasa la malla No. 40 =
CH
ɣm = 2.03 ton/m3
W =26.06%
· 27 ·
% qué pasa la malla No. 200 = 97
MARTÍNEZ GARCÍA HUGO ARMANDO
CAPACIDAD DE CARGA PARA SUELOS ARCILLOSOS
5. CAPACIDAD DE CARGA PARA SUELOS ARCILLOSOS.
A) PARÁMETROS DE RESISTENCIA.
C = qc/2;
q c = 2(5.7ton/m2) =
q c = 2C;
11.4ton/m2
qc = 11.4ton/m2 > 5ton/m2
por lo tanto no se modifica.
B) FORMA DE ZAPATA.
No aplica por estar definido del criterio.
2m
50 T
Sumatoria de cargas vivas y
muertas / área de la zapata.
∑QFc / A
2m
50 / 4 = 12.5 ton/m2
C) POSICION DEL NIVEL FREÁTICO.
No se encontró el nivel freático.
D) EXCENTRICIDAD.
El proyecto tuvo una excentricidad de ex=0 ; ex=0.10 m.
E) INCLINACIÓN DE CARGA.
Sólo para el factor Nc.
F) CIMENTACIÓN EN TALUD.
Sólo para el factor Nc.
G) ESTRATIFICACIÓN.
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CAPACIDAD DE CARGA PARA SUELOS ARCILLOSOS
Se aplica sólo cuando el segundo estrato en el que se va a desplantar es débil o
poco resistente.
Se utiliza la fórmula de SKEMPTON sólo para suelos puramente cohesivos.
qc = CNc + ɣDf
FÓRMULA DE SKEMPTON.
Se va a desplantar a 0.80 m de profundidad.
D / B = 0.80 / 2.00 = 0.4 >> Nc = 6.87
D = Profundidad de empotramiento en el estrato firme.
B = Es el ancho del mimo cimiento.
Figura XVII. Valores según Skempton, para suelos puramente cohesivos.
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MARTÍNEZ GARCÍA HUGO ARMANDO
CAPACIDAD DE CARGA PARA SUELOS ARCILLOSOS
qc = (5.7) (6.87) + (2.03) (0.8)
qc = 40.78 ton/m2
qadm = 40.78 / 3
qadm = 13.59 ton/m
Se divide entre 3 por el grado de seguridad.
2
Al final sólo se revisa si pasa la cimentación, debe de ser menor el ∑QFc / A < qadm
12.5 ton/m2 < 13.59 ton/m2
por lo tanto sí pasa el diseño de la
cimentación.
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MARTÍNEZ GARCÍA HUGO ARMANDO
ASENTAMIENTOS DIFERIDOS
6. ASENTAMIENTOS DIFERIDOS.
Df = 0.8 m
Desplantado a 0.80 m de profundidad.
Zapata de 2.0 x 2.0 m.
Zapata de 50 toneladas.
Z = 4.5 m
15 ton
10%
Gráfica de Fadum. Figura XVIII.
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MARTÍNEZ GARCÍA HUGO ARMANDO
ASENTAMIENTOS DIFERIDOS
Se utiliza la gráfica de Fadum. Anexo II-D. Página 31.
Área rectangular uniformemente cargada, mecánica de suelos tomo II
M=X/Z
Wo x w = √z
N=Y/Z
y/2
x/2
M = 1 / 4.5 = 0.22
Wo = 0.025 x 4 x 50 = 5 toneladas
= al 10 % de 50 toneladas.
N = 1 / 4.5 = 0.22
M = 1 / 2.25 = 0.44
Wo = 0.075 x 4 x 50 = 15 toneladas
N = 1 / 2.25 = 0.44
√nat = ɣ x h
√nat = ( 2.03 ton/m2 ) ( 3.05 m ) = 6.19 ton/m2 = 0.619 kg/cm2 =>> eo = 0.7364
√nat + edif = 6.19 + 15 ton = 21.19 ton/m2 = 2.119 kg/cm2 =>> eo = 0.7332
ΔH = [( ΔH ) / ( 1 + eo )] ( H )
ΔH = [( 0.7364 – 0.7332 ) / ( 1 + 0.7364 )] ( 4.5 ) = 0.0082 m = 0.82 cm
La curva de compresibilidad se encuentra en la página de este libro. Página 34.
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ASENTAMIENTOS DIFERIDOS
Df = 0.8 m
Desplantado a 0.80 m de profundidad.
Zapata de 2.0 x 2.0 m.
Zapata de 37 toneladas.
Z = 4.5 m
11.1 ton
10 %
Se utiliza la gráfica de Fadum. Anexo II-D. Página 31.
Área rectangular uniformemente cargada, mecánica de suelos tomo II
M = 1 / 2.25 = 0.44
Wo = 0.075 x 4 x 37 = 11.1 toneladas
N = 1 / 2.25 = 0.44
√nat = ɣ x h
√nat = ( 2.03 ton/m2 ) ( 3.05 m ) = 6.19 ton/m2 = 0.619 kg/cm2 =>> eo = 0.7364
√nat + edif = 6.19 + 11.1 ton = 17.29 ton/m2 = 1.729 kg/cm2 =>> eo = 0.7340
ΔH = [( ΔH ) / ( 1 + eo )] ( H )
ΔH = [( 0.7364 – 0.7340 ) / ( 1 + 0.7364 )] ( 4.5 ) = 0.0062 m = 0.62 cm
ΔHdiferencial = ( 0.0082 – 0.0062 ) / 9.00 m
ΔHdiferencial = 0.0002 < 0.002
por lo tanto sí pasa los asentamientos.
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ASENTAMIENTOS DIFERIDOS
Se divide siempre entre la distancia de:
Mayor diferencia de cargas.
Mayor distribución de cargas y distancias.
Curva de compresibilidad, Figura XIX.
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MÉTODO DE BRINCH-HANSEN
7. MÉTODO DE BRINCH-HANSEN.
A) PARÁMETROS DE RESISTENCIA.
C = qc/2;
q c = 2(5.7ton/m2) =
q c = 2C;
11.4ton/m2
qc = 11.4ton/m2 > 5ton/m2
por lo tanto no se modifica.
B) FORMA DE ZAPATA.
No aplica por estar definido del criterio.
2m
Sumatoria de cargas vivas y
muertas / área de la zapata.
∑QFc / A
50 T
2m
50 / 4 = 12.5 ton/m2
C=5.0 ton/m2
Nc = 5.14 , Nq = 1.00 , N ɣ = 0.00
Φ =0°
C) POSICION DEL NIVEL FREÁTICO.
No se encontró el nivel freático.
D) EXCENTRICIDAD.
El proyecto tuvo una excentricidad de ex=0 ; ex=0.10 m.
B’= B- 2eB
B’= 2-2(0.10) = 1.8m.
L’= L- 2eB
L’=2-2(0.00)= 0.00m.
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MARTÍNEZ GARCÍA HUGO ARMANDO
MÉTODO DE BRINCH-HANSEN
E) INCLINACIÓN DE CARGA.
Se aplica para los factores Nc. Nq y Nɣ.
F) CIMENTACIÓN EN TALUD.
Sólo para el factor Nc. Nq y Nɣ.
G) ESTRATIFICACIÓN.
Se aplica sólo cuando el segundo estrato en el que se va a desplantar es débil o
poco resistente.
La Fórmula de Brinch-hansen en la siguiente:
Qc=CNc(1+.02B/L)(1+0.35Df/B) + ɣ Df Nq (1+0.2B/L)(1+0.35Df/B)+0.5ɣBNɣ
(1+.04B/L)
C= 5 Ton/M2 , Nc= 5.14 , B= 0.8 , L= 2 , Df= 0.8 m. ɣ= 1.98 , Nq= 1.00 , N ɣ= 0.00
Qc=(5)(5.14)((1+0.2(1.8/2))((1+0.3(0.8/1.8))
+(1.98)(0.8)(1.0)((1+0.2(1.8/2))((1+0.35(0.8/1.8))
+(0.5)(1.98)(1.8)(0.00)((1+0.4(1.8/2))
Qc= 37.184 ton/m2
Qc adm= 12.39 ton/m2
.
Al final sólo se revisa si pasa la cimentación, debe de ser menor el ∑QFc / A < qadm
12.5 ton/m2 > 12.39 ton/m2
por lo tanto no pasa el diseño de la
cimentación por brinch-hansen.
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CONCLUSIONES
8. CONCLUSIONES

La cimentación propuesta cumple con lo establecido, como la capacidad
de carga y los asentamientos.

Construir la cimentación con concreto, puesto que no hay piedra braza en
esa zona.

Dar desnivel para evitar encharcamientos.
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RECOMENDACIONES
9. RECOMENDACIONES

Tenemos que explicar en el proyecto cual será el procedimiento
constructivo.

Manifestar cual es la capacidad de carga que resultó, y si es que es
adecuado.

Con qué cimentación se va a construir, en este caso serán zapatas
aisladas de 2m x 2m.

Recordar que cualquier cambio a las a las medidas que marca el proyecto,
se debe de notificar por escrito.

Se les recomienda a los próximos ingenieros que estén por salir, o apenas
los que entraron; que siempre “siempre” escuchen lo que les dicen sus
maestros, pues ellos ya tienen bastante experiencia y les ayudará mucho.
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MARTÍNEZ GARCÍA HUGO ARMANDO
BIBLIOGRAFÍA
10. BIBLIOGRAFÍA
 La ingeniería de los suelos en las vías terrestres, volumen II.
Autor: Rico, del Castillo.
Editorial: Limusa
Edición: 1999.
 Mecánica de suelos tomo 1 (Fundamentos de la mecánica de suelos).
Autor: Juárez Badillo, Rico Rodríguez.
Editorial: Limusa.
Edición: 2008.
 Mecánica de suelos tomo II (Teoría y Aplicación de la mecánica de suelos).
Autor: Juárez Badillo, Rico Rodríguez.
Editorial: Limusa.
Edición: 1983.
 La ingeniería de los suelo en las vías terrestres, volumen I.
Autor: Rico, del Castillo.
Editorial: Limusa
Edición: 2010.
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