Mecanica de suelos (entregada post dación) Parte I.pdf

8/19/2019 Mecanica de suelos (entregada post dación) Parte I.pdf

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ING. JUAN CARLOS ESTRADA ROMEROMECANICA DE SUELOS Y PROCEDIMIENTOS

GEOTECNICOS DE CONSTRUCCIONPRUEBA No. 6, COL. INDUSTRIAL, CP 07800 MÉXICO, D. F. TEL 55 77 56 30 FAX 57 81 57 73

E – MAIL [email protected]

ESTUDIO DE MECÁNICA DE

SUELOS PARA EL DESARROLLONAOS, EN UN PREDIO UBICADOEN LA AUTOPISTA TIJUANA – ENSENADA KM 24+812, COSTAESTE, DISTRITO I, BARRIO 2,MUNICIPIO ROSARITO, ESTADO

DE BAJA CALIFORNIA NORTE.

MECÁNICA DE SUELOS 2007-103 CENTRAL DE ARQUITECTURA


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I N D I C E

PAG.1. ANTECEDENTES 3

2. EXPLORACIÓN Y MUESTREO DEL SUBSUELO 4

3. PRUEBAS DE LABORATORIO 5

4. GEOLOGIA REGIONAL 6

5. CARACTERÍSTICAS ESTRATIGRÁFICAS Y FÍSICAS DEL SUBSUELO 7

6. ANÁLISIS DE CIMENTACIÓN 19

6.1 Determinación de la capacidad de carga de las zapatas y de la losa decimentación 206.2 Dimensionamiento de las zapatas 246.3 Estado limite de falla en condiciones estáticas 256.4 Estado limite de falla en condiciones dinámicas 256.5 Estado limite de servicio 266.6 Procedimiento constructivo para la excavación de las zapatas 296.7 Procedimiento constructivo para la excavación de las zapatas 30

7. CIMENTACIÓN DE LAS ALBERCAS 32

8. EMPUJE SOBRE LOS MUROS PERIMETRALES DEL SOTANO 34

9. MURO MARINO 35

10. PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO PARA LA EXCAVACION QUE ALOJARAEL SOTANO 36

11. MOVIMIENTO DE TIERRAS Y PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE LOSTERRAPLENES 37

12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 40

ANEXO I: MEMORIA DE CALCULO 51


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1. ANTECEDENTES.

Se proyecta la construcción del Desarrollo NAOS, en un predio ubicado en

la Autopista Tijuana – Ensenada km 24+812, Costa Este, Distrito I, Barrio 2,

Municipio Rosarito, Estado de Baja California Norte. La localización del sitio se

muestra en la figura 1.

El predio de interés presenta una superficie sensiblemente plana con un

desnivel del orden de 5.00 m entre la playa y la autopista, hacia el lado norte del

predio lo cruza un cauce de escurrimiento de aguas pluviales, con profundidad de

1.00 a 1.50 m, aproximadamente, respecto al nivel de la superficie del terreno. En

la figura 2 se presenta el levantamiento topográfico que incluye las curvas de

nivel de la superficie del terreno.

El proyecto arquitectónico contempla un conjunto constituido por tres torres

con dos sótanos, planta baja y 19 niveles, una mansión de dos niveles y tres

albercas. En las figuras 3 a 7 se presentan las plantas arquitectónicas de sótano

2, sótano 1, planta de acceso, segundo nivel, y planta tipo del tercer al 19º nivel,

respectivamente; en la figura 8 se presenta el corte transversal A-A’. En las

figuras 9 y 10 se presentan las plantas arquitectónicas del nivel inferior y del nivel

de acceso de la Mansión, respectivamente; y en las figuras 11 y 12 se presentan

los cortes arquitectónicos E-E’ y D-D’ de la mansión, ubicados como se indica en

la planta de la figura 9.

El estudio tiene por propósito en base a las características estratigráficas de

los depósitos del subsuelo, resultado de los sondeos de exploración y muestreo ydel subsuelo, realizados en el predio de interés, así como en las propiedades

mecánicas de los materiales determinadas mediante pruebas de campo y de

laboratorio, determinar las alternativas de cimentación que resulten más

adecuadas para las estructuras proyectadas, que incluirá la capacidad de carga


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admisible para diseño, la profundidad de desplante y su procedimiento

constructivo; establecer el procedimiento constructivo de la excavación que

alojará el sótano; y dar las recomendaciones de movimiento de tierras y

construcción de terraplenes, así como de los muros de contención que los

confinarán.

En este informe se describen los trabajos realizados, se reportan los

resultados obtenidos y se consignan las recomendaciones para el diseño y

construcción de las alternativas de cimentación que se juzgan más convenientes,

así como sus procedimientos constructivos correspondientes, el procedimiento

constructivo de la excavación que alojará el sótano, y las recomendaciones de

construcción de terraplenes.

2. EXPLORACIÓN Y MUESTREO DEL SUBSUELO.

Para determinar las características estratigráficas y físicas de los materiales

del subsuelo en el área que ocuparán las torres, se efectuaron cuatro sondeos de

tipo mixto, denominados SM-1, SM-2, SM-3 y SM-4 a 19.00, 20.00, 18.00 y 17.20

m de profundidad, respectivamente, combinando el muestreo en suelos

empleando la prueba de penetración estándar, mediante la que se obtienen

muestras representativas alteradas y se mide simultáneamente el índice de

resistencia a la penetración de los materiales atravesados y en la profundidad a la

que se encuentren fragmentos de roca o los depósitos de basalto se obtuvieron

núcleos de roca mediante el empleo de barril muestreador NQL, hincado a

rotación mediante el ataque de la roca con una broca de barril con incrustaciones

de diamante, que corta núcleos cilíndricos de roca.

La prueba de penetración estándar consiste en hincar 60 cm el penetrómetro

estándar de 3.50 cm de diámetro interior, por medio de golpes que le proporciona

un martinete de 63.50 kg que cae desde una altura de 76 cm; el índice de


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resistencia a la penetración de los materiales atravesados se mide contando el

número de golpes necesarios para avanzar los 30 cm intermedios.

La obtención de núcleos de roca se efectuó mediante el empleo de barril

muestreador NQL, hincado a rotación mediante el ataque de la roca con una

broca de barril, que corta núcleos cilíndricos de roca; la broca contiene en la

corona insertos de diamante en una matriz de carburo de tungsteno, y es enfriada

con agua inyectada a presión

La investigación de las características estratigráficas y físicas de los

depósitos superficiales del subsuelo en los sitios en los que se construirán el

pórtico y la casa de ventas, se realizó mediante la excavación de dos pozos a

cielo abierto, denominados PCA–1 y PCA-2, respectivamente, a 2.50 m de

profundidad, se inspeccionaron sus paredes determinando la estratigrafía

mediante la clasificación de los materiales con técnicas de campo y se midió in

situ la resistencia al esfuerzo cortante de los materiales mediante un

penetrómetro manual.

En el anexo fotográfico se presentan fotografías de los núcleos de roca

obtenidos mediante el empleo de barril muestreador NQL, y vistas panorámicas

del predio de interés.

3. PRUEBAS DE LABORATORIO.

Todas las muestras obtenidas se clasificaron en forma visual y al tacto, en

estado húmedo y seco mediante pruebas del Sistema Unificado de Clasificación

de Suelos (SUCS); se determino también su contenido natural de agua.

En todos las muestras obtenidas se realizaron límites de consistencia, y se

determino la variación granulométrica mediante el cribado de los materiales a


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través de una batería de mallas, los resultados de estás pruebas se muestran en

las figuras 13 a 91.

En los tramos en los que se obtuvieron núcleos de roca con barril

muestreador NQL se determino el porcentaje de recuperación y índice de calidad

de la roca (RQD).

Las pruebas de laboratorio se realizaron siguiendo las especificaciones

establecidas en el Manual de la A. S. T. M.

En las figuras 92 a 95 se presentan en forma gráfica los resultados de las

pruebas de laboratorio efectuadas en las muestras de los sondeos, incluyendo los

valores del índice de resistencia a la penetración estándar de los materiales

atravesados, del índice de calidad de la roca (RQD), y del porcentaje de

recuperación del muestreo con barril NQL, con broca de diamante.

En la figura 96 se muestran los perfiles estratigráficos y los resultados de las

pruebas de laboratorio, ejecutadas en las muestras obtenidas de los pozos a cielo

abierto.

4. GEOLOGIA REGIONAL.

La zona en la que se encuentra el predio de interés fisiográficamente queda

comprendida en la Provincia Península de Baja California. En la figura 97 se

presenta el plano topográfico regional en el que se indica la ubicación del predio

de interés.

Regionalmente el área de interés pertenece a la Formación Rosario Beach

del Mioceno la cual aflora en la zona costera entre San Diego y Ensenada,

cubriendo discordantemente a las rocas mas antiguas, esta constituida por


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derrames de basalto, eventualmente con intercalaciones de arenisca, brecha

arenosa, y conglomerados (Tm B-Ar); depositados en un ambiente fluvio-lacustre

y de plataforma marina somera, con vulcanismo situado al oeste de la línea de la

costa. En la figura 98 se presenta el plano geológico regional en el que se indica

la ubicación del predio de interés, y en la figura 99 se presenta un corte geológico

de la zona de interés.

Particularmente en el área que cubrirá la estructura de interés

superficialmente con espesor del orden de 2.00 m, aproximadamente, se

encuentran depósitos de tipo aluvial constituidos por arcilla poco arenosa, café

oscura, de consistencia firme a dura, con índice de resistencia a la penetración de

13 a 30 golpes; subyaciendo a los depósitos aluviales se encuentra un deposito

de roca basáltica que superficialmente se ha degradado completamente a un

suelo de tipo residual, disminuyendo la degradación con la profundidad, hasta una

profundidad variable de 7.00 a 15.00 m en la que la degradación prácticamente

desaparece, encontrándose la roca con un fracturamiento que disminuye con la

profundidad de intenso a medio.

5. CARACTERÍSTICAS ESTRATIGRÁFICAS Y FÍSICAS DEL SUBSUELO.

En general las características estratigráficas y físicas del subsuelo en el

predio de interés son las siguientes:

• Superficialmente con espesor del orden de 2.00 m, aproximadamente, se

encuentra arcilla poco arenosa, café oscura, con contenido de agua medio

de 20 a 25%, de consistencia firme a dura.

• A partir de 2.00 m de profundidad, con espesor variable de 3.00 a 3.50 m,

aproximadamente, se encuentra una capa de suelos residuales, debido a la

degradación total de la roca basáltica original, constituida por arcilla


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arenosa a poco arenosa con pocas gravas, con contenido de agua variable

de 10 a 35%, de consistencia muy dura, con índice de resistencia a la

penetración estándar de más de 50 golpes.

• Enseguida con espesor variable de 3.00 a 5.00 m, aproximadamente, se

encuentra basalto con un alto grado de alteración, constituyendo un

deposito de gravas y fragmentos de basalto empacados en arcilla arenosa,

café rojiza, de consistencia muy dura con índice de resistencia a la

penetración estándar de más de 50 golpes, con un porcentaje de

recuperación con barril muestreador NQL variable de 13 a 25%.

• A continuación con espesor variable de 2.00 a 5.00 m, se tiene basalto muy

fracturado, con un grado de alteración que varia con la profundidad de

medio a bajo, constituyendo un deposito de fragmentos de basalto

empacados en grava arenosa poco arcillosa, muy compacto, con índice de

resistencia a la penetración estándar de más de 50 golpes, con un

porcentaje de recuperación con barril muestreador NQL variable de 10 a

41%.

• Finalmente entre 10.00 y 20.00 m, máxima profundidad explorada, se tiene

basalto muy fracturado a medianamente fracturado, disminuyendo la

fracturacion con la profundidad, con un porcentaje de recuperación con

barril muestreador NQL variable de 12 a 100%.

La alteración y el fracturamiento del deposito de la roca basáltica es muy

variable en el área que cubrirá la estructura proyectada, tanto en sentido vertical

como horizontal dando lugar a una gran heterogeneidad de los materiales del

subsuelo, tanto en cuanto a la resistencia de los materiales como a su

compresibilidad, sobre todo en la profundidad en la que el deposito de roca se ha

degradado a materiales arcillosos con contenido de agua variable de 10 a 35% y


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porcentajes de arcilla variables de 30 a 75%, teniéndose que en los sitios en los

que se efectuaron los sondeos SM-1 y SM-2 la degradación alcanza

profundidades del orden de los 15.00 m, disminuyendo la degradación con la

profundidad, y por lo tanto disminuyendo el porcentaje de arcilla e

incrementadose el porcentaje de gravas y arenas; y en los sitios en los que se

efectuaron los sondeos SM-3 y SM-4, la degradación se reduce a profundidades

del orden de los 7.50 m.

Las características estratigráficas y físicas del subsuelo, en los sitios en los

que se efectuaron cada uno de los sondeos realizados presentan la siguiente

secuencia:

SONDEO MIXTO SM-1

Profundidad Descripción

(m)

0.00 – 2.00 Arcilla limosa poco arenosa, café grisáceo oscuro,

con contenido de agua de 20%, de consistencia

muy firme a dura, con índice de resistencia a la

penetración estándar de 23 a 36 golpes; con

variación granulométrica de 0% de gravas, 12 a

24% de arena y 76 a 88% de finos; con límite

líquido de 46 a 57% y plástico de 23 a 25%, del

grupo CL según el SUCS (Sistema Unificado de

Clasificación de suelos).

2.00 – 3.00 Gravas empacadas en arena poco arcillosa, café

clara, con contenido de agua de 12%, muy

compacta, con índice de resistencia a la

penetración estándar de más de 50 golpes; con

variación granulométrica de 60% de gravas, 27%


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de arena y 13% de finos; con límite líquido de 36%

y plástico de 26%, del grupo GW según el SUCS

(Sistema Unificado de Clasificación de suelos). con

resistencia al esfuerzo cortante de 45 ton/m2

medida in situ con un penetrómetro manual.

3.00 – 4.80 Arcilla arenosa poco limosa, café grisáceo oscuro,

con contenido de agua de 16 a 21%, con índice de

compresión de 0.08, de consistencia muy dura, con

índice de resistencia a la penetración estándar de

más de 50 golpes; con variación granulométrica de

0% de gravas, 12 a 24% de arena y 75 a 88% de

finos; con límite líquido de 34 a 39% y plástico de

16 a 20%, del grupo CL según el SUCS (Sistema

Unificado de Clasificación de suelos).

4.80 – 9.00 Arcilla arenosa con gravas y boleos, café grisáceo

oscuro, con contenido de agua de 18%, con índice

de compresión de 0.08, de consistencia muy dura,

con índice de resistencia a la penetración estándar

de más de 50 golpes; con porcentaje de

recuperación de 15%, con respecto a la longitud

muestreada con barril muestreador NQL; con índice

de calidad de la roca (RQD) de 0%,

correspondiente a un índice de calidad de la roca

muy mala.

9.00 – 11.30 Arena con gravas arcillosa, café claro y café

grisáceo oscuro, con contenido de agua de 20 a

24%, con índice de compresión de 0.14, de


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11

consistencia muy dura, con índice de resistencia a

la penetración estándar de más de 50 golpes; con

variación granulométrica de 31 a 52% de gravas,

30 a 47% de arena y 18 a 31% de finos; con límite


grupo GC según el SUCS (Sistema Unificado de


11.30 – 14.80 Gravas y boleos empacados en arena poco

arcillosa, café grisáceo oscuro, con contenido de

agua de 18%, con índice de compresión de 0.08,

muy compacto, con índice de resistencia a la


porcentaje de recuperación de 28%, con respecto a

la longitud muestreada con barril muestreador NQL;

con índice de calidad de la roca (RQD) de 0%,


muy mala.

14.80 – 19.00 Roca basáltica muy fracturada, gris oscuro; con





muy mala.

SONDEO MIXTO SM-2


(m)


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firme a muy firme, con índice de resistencia a la

penetración estándar de 13 a 25 golpes; con



líquido de 49% y plástico de 26%, del grupo CL

según el SUCS (Sistema Unificado de Clasificación

de suelos).

2.00 – 3.50 Gravas empacadas en arena arcillosa, café clara,

con contenido de agua de 10%, muy compacta, con



33% de gravas, 40% de arena y 20% de finos; con

límite líquido de 22% y plástico de 14%, del grupo

GW según el SUCS (Sistema Unificado de

Clasificación de suelos). con resistencia al esfuerzo

cortante de 45 ton/m2 medida in situ con un

penetrómetro manual.

3.50 – 5.50 Arcilla arenosa poco limosa, café grisáceo oscuro,

con contenido de agua de 10 a 17%, con índice de



más de 50 golpes; con variación granulométrica de0% de gravas, 27 a 33% de arena y 67 a 73% de

finos; del grupo CL según el SUCS (Sistema

Unificado de Clasificación de suelos).


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5.50 – 8.30 Arcilla arenosa con pocas gravas, café, con

contenido de agua de 18%, con índice de




10 a 23% de gravas, 52 a 58% de arena y 30 a

39% de finos; con límite líquido de 54 a 59% y

plástico de 19 a 22%, del grupo GW según el

SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de

suelos).

8.30 – 10.50 Arcilla arenosa con pocas gravas, café grisáceo

oscuro, con contenido de agua de 18 a 26%, con

índice de compresión de 0.14, de consistencia muy

dura, con índice de resistencia a la penetración

estándar de más de 50 golpes; con variación

granulométrica de 12 a 27% de gravas, 28 a 31 a



grupo SC según el SUCS (Sistema Unificado de


10.50 – 11.90 Gravas y boleos empacados en arena arcillosa,

café grisáceo oscuro; con índice de resistencia a la


porcentaje de recuperación de 67%, con respecto ala longitud muestreada con barril muestreador NQL;



mala.


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14

11.90 – 15.00 Arcilla arenosa con pocas gravas, café grisáceo

oscuro, con contenido de agua de 16 a 20%, con

índice de compresión de 0.08, de consistencia muy

dura, con índice de resistencia a la penetración

estándar de más de 50 golpes; con variación

granulométrica de 19 a 26% de gravas, 41 a 53%

de arena y 27 a 42% de finos; con límite líquido de

58% y plástico de 30%, del grupo SC según el


suelos).






muy mala.

SONDEO MIXTO SM-3


(m)



media a muy firme, con índice de resistencia a lapenetración estándar de 8 a 20 golpes; con





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grupo CL según el SUCS (Sistema Unificado de


2.00 – 3.50 Gravas empacadas en arena arcillosa, café clara,

con contenido de agua de 10%, muy compacta, con




límite líquido de 23% y plástico de 13%, del grupo

GW según el SUCS (Sistema Unificado de

Clasificación de suelos). Con resistencia al

esfuerzo cortante de 45 ton/m2 medida in situ con

un penetrómetro manual.

3.50 – 8.00 Arcil la arenosa con pocas gravas, café grisáceo

clara, con contenido de agua de 15 a 24%, con

índice de compresión de 0.03 a 0.18, de



variación granulométrica de 2 a 22% de gravas, 36

a 51% de arena y 30 a 70% de finos; del grupo SC


de suelos).

8.00 – 12.50 Gravas y boleos empacados en arena arcillosa,

café claro; con índice de resistencia a lapenetración estándar de más de 50 golpes; con





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muy mala.

12.50 – 15.50 Gravas y boleos empacados en arena poco

arcillosa, café claro; con índice de resistencia a la






muy mala.

15.00 – 20.00 Roca basáltica medianamente fracturada, gris

oscuro; con porcentaje de recuperación de 39%,

con respecto a la longitud muestreada con barril

muestreador NQL; con índice de calidad de la roca

(RQD) de 29%, correspondiente a un índice de

calidad de la roca mala.

SONDEO MIXTO SM-4


(m)



firme, con índice de resistencia a la penetraciónestándar de 13 a 15 golpes; con variación

granulométrica de 0% de gravas, 16 a 26% de

arena y 73 a 84% de finos; con límite líquido de

50% y plástico de 20 a 23%, del grupo CL según el


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suelos).

2.00 – 3.50 Arcillosa arenosa con gravas, café, con contenido

de agua de 8%, de consistencia muy dura, con




límite líquido de 27 a 34% y plástico de 17 a 19%,

del grupo GW según el SUCS (Sistema Unificado

de Clasificación de suelos). Con resistencia al

esfuerzo cortante de 45 ton/m2 medida in situ con

un penetrómetro manual.

3.50 – 7.00 Arcilla arenosa con pocas gravas, café rojizo y café

clara, con contenido de agua de 30 a 36%, con

índice de compresión de 022 a a 0.38, de



variación granulométrica de 0 a 23% de gravas, 28

a 36% de arena y 64 a 72% de finos; del grupo SC


de suelos).


porcentaje de recuperación de 37%, con respecto ala longitud muestreada con barril muestreador NQL;



muy mala.


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8.50 – 17.20 Roca basáltica medianamente fracturada, gris

oscuro; con porcentaje de recuperación de 80%,

con respecto a la longitud muestreada con barril

muestreador NQL; con índice de calidad de la roca

(RQD) de 33%, correspondiente a un índice de

calidad de la roca mala.

En la figura 100 se presenta un corte estratigráfico longitudinal al área

cubierta por las torres, según la línea que une los sondeos SM-1, SM-2, SM-3 y

SM-4, que incluye el nivel de la superficie del terreno, el nivel de piso terminado

del sótano 2, y el nivel de apoyo de las zapatas de la torre, considerando que se

desplanten a 2.0 m de profundidad, respecto al nivel de piso del sótano 2; así

como las características estratigráficas de los materiales del subsuelo.

Se midió el nivel freático en la perforación del sondeo SM-3 realizado,

encontrándose al nivel 7.00 m de profundidad, respecto al brocal del sondeo.

De acuerdo al Manual de Diseño por Sismo de la Comisión Federal de

Electricidad, el área de interés se encuentra en la provincia sísmica C, como se

observa en la figura 101, de acuerdo a las características geotectónicas de la

Republica Mexicana, y considerando las características estratigráficas de los

depósitos del subsuelo en el predio de interés, al nivel al que se desplantarán las

estructuras, correspondientes a una zona con suelos tipo I, es decir suelos firmes,

el coeficiente sísmico para el diseño estructural de estructuras del grupo B es de

0.36. Dada la importancia de la estructura proyectada, se recomienda realizar unestudio para la evaluación del espectro de diseño sísmico de sitio, que considere

la interacción suelo – estructura.

Considerando las características de rigidez de la cimentación que más


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19

adelante se define para las torres, la deformabilidad de los materiales del

subsuelo y la presión de contacto aplicada a los materiales de apoyo por la

cimentación, el módulo de reacción del suelo deberá considerarse de 4.00 kg/cm3.

6. ANALISIS DE CIMENTACION.

Considerando las características arquitectónicas y estructurales de las

torres proyectadas, además de las características estratigráficas y físicas del

subsuelo antes descritas, en particular la existencia a partir de 2.00 m de

profundidad, de un deposito basáltico en el que la alteración y el fracturamiento

de la roca basáltica es muy variable en el área que cubrirá la estructura

proyectada, tanto en sentido vertical como horizontal dando lugar a una gran

heterogeneidad de los materiales del subsuelo, tanto en cuanto a la resistencia de

los materiales como a su compresibilidad, sobre todo en la profundidad en la que

el deposito de roca se ha degradado a materiales arcillosos con contenido de

agua variable de 10 a 35% y porcentajes de arcilla variables de 30 a 75%,

teniéndose que en los sitios en los que se efectuaron los sondeos SM-1 y SM-2 la

degradación alcanza profundidades del orden de los 15.00 m, disminuyendo la

degradación con la profundidad, y por lo tanto disminuyendo el porcentaje de

arcilla e incrementadose el porcentaje de gravas y arenas; y en los sitios en los

que se efectuaron los sondeos SM-3 y SM-4, la degradación se reduce a

profundidades del orden de los 7.50 m. Considerando las condiciones anteriores

se juzga que la cimentación más adecuada para las estructuras proyectadas será

mediante será mediante zapatas corridas para los muros de carga diseñadas para

una capacidad de carga admisible variable de 121 a 158 ton/m2, como se indica

en las gráficas de la figura 102, en la que se presenta la capacidad de cargaadmisible en función del ancho de las zapatas, y de su profundidad de desplante;

y zapatas cuadradas para las columnas diseñadas para una capacidad de carga

admisible variable de 142.5 a 162 ton/m2, como se indica en las gráficas de la

figura 103, en la que se presenta la capacidad de carga admisible en función del


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ancho de las zapatas y de su profundidad de desplante. En caso que el diseño de

las zapatas con las capacidades de carga antes indicadas, de por resultado

zapatas corridas con anchos menores de 0.6 m, ó zapatas cuadradas menores de

1 m de lado, deberá reducirse la capacidad de carga admisible a valores que den

por resultado zapatas con dimensiones adecuadas.

Para la caseta de acceso, colindante con la carretera, zapatas cuadradas

diseñadas para una capacidad de carga admisible de 20.00 ton/m2, y zapatas

corridas diseñadas para una capacidad de carga admisible de 15.00 ton/m2, en

ambos casos desplantadas a 0.80 m de profundidad, respecto al nivel de piso,

sobre la arcilla arenosa café oscura, de consistencia muy firme, existente a esa

profundidad. Y para el pórtico de acceso, zapatas corridas diseñadas para una

capacidad de carga admisible de 40.00 ton/m2, desplantadas a 2.80 m de

profundidad, respecto al nivel de piso en el área de acceso, sobre la arena

arcillosa con gravas, café clara, con contenido de agua de 10%, de consistencia

muy dura, existente a esa profundidad en el área que ocupa el pórtico.

A continuación se presentan los resultados de los análisis efectuados para

las alternativas de cimentación propuestas.

6.1.Determinación de la capacidad de carga de las zapatas

La capacidad de carga se determinó considerando que los materiales

afectados por la superficie potencial de falla son suelos cohesivo-friccionantes, y

aplicando el criterio de Meyerhof dado por la siguiente expresión1:

Ca = {c Nc + P'v (Nq - 1) + 0.5 γ B Nγ} FR + Pv

1 Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Cimentaciones. GacetaOficial del Departamento del D. F., Décima Cuarta Época Tomo II No. 103 BIS, México, D. F. 6 deoctubre de 2004.


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Donde:

Ca: Capacidad de carga admisible del suelo de apoyo de la cimentación, en

ton/m2

c: Cohesión del material de apoyo, en ton/m2.

Nc: Coeficiente de capacidad de carga, adimensional y dado por:

Nc = 5.14 (1 + 0.25 Df/B + 0.25 B/L)

En la cual:

Df: Profundidad de desplante la cimentación en m.

B: Ancho del cimiento, en m.

L: Largo del cimiento, en m.

P'v: Presión vertical efectiva a la profundidad de desplante, en ton/m2.

Nq: Coeficiente de capacidad de carga, adimensional y dado por

Nq = e π tan φ tan2 (45º + φ / 2)

Siendo:

φ : Ángulo de fricción interna del suelo de apoyo, en grados.

Nq: Se multiplica por {1+ tan φ} en el caso de zapatas cuadradas, y por

{1+ (B / L) tan φ}, para el caso de cimientos rectangulares.


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γ: Peso volumétrico del suelo, abajo del nivel desplante, en ton/m3.

Nγ: Coeficiente de capacidad de carga adimensional y dado por:

N γ = 2 (Nq + 1) tan φ

Nγ: Se multiplica por 0.60 en el caso de zapatas cuadradas y por 1.00 -

0.40 (B/L) para cimientos rectangulares.

FR: Factor de resistencia, adimensional e igual a 0.35 para las zapatas.

Pv: Presión vertical total a la profundidad de desplante de la cimentación.

Los materiales que se tendrán al nivel del desplante recomendado para las

zapatas de la torre, en sus condiciones menos favorables, corresponden a un

depósito basáltico degradado a arcilla arenosa poco limosa con gravas y

fragmentos de basalto, café grisáceo oscuro, con contenido de agua de 15 a 20%,

con índice de compresión de 0.08 a 0.30, de consistencia muy dura, con índice deresistencia a la penetración estándar del orden de 80 golpes para que el

penetrometro estándar avance 30 cm en estos materiales; a los que se les

considero una cohesión de 50.00 ton/m2 y un ángulo de fricción interna de 26º,

determinados en función de la correlación de estos parámetros con el índice de

resistencia a la penetración estándar, y con las propiedades índice de los

materiales de apoyo; en base a los que se obtuvo que para muros de carga se

emplearán zapatas corridas diseñadas para una capacidad de carga admisible

variable de 121 a 158 ton/m2, como se indica en la gráfica de la figura 102, en la

que se presenta la capacidad de carga admisible en función del ancho de las

zapatas, y de su profundidad de desplante; y zapatas cuadradas para las

columnas diseñadas para una capacidad de carga admisible variable de 142.5 a

162 ton/m2, como se indica en las gráficas de la figura 103, en la que se presenta


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la capacidad de carga admisible en función del ancho de las zapatas y de su

profundidad de desplante. En el caso de las zapatas para los sótanos colindantes

a las torres, para la mansión y para el pórtico de acceso, para tener dimensiones

de zapatas adecuadas, la capacidad de carga admisible para diseño, deberá

limitarse a 45.00 ton/m2 para zapatas cuadradas y a 35.00 ton/m2 para zapatas

corridas, o a un valor menor si la descarga del elemento estructural

correspondiente da por resultado zapatas cuadradas con ancho menor de 1.00 m,

o zapatas corridas con ancho menor de 0.60 m.


zapatas de la caseta de acceso, corresponden a una arcilla arenosa café oscura,

de consistencia muy firme, a los que se les considero una cohesión de 8.00

ton/m2 y un ángulo de fricción interna de 15º, determinados en función de la

determinación en sitio de la resistencia al esfuerzo cortante con un penetrómetro

manual, con la correlación de estos parámetros con el índice de resistencia a la

penetración estándar, y con las propiedades índice de los materiales; en base a

los que se obtuvo que para muros de carga se emplearán zapatas corridas

diseñadas para una capacidad de carga admisible variable de 19.00 a 25.00

ton/m2, como se indica en las gráficas de la figura 104, en la que se presenta la

capacidad de carga admisible en función del ancho de las zapatas, y de su

profundidad de desplante; y zapatas cuadradas para las columnas diseñadas

para una capacidad de carga admisible variable de 23.00 a 36.00 ton/m2, como se

indica en las gráficas de la figura 105, en la que se presenta la capacidad de

carga admisible en función del ancho de las zapatas y de su profundidad de

desplante. Para tener dimensiones de zapatas adecuadas, la capacidad de carga

admisible para diseño, deberá limitarse a 20.00 ton/m2 para zapatas cuadradas ya 15.00 ton/m2 para zapatas corridas, o a un valor menor si la descarga del

elemento estructural correspondiente da por resultado zapatas cuadradas con

ancho menor de 1.00 m, o zapatas corridas con ancho menor de 0.60 m.


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6.2.Dimensionamiento de las zapatas.

Para el dimensionamiento de las zapatas se deberá considerar que el

Reglamento de Construcciones indica tomar la carga que resulte mayor de las

siguientes condiciones:

• Condiciones estáticas, que considera la combinación de cargas

permanentes más carga viva con intensidad máxima más el peso de la

cimentación, afectadas de un factor de carga de 1.40.

• Condiciones dinámicas, que considera la combinación de cargas

permanentes más carga viva con intensidad instantánea y acción

accidental más crítica (incremento de carga provocada por el momento de

volteo debido al sismo) más el peso de la cimentación, afectadas por un

factor de carga de 1.10.

En el caso de la combinación de cargas (en particular las que incluyan

solicitaciones sísmicas) que den lugar a excentricidades actuando a una distancia

“e” del eje centroidal del cimiento el ancho efectivo de éste, deberá considerarse

igual a:

B’ = B - 2e.

Donde:

B’: Ancho reducido, en m.

B: Ancho de la zapata, en m.

e: Excentricidad con respecto al centroide del área de cimentación.


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6.3.Estado límite de falla en condiciones estáticas.

Considerando la combinación de cargas permanentes y cargas vivas con

intensidad máxima, más el peso de la cimentación, afectadas por un factor de

carga de 1.4, una vez dimensionadas las cimentaciones deberá verificarse que la

desigualdad siguiente se satisfaga:

(Q FC / A) < R FR

Donde:

Q: Suma de las acciones verticales a tomar en cuenta en la combinación

considerada en ton.

FC: Factor de carga, adimensional e igual a 1.40.

A: Área de apoyo de la cimentación, en m2.

R: Capacidad de carga de los materiales que subyacen a la zapata de

cimentación.

FR: Factor de resistencia, igual a 0.35.

6.4.Estado límite de falla en condiciones dinámicas.

Considerando la combinación de cargas permanentes y cargas vivas con

intensidad instantánea y acción accidental más critica (sismo), más el peso de lacimentación, afectadas por un factor de carga de 1.10 una vez dimensionadas las

cimentaciones deberá comprobarse que la desigualdad siguiente se satisfaga:

(Q FC / A) < R FR


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Donde:

FC: Factor de carga, que para este caso es igual a 1.10.

R: Capacidad de carga de los materiales que subyacen a la zapata de

cimentación.

FR: Factor de resistencia igual a 0.35.

6.5.Estado límite de servicio.

Las zapatas sufrirán asentamientos predominantemente elásticos cuando

estas se encuentren en la zona en la que las características estratigráficas del

subsuelo correspondan a las determinadas por los sondeos SM-3 y SM-4, en la

que los materiales de apoyo de las zapatas son preponderantemente granulares;

y presentarán asentamientos predominantemente plásticos por consolidación de

los materiales arcillosos, en la zona en la que las características estratigráficas

del subsuelo correspondan a las determinadas por los sondeos SM-1 y SM-2, en

donde los materiales presentan contenidos importantes de arcilla.

6.5.1 Asentamientos elásticos de zapatas.

Para la evaluación de los asentamientos elásticos que presentarán las

zapatas que se encuentren en la zona en la que las características estratigráficas


la que los materiales de apoyo de las zapatas son preponderantementegranulares, considerando un factor de carga de 1, y aplicando el criterio de

Steinbrenner y los módulos de elasticidad obtenidos de correlacionar estos con

las propiedades índice de los materiales de apoyo


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Según dicho criterio, el desplazamiento vertical bajo la esquina de un área

rectangular descargada, colocada en la superficie de una capa de espesor D, está

dada por:

q BHD = ----- [(1- µ2) F1 + (1 - µ - 2 µ2) F2]

EDonde:

q: Descarga uniformemente repartida superficialmente, provocada con

la excavación, en ton/m2.

B: Ancho del área descargada, en m.

F1 y F2: Coeficientes adimensionales, que dependen de la relación

Z/L y L/B.

D: Espesor del estrato considerado, en m.

L: Longitud del área descargada

E: Módulo de elasticidad del suelo bajo la zona de excavación, en

ton/m2.

µ: Relación de Poisson, adimensional.

Que para un sistema de capas o estratos queda la siguiente expresión:

H = HD1 (E1, µ1) + [HD2 (E2, µ2) - HD1 (E2, µ 2)] + ..... + [HDn (En, µn) -

HDn-1 (En, µn)]


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Los módulos de elasticidad y relación de Poisson considerados se enlistan a

continuación:

Profundidad Módulo de elasticidad Relación de Poisson

(m) (ton/m2)

9.50 – 11.50 4,000 0.35

11.50 – 19.50 15,000 0.35

Se obtuvieron asentamientos de tipo elástico de 5.07, 6.35, y 6.84 cm, para

zapatas cuadradas de 3.0, 4.0 y 5.0 m de lado, los cuales resultan admisibles.

6.5.2 Asentamientos plásticos de zapatas.

Se estimaron los asentamientos de tipo plástico que sufrirán las zapatas que

se encuentren en la zona en la que las características estratigráficas del subsuelo

correspondan a las determinadas por los sondeos SM-1 y SM-2, en donde los

materiales corresponden a gravas y fragmentos de basalto empacados en arcilla,

tomando en cuenta que transmitirán un incremento de presión a los materiales del

subsuelo considerando un factor de carga de 1, actuando a partir del nivel de

desplante de la cimentación.

Los asentamientos se calcularon empleando un programa de computadora,

el cual determina la distribución de esfuerzos en el subsuelo debidas al

incremento de presión neta, según la teoría de Boussinesq y en base a éstos, los

asentamientos tomando en cuenta las presiones efectivas actuales del subsuelo y

las curvas de compresibilidad de los estratos arcillosos afectados por la

sobrecarga aplicada.

Se obtuvieron asentamientos de tipo plástico de 7.7, 8.4, y 9.8 cm, para


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zapatas cuadradas de 3.0, 4.0 y 5.0 m de lado, los cuales resultan admisibles,

observándose que son del mismo orden que los asentamientos elásticos,

determinados para las zapatas que se encontrarán en la zona en la que los

materiales de apoyo son predominantemente granulares.

En el anexo se presentan las memorias de cálculo para la determinación de

la capacidad de carga de las zapatas, así como de sus asentamientos.

6.6.Estabilidad de taludes.

Considerando las características de los materiales del subsuelo en el sitio de

interés, para los taludes verticales de hasta 7.0 m de altura, de la excavación que

alojará el sótano, se verifico su estabilidad mediante el cumplimiento de la

desigualdad 2

γ H + FC q < Uq No c FR

Donde:

FC: Factor de carga, igual a 1.1.

γ: Peso volumétrico del material, igual a 1.80 ton/m3

H: Altura máxima de la excavación, igual a 7.0 m

q: Sobrecarga igual a 1.50 ton/m2.

Uq: Factor de reducción debido a la sobrecarga que depende de la

relación q / γ H, igual a 0.91

2 Jambu, N. “Stability Analysis of Slopes with Dimensionless Parameters”Prentice Hall, Harvard University Cambridge, Mass, Harvard Series No. 46 (1959).


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No: Número de estabilidad que depende del ángulo del talud, igual a

3.83.

c: Cohesión más baja en la altura de la excavación, igual a 6.00 ton/m2.

FR: Factor de reducción de resistencia, igual a 0.70.

Considerando un talud vertical de 7.5 m de altura se tiene:

γ H + FC q = 14.25 ton/m2 < Uq No c FR = 14.63 ton/m2

Por lo que los taludes verticales de 7.0 m de altura, de la excavación que

alojará el sótano tienen un factor de seguridad admisible con respecto a falla por

deslizamiento del talud.

6.7.Procedimiento constructivo para la excavación de las zapatas.

El procedimiento constructivo para las excavaciones que alojarán las

zapatas se indica a continuación.

a) Las excavaciones necesarias para alojar a las zapatas de cimentación se

podrán hacer con taludes verticales.

b) Todo el material producto de la excavación será retirado a donde lo

indique la dirección de obra, y no podrá utilizarse como material de

relleno mejorado.

c) Se revisará que al nivel de desplante propuesto para las zapatas se

encuentren los materiales resistentes recomendados para su apoyo.


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d) Una vez realizadas las cepas que alojarán las zapatas de cimentación, se

retiraran todos los materiales sueltos y se renivelará el fondo de la

excavación mediante una plantilla de concreto pobre, que a la vez proteja

al material de alteraciones por el tránsito de trabajadores.

e) Se procederá a colocar el armado y a colar la cimentación.

f) Una vez construida la cimentación se rellenarán las excavaciones

realizadas para alojar las zapatas de acuerdo al siguiente procedimiento.

• Para el relleno de las cepas podrán ser utilizados mezclas de gravas,

arenas y material fino que cumplan con las siguientes especificaciones:

Límite líquido 40% máx.

Indice plástico 20% máx.

Contracción lineal 8% máx.

Valor relativo de soporte (CBR) 10% mín.

Contenido de agua óptimo 25% máx.

Peso volumétrico seco máximo 1.30 ton/m3 mín.

• Los materiales con los que se realizará el relleno de las cepas, se

disgregarán hasta el grado de no presentar grumos o terrones y se

mezclarán hasta obtener una revoltura homogénea en su constitución y

granulometría.

• Los materiales ya mezclados y con el contenido de agua óptimo,

previamente determinado en el laboratorio, se colocarán en capas no

mayores de 23 cm de espesor en estado suelto, y se compactarán al 95%

de su peso volumétrico seco máximo según la prueba proctor estándar.


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• Se deberán efectuar pruebas de compactación en las capas compactadas,

para verificar el porcentaje de compactación alcanzado en la construcción.

• Se recomienda hacer una prueba consistente en una cala volumétrica, por

cada 5.00 m3 de material compactado.

• El proceso de compactación será controlado por el laboratorio de mecánica

de suelos, usando la expresión:

% de compactación = (γd sitio / γd máximo) x 100

7. CIMENTACIÓN DE LAS ALBERCAS.

Las albercas se cimentarán mediante su losa de fondo rigidizada mediante

un sistema de contratrabes reticulares, desplantadas sobre una plataforma de

suelo - cemento con espesor de 60 cm, que a su vez se apoyará sobre el

terraplén construido para alcanzar los niveles de proyecto arquitectónico.

A continuación se indica el procedimiento para la construcción y control de la

plataforma de suelo - cemento sobre los que se desplantarán las losas de

cimentación de las albercas, correspondientes a su losa de fondo:

a) Los materiales con los que se construirán las plataformas de suelo –

cemento deberán ser mezclas de gravas, arenas y finos importados debancos de préstamo que satisfagan las siguientes especificaciones.


Índice plástico 20% máx.



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Valor relativo de soporte (CBR) 15% mín.



Tamaño máximo de partícula 7.50 cm

Porcentaje de finos 50% máx.

b) Los materiales con los que se construirán las plataformas de suelo -

cemento, se disgregarán hasta el grado de no presentar grumos o terrones

y se mezclarán con un proporcionamiento de 50% del material del lugar, y

50% de arenas y finos importados de bancos de préstamo, hasta obtener

una revoltura homogénea en su constitución y granulometría. A los

materiales con los que se construirán las plataformas de suelo – cemento,

se les adicionará cemento en un porcentaje de 5%, en peso, (75 kg por

metro cúbico de material) mezclándolos hasta distribuir el cemento

uniformemente, de tal manera que el material presente un color y textura

uniforme, y previamente a su colocación se procederá a mezclarlo con su

contenido de agua óptimo + 2%.

c) Se procederá a colocar el suelo cemento, en el área que cubrirán las

plataformas en capas de 25 cm de espesor como máximo en estado suelto,

de tal manera que una vez compactas tengan 20 cm de espesor,

compactándolas al 95% de su peso volumétrico seco máximo, según la

prueba proctor estándar, empleando rodillo neumático o rodillo liso

vibratorio, ambos con peso mínimo de 12.00 ton.

d) Se deberán efectuar pruebas de compactación en las capas compactadas,para verificar el porcentaje de compactación alcanzado en la construcción.

Se recomienda hacer una prueba consistente en una cala volumétrica, por



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e) Para el control de compactación, se recomienda que desde las primeras

capas tendidas se desarrolle un terraplén de prueba, para definir el número

de pasadas óptimo con el equipo elegido.

El proceso de compactación será controlado por el laboratorio de mecánica


% de compactación = ( γd sitio / γd máximo ) x 100

requiriéndose como mínimo el 95% para las plataformas de suelo - cemento.

8. EMPUJE SOBRE LOS MUROS PERIMETRALES DEL SOTANO.

Tomando en cuenta las características estratigráficas y físicas de los

materiales del subsuelo, así como las del proyecto, la determinación de los

empujes a largo plazo sobre los muros perimetrales del sótano, se realizó

siguiendo las recomendaciones establecidas en el Manual de Diseño de Obras

Civiles de la Comisión Federal de Electricidad, bajo la condición de empuje de

suelo en reposo y considerando los siguientes efectos:

o La presión que ejerce la masa de suelo en condiciones de reposo, obtenida

como el producto acumulado del peso volumétrico total para profundidades

sobre el nivel freático, y bajo este, el peso volumétrico sumergido, por los

espesores en los que se considera el mismo valor, afectados por el

coeficiente de presión de tierras en reposo, considerado de 0.60.

o La acción de una sobrecarga uniformemente repartida de 1.50 kg/cm2,

actuando en un área contigua al muro, obteniéndose los esfuerzos

inducidos bajo un punto en la parte media lateral del área, afectada por el

coeficiente de presión de tierras en reposo.


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o Para tomar en cuenta las solicitaciones sísmicas, se determinó una

componente horizontal expresada como el producto del peso de la masa de

suelo potencialmente deslizante por un coeficiente sísmico de 0.36.

Una vez calculados los valores de los tres efectos, se superpusieron

obteniéndose la envolvente de empujes horizontales totales que deberán ser

considerados en el diseño o revisión de los muros. En la figura 106 se muestran

los valores obtenidos en forma gráfica, los que deberán ser considerados en el

diseño o revisión de los muros perimetrales.

9. MURO MARINO.

El muro de contención que formará parte de la alberca que colindará con la

playa, y que confinará el terraplén que se construirá en la zona del área

recreativa, será un muro de contención tipo marino con las características que se

presentan esquemáticamente en la figura 107, constituido por un muro de

concreto reforzado tipo cantiliver, cimentado por pilas de 6.00 m de longitud, y de

0.80 m de diámetro ubicadas en tres bolillo como se indica esquemáticamente en


Considerando las características arquitectónicas y estructurales del muro de

contención marino proyectado, además de las características estratigráficas y

físicas del subsuelo, en particular la existencia entre las cotas de – 5.00 y – 10.00

de arcilla arenosa con gravas, de consistencia muy dura, con índice de resistencia

a la penetración estándar de más de 50 golpes; se estableció que la cimentación

del muro marino que evite que este colapse por socavación de su base, en caso

de una marejada, podrá ser resuelta mediante pilas de sección constante, de 0.80

m de diámetro, apoyadas por su punta al nivel -12, respecto al nivel 0.00 de

proyecto arquitectónico, es decir, de 6.00 m de longitud, como se muestra


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esquemáticamente en el corte de la figura 107, en el que se indican los niveles de

proyecto arquitectónico, distribuidas a cada 8.00 m entre si como se indica

esquemáticamente en la planta de la figura108.

10. PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO PARA LA EXCAVACIÓN QUE

ALOJARÁ EL SÓTANO.

Los taludes que dejará la excavación que alojara los sótanos de la torre

central del conjunto que se construirá en una primera etapa, en los lados que no

serán colindantes con las torre de los extremos del conjunto que se construirán en

etapas posteriores, tendrán inicialmente una inclinación de 0.25: 1.00, (horizontal:

vertical) y serán interiores al área que cubrirán los sótanos, como se muestra en

la figura 109, realizándose la excavación de acuerdo al siguiente procedimiento.

1. Inicialmente la excavación se efectuará hasta el nivel de proyecto del piso

del sótano, correspondiente al nivel -6.40 m, respecto al nivel 0.00 de

proyecto arquitectónico, dejando en el perímetro de la excavación un talud

con inclinación 0.25 : 1.0 (horizontal : vertical), interiores al área que

cubrirán los sótanos, como se indica en la figura 109.

2. Una vez alcanzado el nivel -6.40 m, se excavará a talud vertical, recortando

el talud 0.25 : 1.0 en tramos alternados de 5 m de longitud, hasta el nivel al

que se encuentran materiales resistentes, correspondiente a una

profundidad del orden de 2.5 m, respecto a la corona del talud, como se

indica en la figura 109, procediendo inmediatamente a confinar el talud

vertical con un repellado de mortero de cemento de 3 cm de espesor,

aplicado sobre una malla 6x6-10/10 anclada al talud mediante varillas de

1.50 m de longitud, de 3/4“ de diámetro, con punta en uno de sus extremos,

y un doblez a 90º de 10 cm de longitud en el extremo que sujetará a la

malla, hincadas en una retícula de 1.00 m de lado.


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3. Una vez confinada la parte superior excavada a talud vertical, se excavará

a talud vertical la parte inferior del talud con inclinación 0.25 : 1.00 en

tramos alternados de 5.00 m hasta el nivel máximo de excavación,

protegiéndose la parte inferior del talud vertical con un repellado de

mortero de cemento de 2.50 cm de espesor, aplicado sobre una malla tipo

gallinero anclada al talud mediante varillas de 0.40 m de longitud, de 1/2“

de diámetro, con punta en uno de sus extremos, y un doblez a 90º de 5 cm

de longitud en el extremo que sujetará a la malla, hincadas en una retícula

de 1.00 m de lado.

4. Una vez alcanzado el nivel de piso del sótano se realizarán las

excavaciones que alojará las zapatas que constituirán la cimentación de la

torres, de acuerdo al procedimiento constructivo que se consigna en el

inciso 6.7.

Los taludes que dejará la excavación que alojara los sótanos de la torre

central del conjunto que se construirá en una primera etapa, en los lados que

serán colindantes con las torre de los extremos del conjunto que se construirán en

etapas posteriores, se excavarán en una sola etapa hasta la máxima profundidad

de excavación con una inclinación de 0.75: 1.00, (horizontal: vertical) y serán

exteriores al área que cubrirán los sótanos, como se muestra en la figura 109’,

protegiéndose de inmediato el talud con un repellado de mortero de cemento de

2.50 cm de espesor, aplicado sobre una malla tipo gallinero anclada al talud

mediante varillas de 0.40 m de longitud, de 1/2“ de diámetro, con punta en uno de

sus extremos, y un doblez a 90º de 5 cm de longitud en el extremo que sujetará ala malla, hincadas en una retícula de 1.5 m de lado.


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11. MOVIMIENTO DE TIERRAS Y PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE

LOS TERRAPLENES.

Para alcanzar los niveles de proyecto arquitectónico de las áreas recreativas

se tendrá un movimiento de tierras mediante cortes y terraplenes.

En la figura 8 se presentan los cortes transversales A-A’, ubicado como se

indica en la planta de la figura 5, que incluyen el nivel actual de la superficie del

terreno, los niveles de proyecto arquitectónico, que para alcanzarse en el área

recreativa requerirán de la construcción de terraplenes de hasta 5.00 m de

espesor, considerando que previamente a la construcción de los terraplenes,

deberá efectuarse un despalme de 1.00 m de espesor que retire los materiales

arcillosos superficiales con características de mayor expansibilidad.

Considerando los niveles actuales de la superficie del terreno definidos por

las curvas de nivel del levantamiento topográfico y los niveles de piso de proyecto

arquitectónico que se indican en el corte transversal A-A’, ubicado como se indica

en la planta de la figura 5, para alcanzar éstos en algunas zonas se efectuarán

cortes y en la zona recreativa será necesario la construcción de un terraplén, que

se desplantará sobre la arcilla arenosa a poco arenosa, café oscura, de

consistencia firme a dura, que se encuentra a partir de 1.00 m de profundidad,

respecto al nivel actual de la superficie actual del terreno, es decir, que deberán

retirarse completamente los materiales superficiales, que se encuentran entre la

superficie y 1.00 m de profundidad correspondientes a la capa de arcilla con

características de mayor expansibilidad.

A continuación se indica el procedimiento del movimiento de tierras para

alcanzar los niveles de proyecto y para la construcción y control de los

terraplenes:


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a) En el área en que se tendrá el sótano se efectuarán excavaciones para

alcanzar el nivel de piso del sótano y en el área recreativa para alcanzar

los niveles de proyecto arquitectónico se despalmará la superficie del

terreno en un espesor de 1.00 m, a fin de eliminar la capa de suelo

arcilloso con mayor potencial de expansividad; el material producto de

despalme se retirará del área.

b) Antes de la construcción de los terraplenes, se deberán preparar

superficies planas horizontales, escalonadas, a partir de las que se

construirán los terraplenes

c) Todas las referencias topográficas existentes en el lugar se respetarán

durante la construcción, tales como: alineamientos, niveles, señalamientos,

etc., reponiéndose en caso de que se dañen o alteren.

d) La construcción de los terraplenes se efectuará con una mezcla de gravas

arenas y finos que satisfaga las siguientes especificaciones, que

establecen las normas de la SCT para la construcción de terraplenes:


Índice plástico 20% máx.


Valor relativo de soporte estándar 15% mín.



Porcentaje de finos 50% máx.

e) Los materiales con los que se construirán los terraplenes, se disgregarán

hasta el grado de no presentar grumos o terrones y se mezclarán mediante


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una motoconformadora hasta obtener una revoltura homogénea en su

constitución y granulometría.

f ) Los materiales ya mezclados y con el contenido de agua óptimo,

previamente determinado en el laboratorio, se colocarán en capas no

mayores de 25 cm de espesor en estado suelto, y se compactarán al 95%

de su peso volumétrico seco máximo según la prueba proctor estándar,

empleando un rodillo vibratorio de 12.00 ton de peso.

g ) Se deberán efectuar pruebas de compactación en las capas compactadas,

para verificar el porcentaje de compactación alcanzado en la construcción.

Se recomienda hacer una prueba consistente en una cala volumétrica, por


h ) Para el control de compactación, se recomienda que desde las primeras

capas tendidas se desarrolle un terraplén de prueba, para definir el número

de pasadas óptimo con el equipo elegido.

El proceso de compactación será controlado por el laboratorio de mecánica


% de compactación = ( γd sitio / γ d máximo ) x 100

Requiriéndose como mínimo el 95% de compactación, respecto a su peso

volumétrico seco máximo, según la prueba proctor.

12.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

Se proyecta la construcción del Desarrollo NAOS, en un predio ubicado en

la Autopista Tijuana – Ensenada km 24+812, Costa Este, Distrito I, Barrio 2,


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Municipio Rosarito, Estado de Baja California Norte. La localización del sitio se

muestra en la figura 1.

El predio de interés presenta una superficie sensiblemente plana con un

desnivel del orden de 5.00 m entre la playa y la autopista, hacia el lado norte del

predio lo cruza un cauce de escurrimiento de aguas pluviales, con profundidad de

1.00 a 1.50 m, aproximadamente, respecto al nivel de la superficie del terreno. En

la figura 2 se presenta el levantamiento topográfico que incluye las curvas de

nivel de la superficie del terreno.

El proyecto arquitectónico contempla un conjunto constituido por tres torres

con dos sótanos, planta baja y 19 niveles, una mansión de dos niveles y tres

albercas. En las figuras 3 a 7 se presentan las plantas arquitectónicas de sótano

2, sótano 1, planta de acceso, segundo nivel, y planta tipo del tercer al 19º nivel,

respectivamente; en la figura 8 se presenta el corte transversal A-A’, ubicado

como se indica en la planta de la figura 5. En las figuras 9 y 10 se presentan las

plantas arquitectónicas del nivel inferior y del nivel de acceso de la Mansión,

respectivamente; y en las figuras 11 y 12 se presentan los cortes arquitectónicos

E-E’ y D-D’ de la mansión, ubicados como se indica en la planta de la figura 9.

El estudio tiene por propósito en base a las características estratigráficas de

los depósitos del subsuelo, resultado de los sondeos de exploración y muestreo y

del subsuelo, realizados en el predio de interés, así como en las propiedades

mecánicas de los materiales determinadas mediante pruebas de campo y de

laboratorio, determinar las alternativas de cimentación que resulten más

adecuadas para las estructuras proyectadas, que incluirá la capacidad de cargaadmisible para diseño, la profundidad de desplante y su procedimiento

constructivo; establecer el procedimiento constructivo de la excavación que

alojará el sótano; y dar las recomendaciones de movimiento de tierras y


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42

construcción de terraplenes, así como de los muros de contención que los

confinarán.

Regionalmente el área de interés pertenece a la Formación Rosario Beach

del Mioceno la cual aflora en la zona costera entre San Diego y Ensenada,

cubriendo discordantemente a las rocas mas antiguas, esta constituida por

derrames de basalto, eventualmente con intercalaciones de arenisca, brecha

arenosa, y conglomerados (Tm B-Ar); depositados en un ambiente fluvio-lacustre

y de plataforma marina somera, con vulcanismo situado al oeste de la línea de la

costa. En la figura 98 se presenta el plano geológico regional en el que se indica

la ubicación del predio de interés, y en la figura 99 se presenta un corte geológico

de la zona de interés.

Particularmente en el área que cubrirá la estructura de interés

superficialmente con espesor del orden de 2.00 m, aproximadamente, se

encuentran depósitos de tipo aluvial constituidos por arcilla poco arenosa, café

oscura, de consistencia firme a dura, con índice de resistencia a la penetración de

13 a 30 golpes; subyaciendo a los depósitos aluviales se encuentra un deposito

de roca basáltica que superficialmente se ha degradado completamente a un

suelo de tipo residual, disminuyendo la degradación con la profundidad, hasta una

profundidad variable de 7.00 a 15.00 m en la que la degradación prácticamente

desaparece, encontrándose la roca con un fracturamiento que disminuye con la

profundidad de intenso a medio.

En general las características estratigráficas y físicas del subsuelo en el

predio de interés son las siguientes:

• Superficialmente con espesor del orden de 2.00 m, aproximadamente, se

encuentra arcilla poco arenosa, café oscura, con contenido de agua medio

de 20 a 25%, de consistencia firme a dura.


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43

• A partir de 2.00 m de profundidad, con espesor variable de 3.00 a 3.50 m,

aproximadamente, se encuentra una capa de suelos residuales, debido a la

degradación total de la roca basáltica original, constituida por arcilla

arenosa a poco arenosa con pocas gravas, con contenido de agua variable

de 10 a 35%, de consistencia muy dura, con índice de resistencia a la

penetración estándar de más de 50 golpes.

• Enseguida con espesor variable de 3.00 a 5.00 m, aproximadamente, se

encuentra basalto con un alto grado de alteración, constituyendo un

deposito de gravas y fragmentos de basalto empacados en arcilla arenosa,

café rojiza, de consistencia muy dura con índice de resistencia a la

penetración estándar de más de 50 golpes, con un porcentaje de

recuperación con barril muestreador NQL variable de 13 a 25%.

• A continuación con espesor variable de 2.00 a 5.00 m, se tiene basalto muy

fracturado, con un grado de alteración que varia con la profundidad de

medio a bajo, constituyendo un deposito de fragmentos de basalto

empacados en grava arenosa poco arcillosa, muy compacto, con índice de

resistencia a la penetración estándar de más de 50 golpes, con un

porcentaje de recuperación con barril muestreador NQL variable de 10 a

41%.

• Finalmente entre 10.00 y 20.00 m, máxima profundidad explorada, se tiene

basalto muy fracturado a medianamente fracturado, disminuyendo la

fracturación con la profundidad, con un porcentaje de recuperación con

barril muestreador NQL variable de 12 a 100%.

La alteración y el fracturamiento del deposito de la roca basáltica es muy

variable en el área que cubrirá la estructura proyectada, tanto en sentido vertical


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44

como horizontal dando lugar a una gran heterogeneidad de los materiales del

subsuelo, tanto en cuanto a la resistencia de los materiales como a su

compresibilidad, sobre todo en la profundidad en la que el deposito de roca se ha

degradado a materiales arcillosos con contenido de agua variable de 10 a 35% y

porcentajes de arcilla variables de 30 a 75%, teniéndose que en los sitios en los

que se efectuaron los sondeos SM-1 y SM-2 la degradación alcanza

profundidades del orden de los 15.00 m, disminuyendo la degradación con la

profundidad, y por lo tanto disminuyendo el porcentaje de arcilla e

incrementadose el porcentaje de gravas y arenas; y en los sitios en los que se

efectuaron los sondeos SM-3 y SM-4, la degradación se reduce a profundidades

del orden de los 7.50 m.

En la figura 100 se presenta un corte estratigráfico longitudinal al área

cubierta por las torres, según la línea que une los sondeos SM-1, SM-2, SM-3 y

SM-4, que incluye el nivel de la superficie del terreno, el nivel de piso terminado

del sótano 2, y el nivel de apoyo de las zapatas de la torre, considerando que se

desplanten a 2.0 m de profundidad, respecto al nivel de piso del sótano 2; así

como las características estratigráficas de los materiales del subsuelo.

Se midió el nivel freático en la perforación del sondeo SM-3 realizado,

encontrándose al nivel 7.00 m de profundidad, respecto al brocal del sondeo.

De acuerdo al Manual de Diseño por Sismo de la Comisión Federal de

Electricidad, el área de interés se encuentra en la provincia sísmica C, como se

observa en la figura 101, de acuerdo a las características geotectónicas de la

Republica Mexicana, y considerando las características estratigráficas de losdepósitos del subsuelo en el predio de interés, al nivel al que se desplantarán las

estructuras, correspondientes a una zona con suelos tipo I, es decir suelos firmes,

el coeficiente sísmico para el diseño estructural de estructuras del grupo B es de

0.36. Dada la importancia de la estructura proyectada, se recomienda realizar un


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45

estudio para la evaluación del espectro de diseño sísmico de sitio, que considere

la interacción suelo – estructura.

Considerando las características de rigidez de la cimentación que más

adelante se define para las torres, la deformabilidad de los materiales del

subsuelo y la presión de contacto aplicada a los materiales de apoyo por la

cimentación, el módulo de reacción del suelo deberá considerarse de 4.00 kg/cm3.

Considerando las características arquitectónicas y estructurales de las

torres proyectadas, además de las características estratigráficas y físicas del

subsuelo antes descritas, en particular la existencia a partir de 2.00 m de

profundidad, de un deposito basáltico en el que la alteración y el fracturamiento

de la roca basáltica es muy variable en el área que cubrirá la estructura

proyectada, tanto en sentido vertical como horizontal dando lugar a una gran

heterogeneidad de los materiales del subsuelo, tanto en cuanto a la resistencia de

los materiales como a su compresibilidad, sobre todo en la profundidad en la que

el deposito de roca se ha degradado a materiales arcillosos con contenido de

agua variable de 10 a 35% y porcentajes de arcilla variables de 30 a 75%,

teniéndose que en los sitios en los que se efectuaron los sondeos SM-1 y SM-2 la

degradación alcanza profundidades del orden de los 15.00 m, disminuyendo la

degradación con la profundidad, y por lo tanto disminuyendo el porcentaje de

arcilla e incrementadose el porcentaje de gravas y arenas; y en los sitios en los

que se efectuaron los sondeos SM-3 y SM-4, la degradación se reduce a

profundidades del orden de los 7.50 m. Considerando las condiciones anteriores

se juzga que la cimentación más adecuada para las estructuras proyectadas será

mediante será mediante zapatas corridas para los muros de carga diseñadas parauna capacidad de carga admisible variable de 121 a 158 ton/m2, como se indica

en las gráficas de la figura 102, en la que se presenta la capacidad de carga

admisible en función del ancho de las zapatas, y de su profundidad de desplante;

y zapatas cuadradas para las columnas diseñadas para una capacidad de carga


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46

admisible variable de 142.5 a 162 ton/m2, como se indica en las gráficas de la

figura 103, en la que se presenta la capacidad de carga admisible en función del

ancho de las zapatas y de su profundidad de desplante. En caso que el diseño de

las zapatas con las capacidades de carga antes indicadas, de por resultado

zapatas corridas con anchos menores de 0.6 m, ó zapatas cuadradas menores de

1 m de lado, deberá reducirse la capacidad de carga admisible a valores que den

por resultado zapatas con dimensiones adecuadas.

Para la caseta de acceso, colindante con la carretera, zapatas cuadradas

diseñadas para una capacidad de carga admisible de 20.00 ton/m2, y zapatas

corridas diseñadas para una capacidad de carga admisible de 15.00 ton/m2, en

ambos casos desplantadas a 0.80 m de profundidad, respecto al nivel de piso,

sobre la arcilla arenosa café oscura, de consistencia muy firme, existente a esa

profundidad. Y para el pórtico de acceso, zapatas corridas diseñadas para una

capacidad de carga admisible de 40.00 ton/m2, desplantadas a 2.80 m de

profundidad, respecto al nivel de piso en el área de acceso, sobre la arena

arcillosa con gravas, café clara, con contenido de agua de 10%, de consistencia

muy dura, existente a esa profundidad en el área que ocupa el pórtico.


zapatas de la torre, en sus condiciones menos favorables, corresponden a un

depósito basáltico degradado a arcilla arenosa poco limosa con gravas y

fragmentos de basalto, café grisáceo oscuro, con contenido de agua de 15 a 20%,

con índice de compresión de 0.08 a 0.30, de consistencia muy dura, con índice de

resistencia a la penetración estándar del orden de 80 golpes para que el

penetrometro estándar avance 30 cm en estos materiales; a los que se lesconsidero una cohesión de 50.00 ton/m2 y un ángulo de fricción interna de 26º,

determinados en función de la correlación de estos parámetros con el índice de

resistencia a la penetración estándar, y con las propiedades índice de los

materiales de apoyo; en base a los que se obtuvo que para muros de carga se


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47

emplearán zapatas corridas diseñadas para una capacidad de carga admisible

variable de 121 a 152 ton/m2, como se indica en la gráfica de la figura 102, en la

que se presenta la capacidad de carga admisible en función del ancho de las

zapatas, y de su profundidad de desplante; y zapatas cuadradas para las

columnas diseñadas para una capacidad de carga admisible variable de 142.5 a

160 ton/m2, como se indica en las gráficas de la figura 103, en la que se presenta

la capacidad de carga admisible en función del ancho de las zapatas y de su

profundidad de desplante. En el caso de las zapatas para los sótanos colindantes

a las torres, para la mansión y para el pórtico de acceso, para tener dimensiones

de zapatas adecuadas, la capacidad de carga admisible para diseño, deberá

limitarse a 45.00 ton/m2 para zapatas cuadradas y a 35.00 ton/m2 para zapatas

corridas, o a un valor menor si la descarga del elemento estructural

correspondiente da por resultado zapatas cuadradas con ancho menor de 1.00 m,

o zapatas corridas con ancho menor de 0.60 m.


zapatas de la caseta de acceso, corresponden a una arcilla arenosa café oscura,

de consistencia muy firme, a los que se les considero una cohesión de 8.00

ton/m2 y un ángulo de fricción interna de 15º, determinados en función de la

determinación en sitio de la resistencia al esfuerzo cortante con un penetrómetro

manual, con la correlación de estos parámetros con el índice de resistencia a la

penetración estándar, y con las propiedades índice de los materiales; en base a

los que se obtuvo que para muros de carga se emplearán zapatas corridas

diseñadas para una capacidad de carga admisible variable de 19.00 a 25.00

ton/m2, como se indica en las gráficas de la figura 104, en la que se presenta la

capacidad de carga admisible en función del ancho de las zapatas, y de suprofundidad de desplante; y zapatas cuadradas para las columnas diseñadas

para una capacidad de carga admisible variable de 23.00 a 36.00 ton/m2, como se

indica en las gráficas de la figura 105, en la que se presenta la capacidad de

carga admisible en función del ancho de las zapatas y de su profundidad de


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48

desplante. Para tener dimensiones de zapatas adecuadas, la capacidad de carga

admisible para diseño, deberá limitarse a 20.00 ton/m2 para zapatas cuadradas y

a 15.00 ton/m2 para zapatas corridas, o a un valor menor si la descarga del

elemento estructural correspondiente da por resultado zapatas cuadradas con

ancho menor de 1.00 m, o zapatas corridas con ancho menor de 0.60 m.

Las zapatas sufrirán asentamientos predominantemente elásticos cuando

estas se encuentren en la zona en la que las características estratigráficas del

subsuelo correspondan a las determinadas por los sondeos SM-3 y SM-4, en la

que los materiales de apoyo de las zapatas son preponderantemente granulares;

y presentarán asentamientos predominantemente plásticos por consolidación de

los materiales arcillosos, en la zona en la que las características estratigráficas


donde los materiales presentan contenidos importantes de arcilla.

Para la evaluación de los asentamientos elásticos que presentarán las

zapatas que se encuentren en la zona en la que las características estratigráficas


la que los materiales de apoyo de las zapatas son preponderantemente

granulares, considerando un factor de carga de 1, se aplico el criterio de

Steinbrenner y los módulos de elasticidad obtenidos de correlacionar estos con

las propiedades índice de los materiales de apoyo

Se obtuvieron asentamientos de tipo elástico de 5.07, 6.35, y 6.84 cm, para

zapatas cuadradas de 3.0, 4.0 y 5.0 m de lado, los cuales resultan admisibles.

Se estimaron los asentamientos de tipo plástico que sufrirán las zapatas que

se encuentren en la zona en la que las características estratigráficas del subsuelo

correspondan a las determinadas por los sondeos SM-1 y SM-2, en donde los

materiales corresponden a gravas y fragmentos de basalto empacados en arcilla,


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49

tomando en cuenta que transmitirán un incremento de presión a los materiales del

subsuelo considerando un factor de carga de 1, actuando a partir del nivel de

desplante de la cimentación.

Los asentamientos se calcularon empleando un programa de computadora,

el cual determina la distribución de esfuerzos en el subsuelo debidas al

incremento de presión neta, según la teoría de Boussinesq y en base a éstos, los

asentamientos tomando en cuenta las presiones efectivas actuales del subsuelo y

las curvas de compresibilidad de los estratos arcillosos afectados por la

sobrecarga aplicada.

Se obtuvieron asentamientos de tipo plástico de 7.7, 8.4, y 9.8 cm, para

zapatas cuadradas de 3.0, 4.0 y 5.0 m de lado, los cuales resultan admisibles,

observándose que son del mismo orden que los asentamientos elásticos,

determinados para las zapatas que se encontrarán en la zona en la que los

materiales de apoyo son predominantemente granulares.

En el anexo se presentan las memorias de cálculo para la determinación de

la capacidad de carga de las zapatas, así como de sus asentamientos.

En el inciso 6.6 se presenta el procedimiento constructivo para la excavación

de las zapatas.

Las albercas se cimentarán mediante su losa de fondo rigidizada mediante

un sistema de contratrabes reticulares, desplantadas sobre una plataforma de

suelo - cemento con espesor de 60 cm, que a su vez se apoyará sobre el

terraplén construido para alcanzar los niveles de proyecto arquitectónico.

La envolvente de empujes horizontales totales que deberán ser

considerados en el diseño o revisión de los muros perimetrales de los sótanos se

presentan en la figura 106.


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50

El muro de contención que formará parte de la alberca que colindará con la

playa, y que confinará el terraplén que se construirá en la zona del área

recreativa, será un muro de contención tipo marino con las características que se

presentan esquemáticamente en la figura 107, constituido por un muro de

concreto reforzado tipo cantiliver, cimentado por pilas de 6.00 m de longitud, y de

0.80 m de diámetro ubicadas en tres bolillo como se indica esquemáticamente en


En el capitulo 10 se presenta el procedimiento constructivo para la

excavación que alojará los sótanos.

En el capitulo 11 se presentan las recomendaciones de movimiento de

tierras y procedimiento constructivo de los terraplenes.

MAYO 16 DE 2008


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MECANICADESUELOSYPROCEDIMEINTOSGEOTECNICOSDECONSTRUCCION

M E M O R I A D E C A L C U L O

c =

5 0 . 0 0

t o n / m ²

c =

5 0 . 0 0

t o n / m ²

c =

5 0 . 0 0

t o n / m ²

γ =

1 . 8 0

t o n / m ³

γ =

1

. 8 0

t o n / m ³

γ =

1 . 8 0

t o n / m ³

Φ =

2 6 . 0 0

º

Φ =

2 6 . 0 0

º

Φ =

2 6 . 0 0

º

F R =

0 . 3

5

F R =

0

. 3 5

F R =

0 . 3

5

π =

3 . 1

4

π =

3

. 1 4

π =

3 . 1

4

t a n Φ =

0 . 4

8 7 7

t a n Φ =

0 . 4 8 7 7

t a n Φ

=

0 . 4

8 7 7

P

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