MECÁNICA DE SUELOS Carrera Profesional de Ingeniería Civil

ESTUDIO DE CIMENTACIÓN DE LA TORRE DE PISA - ITALIA

CURSO:

MECÁNICA DE SUELOS

CÓDIGO DE CLASE:

8847

DOCENTE:

Ing. JOSÉ MIGUEL ÁNGEL VÁSQUEZ SEVILLANO

INTEGRANTES:

BECERRA GARCÍA, Cristhian CAVA TEJADA, Mayda FLORES TEJADA, Paul TOLEDO TASILLA, Flor

FECHA DE PRESENTACION:

Domingo 28 de agosto del 2016.

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CAPÍTULO I: LOCALIZACIÓN – HISTORIA - PROBLEMÁTICA

1. LOCALIZACIÓN:

La ciudad de Pisa en la región Italiana de toscana, más allá de ser conocida por

ser la tierra natal de Galileo Galilei, es famosa por la notable inclinación del

campanario de su catedral más conocida como la Torre de Pisa. El diseño

arquitectónico se le atribuye a Bonano Pisano.

Muchos consideran que construir una edificación es sólo cuestión de elegir el

terreno, escoger los materiales y la empresa constructora que llevará a cabo todo

el proyecto de obra. No obstante, hay un punto importante que no podemos obviar

previamente a construir una obra: realizar un estudio de suelos.

El estudio de suelos es el factor que nos permite conocer las características

físicas y geológicas del suelo, partiendo de la secuencia litológica, las capas que

lo conforman y su espesor, la profundidad del nivel de agua subterránea, la

capacidad de resistencia del suelo, o el hecho de que haya una roca. Así mismo,

nos permite conocer qué tipo de cimentación es más adecuado para cada tipo de

obra que se va a construir, o el establecimiento de las estructuras que va a ser

capaz de soportar.

Asimismo, el estudio de la mecánica de suelos es un documento suscrito por un

profesional que se encuentra acreditado y capacitado para la mecánica de suelos

que se encarga de determinar si la resistencia del terreno sobre el que se

levantan las edificaciones sirve de base según el tipo de cimentación que se va a

emplear.

Es por ello, que resulta imprescindible realizar un estudio de suelos para

posteriormente evitar los posibles problemas que puedan surgir durante el

proceso de construcción o en un futuro.

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Ubicación de la ciudad de pisa en Italia.

Fuente: internet

2. HISTORIA:Un gran ejemplo de lo indispensable que puede llegar a ser hacer un estudio de

suelos es la Torre de Pisa en Italia.

No se sabe muy bien quién fue el arquitecto que se encargó de la construcción,

no obstante se cree que fue Bonanno Pisano, quién en el siglo XII comenzó las

obras, concretamente en 1173.

El objetivo de la Torre de Pisa era que ésta fuese vertical pero las cosas no

surgieron según lo previsto. Tardaron 5 años en construir los 3 primeros pisos, y

al llegar a la 4ª planta la Torre ya se estaba inclinando.

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El motivo era que el suelo dónde se asienta la torre es muy poco estable, el

subsuelo es pantanoso y está conformado esencialmente por arena y arcillas,

materiales no muy compactos que tienden a moverse y deformarse.

A este problema se le suma que la parte de la torre que se encuentra enterrada,

esto es los cimientos, tienen tan sólo 3 metros de profundidad, lo que supone muy

poca fijación para tratarse de una torre de ni más ni menos 55 metros de altura y

casi 15 mil toneladas de peso.

Estos dos factores hicieron que la torre se alejase cada año más de la

perpendicular y acercándose cada vez más al suelo, hecho que podría provocar el

derrumbe, por lo que no hubo más remedio que parar la construcción y dejarla a

medias por largo tiempo.

La Torre de Pisa pertenece a la catedral de Pisa.

Fuente: internet

3. PROBLEMÁTICA:

La estructura de ocho pisos, de más de 55 metros de altura y unas 14500

toneladas de peso, distribuyen su cimentación en una zapata circular de 19.6

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metro de diámetro y 5.5 metros de profundidad máxima. El área de contacto es de

285.8 m² transmitiendo una presión media de 50.7 T/m².

El tipo de suelo, en el cual fue construida la torre, está compuesto por capas de

arcillas, limos y arenas; además, las zapatas y los cimientos no fueron los

adecuados, se tenía que cavar más y hacerlos más hondos; es por ello que la

estructura cedió.

Tipos de suelo, en el cual fue construida la Torre.

Fuente: internet

CAPÍTULO II: CONSTRUCCIÓN – ESTUDIO DE SUELOS1. CONSTRUCCION :

Su construcción comenzó el 9 de agosto de 1173 y empezó a inclinarse tan

pronto como se inició su edificación. Su altura es de 55.7 a 55.8 metros desde la

base, su peso se estima en 14 mil 700 toneladas y la inclinación de unos cuatro

grados la ha llevado a estar alrededor de cuatro metros desnivelada de la vertical.

Está considerada, junto a la catedral de la que forma parte, una de las joyas del

arte Románico, tanto que el gobierno del país italiano ha solicitado ayuda en

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diversas ocasiones para prevenir su derrumbe, eliminando 70 toneladas de tierra

de sus cimientos, reforzando las paredes para sellar el interior, colocando 630

toneladas de plomo en el lado norte a fin de contrarrestar el empuje de la torre,

intentando reforzar el subsuelo del lado hundido con la inyección de nitrógeno

líquido y removiendo rocas del subsuelo, para colocar barras de hierro en su

lugar; sin embargo, ninguna de ellas obtuvo el resultado esperado.

Finalmente en 1999, se logró estabilizar la torre mediante la remoción controlada

de parte del subsuelo en el lado norte y se hizo retroceder la torre hasta la

inclinación que había tenido en 1838. También se instaló un complejo sistema de

monitoreo que permite la medición milimétrica del comportamiento estructural de

la torre.

La peculiar torre no se construyó inclinada, sino que por culpa de la insuficiente

profundidad de sus cimientos comenzó a ceder.

Fuente: internet

2. ESTUDIO DE SUELOS:Estudios realizados en fechas posteriores a la construcción determinaron que

el terreno sobre el que se asienta la torre es un limo arenoso fuertemente preo

consolidado con muy baja plasticidad (IP = 13 %, resistencia no drenada de

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0,63 kg/cm²). Bajo este estrato se encuentra una arcilla llamada Pancone

seguida de un depósito de arena limosa. Las arcillas subsecuentes presentan

espesores de 12 m cada una. Después de 37 metros de profundidad aparecen

arenas inferiores de alta densidad. Sin embargo, se dice que las

características del suelo de cimentación de la Torre presentan una variación,

pues son ligeramente más compresibles en el sur que en el norte.

Estudio de suelos elaborados después que se construyó la torre.

Fuente: internet

Colocación de contrapesos en la base de la estructura para contrarrestar la inclinación.

Fuente: internet

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ESTUDIO DE CIMENTACIÓN DEL PALACIO DE BELLAS ARTES - MÉXICO

CAPÍTULO I: LOCALIZACIÓN – PROBLEMÁTICA

4. LOCALIZACIÓN:

El palacio de Bellas Artes fue inaugurado la noche del 29 de septiembre de 1934,

ubicado en el centro histórico de México, es la máxima casa de cultura del país,

considerando el teatro lírico más relevante de México, y el centro más importante

dedicado a las bellas artes en todas sus manifestaciones.

Bellas artes se popularizó en el siglo XVIII para referirse a las principales formas

de arte que se desarrollaban por el uso de la estética, la idealización de

la belleza y e Inaugurado bajo el nombre de Museo de Artes Plásticas, el 29 de

septiembre de 1934, fue el primer museo dedicado a la producción plástica y

también el origen indiscutible del sistema de museos de arte por ser el primer

museo de arte en México. Su construcción fue encargada por el presidente

mexicano Porfirio Díaz al final de su mandato, con motivo de la celebración

del Centenario del Inicio de la Independencia de México. Como institución,

depende del Instituto Nacional de Bellas Artes (INBA), del gobierno federal.

El Palacio de Bellas Artes fue principalmente construido con mármoles blancos en

el exterior, mármoles de colores en el interior, y sus cimientos fueron forjados a

base de concreto y acero.

La altura del Palacio de Bellas Artes es de 52 Metros hasta el espiral. E

escenario de su sala principal, a la cual le caben 2 mil 257 personas, mide 24

metros de largo.

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Vista del palacio de Bellas Artes de México.

Fuente: internet

5. PROBLEMÁTICA:La construcción del Teatro Nacional, actual Palacio Nacional de Bellas Artes, se

inició en 1904, se detuvo durante 12 años y reanudó en 1932, para ser

inaugurado dos años después. El diseño original de la cimentación fue del Ing.

Gonzalo Garita, pero despertó incertidumbres que justificaron la participación del

Ing. William H. Birkmire. La estructura empezó a sufrir asentamientos casi desde

el inicio de su construcción, Birkmire los trató de aminorar recomendando colocar

perimetralmente una tablestaca de acero, pero como su influencia fue

despreciable Adamo Boari decidió inyectar el subsuelo con morteros, afirmando

que se hacía en París y en Nueva York, lo que era incierto; de seguro supo que

era una práctica usual en la ciudad de México, quizá el primer caso de ese

ingenio fue en 1881 para corregir el comportamiento de la Estación del Ferrocarril

Mexicano, en Buenavista. La inyección del subsuelo se realizó en 5 etapas, sus

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resultados fueron confusamente interpretados y se juzgó como un trabajo sin

consecuencias, no se comprendió que continuó hundiéndose, pero que se logró la

uniformidad, lo que explica el buen comportamiento que ha tenido el Palacio.

La construcción de una cimentación deficiente ha sido causa de fallas en las

estructuras desde tiempos inmemoriales. Algunas de estas fallas han sido más

bien espectaculares que peligrosas, como se ha podido observar con el

hundimiento de varios metros del palacio de bellas artes en la ciudad de México,

cimentado en una base de concreto sobre las arcillas bentónicas de la zona del

fondo del lago Texcoco. Siendo estas arcillas altamente compresibles, se han ido

consolidando y el edificio se ha ido asentando paulatinamente. La cimentación por

superficie de este edificio fue completamente inadecuada para evitar los fuertes

asentamientos.

La velocidad del asentamiento de este edificio es de aproximadamente 3.8 cm por

año, mayor que la de las calles que lo circundan. El uso de pilotes de control

podría ser una buena solución para determinar el fuerte asentamiento.

Hundimiento de la estructura al momento de la construcción.

Fuente: internet

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CAPÍTULO II: CONSTRUCCIÓN – ESTUDIO DE SUELOS3. CONSTRUCCION :

El proyecto fue coordinado por la Secretaría de Comunicaciones y Obras

Públicas, y tuvo distintas fases de construcción. En la primera, de 1904 a 1912, se

realizaron los cimientos y el exterior del edificio. Boari siguió los parámetros del

“Nuevo Arte Decorativo Moderno”, conocido internacionalmente como art

nouveau. En la estructura del edificio utilizó acero y concreto, técnica que era

considerada novedosa; y revistió el esqueleto metálico de mármol. Las esculturas

de la fachada, todas en mármol de Carrara, representan a las bellas artes y

fueron encargadas a artistas extranjeros.

El plazo para concluir las obras era de cuatro años, sin embargo los trabajos no

se finalizaron debido a que las características del suelo no soportaron la

estructura del edificio y el presupuesto inicial fue excedido. Finalmente, con el

estallido de la Revolución en 1910, la construcción fue interrumpida. Los trabajos

se reanudaron en 1928, con el arquitecto mexicano Federico Mariscal como

director de obras. Esta segunda etapa se distinguió en el desplazamiento del

estilo art nouveau por el art déco y en el uso de materiales como ónix y mármol

para los acabados del vestíbulo e interiores. De 1932 a 1934, el ingeniero Alberto

J. Pani, entonces Secretario de Hacienda impulsó la última etapa de construcción.

Se transformó a manera que funcionara como foro nacional para las artes

escénicas y plásticas. Fue entonces cuando recibió el nombre de Palacio de

Bellas Artes. Finalmente, el 29 de septiembre de 1934 con el presidente Abelardo

Rodríguez en el gobierno, el Palacio de Bellas Artes se inauguró como un recinto

único en su género.

El hundimiento general de la zona del Palacio de Bellas Artes fue recopilado por el

Prof. Leonardo Zeevaert, que completado con datos de los Ingenieros Barocio y

Álvarez se pudo elaborar la gráfica de la Figura 7 (Zeevaert 1983, Barocio y Álvarez

1981), en la cual se observa que para 1980, la Alameda se había hundido 8.2 m y

por su parte el Palacio de Bellas Artes acumulaba 7.5 m. Es interesante recordar

que los Profesores Marsal y Mazari mediante la medición de las emersiones

diferenciales de los ademes del pozo profundo a 79.68 y 157.97 m de profundidad,

dedujeron el hundimiento regional en esa zona (Marsal y Mazari 1959). Ese pozo se

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perforó en la esquina sur poniente del Palacio, seguramente para proporcionar el

agua necesaria para la construcción.La construcción del palacio de Bellas Artes ha atravesado por innumerables peripecias durante un

largo periodo de treinta años que coinciden en la historia con una transformación radical de la

sociedad.

Fuente: internet

4. ESTUDIO DE SUELOS:La construcción de la Catedral de México sobre suelos extraordinariamente

blandos fue un reto formidable en 1573, año en que comienza la obra. Sus

creadores aprovecharon la experiencia que los aztecas habían obtenido con la

edificación del Templo Mayor en donde las etapas constructivas superpuestas

obedecían a la tradición mesoamericana de sobreponer pirámides nuevas sobre

las antiguas durante las fiestas del Fuego Nuevo pero también satisfacían la

necesidad práctica de sobreponer etapas constructivas a sus edificaciones con el

fin implícito de ocultar las deformaciones que se producían en ellas.

En 1906, fue concluida la estructura de acero, posteriormente fue recubierta por

concreto y los muros exteriores a su vez, fueron cubiertos por mármol blanco del

país. Este mármol también fue utilizado para el basamento del edificio. Mientras

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que el mármol utilizado para los elementos ornamentales y las columnas, es

proveniente de Carrara, Italia.

Concluida la estructura metálica, en 1907 se presentan los primeros indicios del

hundimiento del edificio, inclinándose primeramente hacia el suroeste, después

cambió su inclinación hacia el noroeste y desde entonces siguió inclinándose en

esa dirección. En 1910, con la construcción de los muros y la instalación de la

maquinaria del escenario, aumenta el peso del edificio, además en 1911,

movimientos sísmicos provocaron una aceleración en el hundimiento del Nuevo

Teatro. En 1921, alcanzó un hundimiento total con una cota de 1.80 [m].

Entre las posibles causas del hundimiento se encontraron:

o El terreno no contaba con la misma resistencia en todas sus partes, pues

antiguas construcciones lo habían comprimido irregularmente.

o El exceso de presión sobre la plataforma.

o Las fluctuaciones de agua localizadas en 1908.

o También se puede mencionar la exclusión del proyecto del Ing. Garita, hecho de

gran importancia en el hundimiento, ya que él siendo un competente experto en

cimentaciones de la Ciudad de México, no pudo concluir sus trabajos

Palacio de Bellas Artes, ciudad de México. El asentamiento diferencial de 2m

entre la calle y el edificio de la derecha hizo preciso construir una escalinata a la

que se iban añadiendo peldaños según progresaban los asentamientos. El

hundimiento general de esta parte de la ciudad es de 7 m.

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Figura .VI Vista de la cimentación del Nuevo Teatro Nacional, octubre de 1905

Fuente: internet

BIBLIOGRAFÍA:

http://apuntesingenierocivil.blogspot.pe/2012/11/proyecto-de-un-sistema- de-cimentacion.html

http://www.excelsior.com.mx/2013/01/20/880216 http://www.visitmexico.com/es/palacio-de-bellas-artes-en-mexico-df

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