Sociedad Mexicana de

Ingeniera Geotcnica, A.C.

XXVI Reunin Nacional de Mecnica de Suelos

e Ingeniera Geotcnica Noviembre 14 a 16, 2012 Cancn, Quintana Roo

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERA GEOTCNICA A.C.

Complejo de oficinas y comercio diseado con una cimentacin mixta integrada por zapatas y pilas

Complex of offices and trade designed with a mixed foundation consisting of footings and piles

Alberto CUEVAS1, Roberto NOYOLA

2 y Enrique TAMEZ

3

1Director Tcnico, Ingenieros Cuevas Asociados S.C.

2Ingeniero de Proyecto, Ingenieros Cuevas Asociados S.C.

3Ingeniero Consultor

RESUMEN: Se describe brevemente el proyecto arquitectnico del complejo, as como las caractersticas geotcnicas

del sitio; con esta informacin se establecen las razones para definir una cimentacin mixta combinando zapatas y pilas,

desplantadas a 2.0 y 30 m de profundidad, medidos desde el fondo de la excavacin. Se precisa que la determinacin

del nmero de pilas se utiliz la capacidad de carga por friccin, de tal forma de limitar los asentamientos que se

inducirn en la masa de suelo, para garantizar que los movimientos verticales resulten por debajo del lmite de 2.5 cm.

ABSTRACT: Briefly describes the architectural project of the complex, as well as the geotechnical characteristics of the

site; This information sets the reasons to define a mixed Foundation combining footings and piles, with deep foundation

the 2.0 and 30 m, measured from the bottom of the excavation. Requires that the determination of the number of piles

used load capacity by friction, so limit the settlements that will induce in soil mass, to ensure that the vertical movements

are below the limit of 2.5 cm.

1 INTRODUCCIN El predio se localiza en la calle de Pedregal No 24 en la Col Molino del Rey, colinda al sur con la calle de Teapa, al oriente con el Parque de Chapultepec y al poniente con la calle de Pedregal. El terreno tiene una superficie de 3,700 m

2, con una topografa

prcticamente plana. Se construir un complejo de oficinas y comercios integrado por 2 torres con PB y 27 niveles, que tendrn un podium compartido de 17 pisos para estacionamiento en stanos; la profundidad de excavacin alcanzar 54 m, medidos desde el nivel de banqueta (Figura 1). Las torres tienen un volado mximo l norte de 50 m.

2 CONDICIONES GEOTCNICAS

El sitio en estudio se ubica en la zona geotcnica denominada LOMAS, que est formada por serranas que limitan a la cuenca al poniente y al norte, adems de los derrames del Xitle al suroeste; en las sierras hay tobas compactas de cementacin variable, depsitos de origen glacial y aluviones. En el pedregal del Xitle, los basaltos sobreyacen a las tobas y depsitos fluvioglaciales y glaciales. En

ocasiones se tienen rellenos no compactos, utilizados para nivelar barrancas y tapar accesos y galeras de minas antiguas (Ref 1).

Figura 1. Isomtrico del proyecto (Arq. Teodoro Gonzlez de Len)

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Desde el punto de vista geolgico se tiene la siguiente litologa: De 0.0 a 20.3 m tobas pumticas, ligadas a 3 erupciones plinianas de pmez, de grano fino a grueso (0.1 a 2.0 cm); su color distintivo es el amarillo. De 20.3 a 48.0 m Flujo piroclstico de una gran erupcin que descendi har unos 600,000 aos, del volcn de la Palma (Cuquita); su matriz est integrada por polvo pumtico, fragmentos de pmez (1 a 10 cm) y fragmentos de andesita (arrastrados de la chimenea del volcn). El cuerpo de este flujo no est alterado; se caracteriza por gran friccin interna y su color rosa. De 48.0 a 80.0 m Flujo piroclstico anterior a la Cuquita, pumtico de grano fino, que sufri meteorizacin, por lo que contienen arcillas, con tonos rojizos. La estratigrafa definida con los 4 sondeos realizados a 100 m de profundidad y el modelo geotcnico utilizado para el diseo de la cimentacin se presenta en la Tabla 1 y se muestran en la Figura 2. Los parmetros de resistencia se definieron en pruebas triaxiales consolidadas no drenadas; para determinar particularmente el mdulo de elasticidad se realizaron pruebas de presiomtricas.

3 DISEO DE LA CIMENTACIN Tomando en cuenta que la estructuracin de las torres tendr muros de rigidez en la zona de elevadores central que las une (Figura 1), y que las diagonales extremas de los volados al norte generan importantes concentraciones de carga, la solucin de cimentacin ser mixta (Figuras 2 y 3): a) Pilas en el cubo y en las diagonales de los volados, que se desplantarn a 30.0 m de profundidad, medidos desde el nivel fondo de excavacin y tendrn un dimetro de 1.5 m; y b) Zapatas en el resto del edificio, apoyadas a 2.0 m, medidos tambin desde el fondo de la excavacin.

La capacidad de carga admisible para el diseo de las zapatas se determin con la ecuacin (1) (Ref 2); sustituyendo los valores correspondientes, se determinaron los anchos de cimientos que se muestran en la Figura 3, en la que tambin se cita la magnitud de la presin media aplicada a la masa de suelo.

FS

NBNq

q

a

5.01 (1)

donde: = esfuerzo efectivo al nivel de desplante, 3.6 t/m

2; = peso volumtrico del suelo de

cimentacin, 1.8 t/m3; Nq,N = factores de

capacidad de carga que dependen del ngulo de friccin interna, 100 y 140; B = ancho del cimiento, m; FS = factor de seguridad esttico y ssmico, 3.0 y 2.0

La capacidad de carga de las pilas se calcul con la expresin (2) (Ref 2); en la Figura 3 se muestra su distribucin. El nmero de pilas se determin fundamentalmente con su capacidad a la friccin, considerando que en el mecanismo de transferencia de carga, el correspondiente a la friccin es el ms rgido y por lo tanto se generarn menores asentamientos en la masa de suelo, con lo que los diferenciales entre los dos tipo de cimentacin sern menores a los 2.5 cm (Figura 4), requerimiento para garantizar el buen funcionamiento estructural. El criterio seguido fue el siguiente, en condiciones estticas la capacidad de carga lmite por friccin, en las ssmicas esta capacidad ms un 20% de la de punta admisible.

pafata QQQ (2)

f

mfa

FS

tglDQ

(3)

p

pqp

paFS

ANQ

(4)

donde: Qta = capacidad total admisible de la pila, t; Qfa= capacidad friccionante admisible de la pila, t; Qpa= capacidad de punta admisible de la pila, t; FSf = factor de seguridad por friccin, 2 esttico y 1.7 ssmico; FSp = factor de seguridad por punta, 3 esttico y 2 ssmico; D = permetro de la seccin transversal de la pila, 1.5 m; l = longitud efectiva de la pila, 30 m; Ap = rea de la punta de la pila, 1.77 m

2; p = esfuerzo vertical efectivo a nivel de

desplante de la pila, 54 t/m2; m= esfuerzo vertical

efectivo a lo largo del fuste, 27 t/m2; N

*q = factor de

capacidad de carga dependiente del ngulo de friccin interna, 100; = ngulo de friccin interna del suelo de cimentacin, 37

o

El clculo de asentamientos se realiz considerando lo siguiente: a) Con las cargas se determin la magnitud de la presin media que aplican las zapatas a la masa de suelo; en el caso de las pilas tambin se calcul la presin media; b) Con toda la geometra de la cimentacin formada por zapatas y pilas y sus cargas, y utilizando un programa de computadora se estableci la variacin con la profundidad del incremento de esfuerzos; c) en el caso de las pilas, la presin se aplic a una profundidad igual a los dos tercios de su longitud (criterio de Terzaghi para asentamiento de pilotes de friccin, Ref 2). d) Los hundimientos se obtuvieron con el criterio siguiente (Ref 2):

CUEVAS A. et al. 1135

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Figura 2. Condiciones estratigrficas y solucin de cimentacin

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Figura 3. Presiones medias ejercidas por la cimentacin, formada por zapatas y pilas

CUEVAS A. et al. 1137

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ii

i

i

i

nH

E

1

21

2

1 (5)

donde: vi = relacin de Poisson del estrato considerado, adimensional; Ei = mdulo de Young del estrato de inters, kg/cm

2; i = incremento de

esfuerzo en la masa de suelo, kg/cm2

; Hi = espesor de cada estrato, cm

Figura 4. Diagrama de transferencia de carga

La magnitud de los hundimientos elastoplsticos se presenta en la Figura 3; los diferenciales asociados son menores al lmite establecido por el diseo estructural, cuyo valor es de 2.5 cm. Para verificar estas magnitudes y hacer intervenir la rigidez de la estructura, con estos desplazamientos verticales se calcularon los mdulos de reaccin y con ellos las constantes de resortes; con estos valores se calcularon los asentamientos, que resultaron muy similares a los obtenidos con la metodologa simple antes descrita.

4 CONCLUSIONES

La estructuracin de las torres tendr muros de rigi-dez en la zona de elevadores central y que las di-agonales extremas de los volados al norte generan importantes concentraciones de carga, la solucin de cimentacin ser mixta con pilas en el cubo y en las diagonales de los volados; el resto del edificio, se cimentar en zapatas.

El nmero de pilas se determin considerando la

capacidad de friccin lmite, que en el mecanismo de

transferencia de carga, ste es el ms rgido. Los

asentamientos se determinaron superponiendo los

incrementos de carga que generan las zapatas y las

pilas, aplicando la presin media de los cimientos

profundos a los dos tercios de su longitud. Los

hundimientos totales sern de 5.3 cm y los

diferenciales alcanzan valores mximos de 2.5 cm.

5 REFERENCIAS

Departamento del distrito Federal (1987). Manual de diseo geotcnico, Comisin de vialidad y Trans-porte Urbano: 190 p. Tamez, E. (2001), Ingeniera de Cimentaciones; tgc geotcnica: 570 p.

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