DISEÑO GEOTÉCNICO DE LA CIMENTACIÓN DEL...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

UNIDAD ZACATENCO

DISEÑO GEOTÉCNICO DE LA CIMENTACIÓN DEL PUENTE TLACOZOTITLAN-COPALILLO

KM. 22+500

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO CIVIL

PRESENTA: TEODORO GARCÍA MARTÍNEZ

ASESOR:

ING. MANUEL SÁNCHEZ HERRERA

MÉXICO, D. F. 2006

Dedicatoria y Agradecimiento A mis Padres: Teodoro García Vargas y Margarita Martínez Méndez les doy gracias a ti madre por haberme a poyado en los momento mas difícil y por darme el calor y cariño de madre, así como los consejos que mediste a ti padre por enseñarme el buen camino y hacer de mi una persona de bien y por darme la confianza y respaldo en tus últimos momentos de vida para terminar la carrera, donde quiera que te encuentres no los defraude. A mis hermanos: Julio García Martínez, Federico García Martínez, Elisa García Martínez, Vicente García Martínez y Socorro García Martínez que me enseñaron a avalorar la vida y por darme el apoyo incondicional para estudiar tanto económicamente como moralmente en especial a Elisa y Federico hermanos si se pudo. A mis cuñados(a): Adelina Guerrero Hernández y Juan Francisco Onche Vilchis agradezco a mis cuñados que me han apoyado y medieron su confianza y los consejos necesarios en todo momento, vivo agradecido con ellos. A mi Tío: José Pérez Santos que confió en todo momento y siempre me vio como su hijo y me apoyo. A l Ing. Manuel Sánchez Herrera que confío en mí y compartió sus conocimientos y la paciencia que tubo en mi , como también a la Maestra en Ciencias Norma que me apoyo incondicionalmente para realizara este trabajo y todos los Ingenieros que me aportaron para que se llevara a cabo el proyecto infinitamente gracias. A mis profesores por compartir sus conocimientos, y experiencias que forjar mi carrera profesional. A todas aquellas personas que me enseñaron a luchar y buscar el éxito con sacrificio y mucho trabajo y entrega gracias.

Cuándo uno se lo propone todo es posible en esta vida

Gracias a todos y a Dios

INDICE Pág. Justificación 1 CAPITULO I Características físicas de la zona del proyecto Ubicación geográfica. 2

Geología regional. 6 Topografía. 12 Criterios de selección del sitio del cruce 13

CAPITULO II Características particulares del puente 14

Estudios previos. 15 Estudios topo hidráulicos. 16 Estudios geotécnicos. 34

CAPITULO III Reconocimiento preliminar. 35

Reconocimiento de campo. 36 CAPITULO IV Exploración geotécnica a detalle 42

Levantamiento geológico. 43 Exploración, muestreo y pruebas de campo. 45 Pruebas de laboratorio. 45 Estratigrafía. 46

CAPITULO V Socavación. 47 CAPITULO VI Diseño geotécnico de la cimentación. 58

Nivel del desplante 59 Capacidad de carga 60

Asentamientos 77 Muro de Retención de la margen derecha 81

CAPITULO VII Estabilidad de Taludes 90 Conclusiones. 95 Bibliografía. 96

1

JUSTIFICACIÓN:

En el estado de Guerrero, la región que mas carece de infraestructura vial es la parte noreste del estado.

El plan nacional de desarrollo presentado por la Secretaria de Comunicaciones y Transporte “SCT” para el sexenio 2000-2006 contempla la construcción de una red vial de carreteras secundarias que alimente a la autopista México – Acapulco que permita un transito rápido y seguro para las personas, comercio, educación, salud y desarrollo agropecuario.

Un ejemplo en el que se aprecian los objetivos del programa es la construcción de la carretera Copalillo – Tlacozotitlan – Tlapahualapa, que permita la comunicación con la autopista.

Así mismo, el alineamiento horizontal del tramo por construirse será lo mas directo posible,

para lograrlo, se propuso la construcción del puente a localizarse en la zona del rió balsas “Tlacozotitlan” camino Copalillo – Tlacozotitlan – Tlapehualapa el que se eligió para la presente tesis, misma que se enfocará a los aspectos geotécnicos de la cimentación de tal obra.

La actividad socioeconómica de la región en estudio de acuerdo a las estadísticas y censos, se determino que las actividades mas importantes se basan en la agricultura, ganadería y el comercio se requiere de un desarrollo en infraestructura para mejorar las condiciones de vida, educación, también el comercio como se muestra en el siguiente Tabla.1,

ACTIVIDAD SOCIOECONOMICAS RESULTADOS

AGRICULTURA Y VEGETACION Agricultura - Bosques "Maiz,Frijol, Mango, Jamaica" CLIMA "Semi-Seco" "Calido" a "muy Calido" TEMPERATURA Temperatura promedio es de 29° C FISIOGRAFIA " Sierra Madre del Sur " Limite con el Eje Neovolcanico Superficie Estatal 50.35 % SUELOS DOMINANTES E/2 Renozina CORRIENTES DE AGUAS RH18 B,C,D CUERPO DE AGUA RH 18D ESTRUCTURA GEOLOGICA Falla no Activa USO POTENCIAL PECUARIO Para el Desarrollo de Praderas cultivadas no aptas para uso pecuario GEOLOGIA Nombre actividad Cenozoico Q Cuaternario Su USO POTENCIAL AGRICOLA No apta para la Agricultura 77.57% Agricultura mecanizada continua 7.28% PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL Total 1184.7msm tiempo seco 488.7msm promedio 863.7msm REGIONES Y CUENCAS HIDROLOGICAS RH18 "Rió Balsas -Mezcala " superficie estatal 22% GEOGRAFIA Copalillo 900m OROGRAFIA 1000 m TRANSPORTE Carretera "Terraceria con dos Carriles" Tabla. 1 se muestra las actividades más importantes que se presentan en la zona de estudio.

2

CAPITULO I CARACTERISTICAS FISICAS DE LA ZONA EN PROYECTO.

Ubicación geográfica:

Como se mencionó, el sitio en estudio se localiza en Tlacozotitlan sobre el “rió balsas” cercano a la población del mismo nombre las referencias geográficas, debe decirse que el lugar de interés se localiza entre latitud 17°53’ Longitud 99°07’ se ubica en la cuenca del Rió Mezcala – Balsas tiene un área de 55.855 Km² en la zona Sierra Madre del Sur Para llegar a Tlalcozotitlan el acceso se hace primeramente por a Autopista México – Acapulco se desvía en el paso de Morelos a la carretera No1, tomando la desviación a copalillo una vez llegando al ya mencionado sitio, seguir la carretera Copalillo -Tlalcozotitlan-Tlapehualapa hasta el Km 22+500 donde se encuentra el sitio en estudio en el mapa de la Republica Mexicana que muestra la provincia que se ubica en la cuenca del balsas -mezcala como se observa en la figura.1.

Eje Volcanico Transmexicano.

Cuenca Balsas Mexcala.Sierra Madre del Sur.Vertiente MeridionalOceano Pacifico.

102°

Vertiente Septentrional.

Meseta Central

24°24°

Altiplanice Oaxaqueña.

AREA DE ESTUDIO "Tlaicozotitlan"

cementerio

Golfo de México

W

S

E

N

Figura. 1 Mapa de la Republica Mexicana que muestra la provincia se ubica en la cuenca del Mezcala – Balsas.

3

La fotografía aérea figura. 2 nos muestra el lugar de estudio también la localidad del nombre ya mencionado, así como la margen del río balsas- mezcala se muestra el sentido del cause del río también la localización de la carretera que comunica copalillo – tlacozotitlan.

Figura 2. Nos muestra el lugar de estudio la localidad “tlacozotitlan“ la margen del rió

Balsas – Mezcala.

4

Al hacer referencia de la presencia de las condiciones meteorológicas desfavorables, es oportuno destacar la importancia de contemplar los aspectos climáticos que de alguna manera afectaran a los programas de exploración y construcción condicionando a estos últimos a incluir estrategias que protejan las condiciones de desplante de la cimentación a proyectarse. La figura 3 describe las diferentes precipitaciones medias anuales que se presentan en el estado, la zona en estudio presenta un clima muy calido con lluvias en verano del mes de Junio a Septiembre, la precipitación media anual es de 900mm.

Figura 3. Describe las diferentes precipitaciones medias anuales que se presentan en el estado

5

Como se muestra en la figura 4 el clima que predomina en la zona es un clima de tipo semi-seco muy calido y calido la temperatura que se presenta en el sitio tiene un promedio de 29°C

Figura 4. Mapa del estado de Guerrero con los diferentes Climas del estado que predominan

6

Geología regional A continuación se dará una descripción general de los aspectos geológicos existentes en la región donde se localiza la obra en proyecto. Estos aspectos se refieren a su ubicación dentro de las diferentes provincias geológicas y a las formaciones que se encuentren aflorando en el sitio. Con esta información, se pretende indicar la importancia de los conceptos geológicos existente para posteriormente ser corroborados, rectificados o ampliados cuando se efectúe el recorrido geológico de campo, al cual se hará referencia apartados subsecuentes. La importancia de esa información se manifestará de manera más clara si tenemos en cuenta que es precisamente la geomorfología la que incide en el programa de exploración de detalle ya que ayuda a definir el número, tipo y profundidad de los sondeos, comprendiendo que para cada material existe un muestreado idóneo, que inducirá el menor grado de alteración física al material estudiado. De acuerdo a la tabla 2 la regionalización geológica la zona en estudio se ubica en la zona Sierra Madre del Sur, en el límite con el eje volcánico Transmexicano

Provincia Subprovincia % de la superficie estatal

Eje Neovolcánico Sur de Puebla 0.21

Sierra Madre del Sur

Cordillera Costera del Sur 50.3

Depresión del Balsas 8.35

Sierras y Valles Guerrerenses 12.93

Costas del Sur 28.21

Tabla 2 las regiones geológicas

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La figura 5 nos muestra como esta constituida la Sierra Madre del Sur dentro del estado de Guerrero.

Figura 5.Mapa del estado de Guerrero que constituyen las regiones de la Sierra Madre del Sur.

La existencia de los suelos de tipo kima (Anhidrita Huitzuco) como su nombre lo indica de sulfato de Calcio anhidro, que es una caliza de color gris que predomina en la región de estudio su origen es del cretácico inferior “coman-cheana “, también predomina el aluvión “Q” producidos por la alteración de suelos de calizas y dolomitas en la zona, sus orígenes son del cuaternario, se encuentra una pequeña toba volcánica significa esto que estas formaciones desde el punto de vista geológico, como se muestra fig. 6.

8

Figura 6. Nos muestra los diferentes tipos de rocas y suelos existentes.

Localización geológica de tlacozotitlan así como el tipo de suelo que se muestra en la tabla 3 que predomina como es aluvión “Q” y la caliza. En la tabla 3 muestran los orígenes del suelo en los periodos

Era Periodo Roca o suelo % de la

superficie estatal

Cenozoico Cuaternario Suelo 4.02

Terciario Ígnea intrusiva 0.05

Ígnea extrusiva 22.33

Sedimentaria 14.07

Mesozoico Cretácico Ígnea intrusiva 7.86

Ígnea extrusiva 0.55

Sedimentaria 20.55

ND Ígnea extrusiva 0.66

ND Metamórfica 1.48

Jurásico Sedimentaria 0.91

Metamórfica 8.86

Triásico-Jurásico Sedimentaria 0.2

Metamórfica 0.1

Triásico Sedimentaria 0.07

Metamórfica 0.83

Paleozoico ND Ígnea intrusiva 0.11

ND Metamórfica 1.07

Precámbrico ND Metamórfica 16.28 Tabla 3. Muestra el origen de los suelos predominantes en la región.

9

La fig. 7. mapa del estado de guerrero que muestra los diferentes periodos que originaron los suelos.

10

En la zona se encuentra la falla “Zitlala “(FZIT). a).- Corresponde al sistema de fallas paralelas orientadas Norte- Sur. b).- Tipo.- Falla normal c).- Rumbo e inclinación.- Tiene un rumbo prácticamente Norte Sur, con salto hacia el Oeste e inclinación aproximada de 60°. De las mayores fallas descritas ésta es la única que tiene salto al oeste. d).- Efectos locales: Junto con la falla Tlapehualapa forma el “Graben del río Zitlala”, además sirve como probable límite de provincia tectónica hacia el oeste de ella, las estructuras son volcadas y el fallecimiento intenso; en tanto que al este de la misma se presenta una zona sin perturbaciones identificada como “Homoclinal Zitlala - Tlacozotitlán”. e).- Desplazamiento.- El salto vertical es variable y quizá alcance un máximo de 1000m. Al norte de Zitlala. f).- Identificación en el campo.- En las fotografías aéreas se identifica por un cañón de profundidad variable desde el Sur de Acatlán hasta el Río Balsas por lo tanto tiene como mínimo una longitud de 35 Km. g).- Origen.- El primer desplazamiento de esta falla debe de estar asociada a corrimiento durantes la Revolución laramide y además esfuerzos tensiónales Cascadianos, al Norte de Acatlán se observa un bloque aproximadamente 4kms. De longitud por 3 Kms de ancho caído durante el Reciente, porque desplazó el caudal del Río “Zitlala” se muestra en la fig. 8 la falla en la zona en estudio. h).- Estudios.- La falla a estado en constante monitorea y no presentado cambios durante un periodo de 30años y es una falla no activa ya que las investigaciones realizadas, no a tenido cambios algunos hasta la fecha, esta constituido por roca caliza principalmente.

11

Fig. 8 Muestra la presencia de la falla en la zona de estudio. Simbología:

RÍO

POBLACIÓN

FALLA NORMAL

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Topografía

El lugar de estudio se encuentra en la cuenca rió Balsas-Mezcala, se localiza en el rió Balsas, al norte y norponiente del poblado de Tlacozotitlán el terreno en el sitio en estudio es de lomerío suave en la margen derecha y montañoso en la margen izquierda se muestra en el plano No 1 también se caracteriza por ser de permeabilidad regular, se localizo en coordenadas latitud 17°53” longitud 99°07”. Se presente una zona de valle se ve en la figura 9 .

Figura 9. Muestra el valle donde es encuentra la zona de estudio y su topografía.

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Criterios de selección del sitio del cruce.

Los criterios de selección del sitio del cruce son los siguientes: • El cauce en la zona de cruce es sinuoso, estable y encajonado, presentando

desbordamientos hacia ambas márgenes, el escurrimiento es de carácter perenne.

• En cuanto al régimen de precipitaciones; éste abarca los meses de junio a septiembre la precipitación media anual es de 900mm.

• Superficialmente, la geología del fondo del cauce es arena de la margen izquierda taba basáltica, en la margen derecha limo arenoso.

• El eje de trazo cruza en dirección normal a la corriente. • El acceso a la comunidad es directo conforme al trazo de la carretera

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CAPITULO II Características particulares del puente

Para cubrir la longitud del claro que cruzara el rió “Balsas” se proyecta en forma preliminar

el puente, con una longitud aproximada de 120m, definida por la rasante de proyecto. El largo del puente se dividirá en claros de 30m hechos con elementos presforzados; ubicando el primer apoyo en el Km. 22+425.00 y el último en el Km. 22 + 545.00. Estos apoyos extremos serán estribos, en tanto que para los 3 restantes se proponen los pilotes de sección circular, colados en el lugar monolíticamente con la cimentación. La ubicación de cada apoyo se lista en la tabla 4.

APOYO Km

1 22+425.00

2 22+455.00

3 22+485.00

4 22+515.00

5 22+545.00

Tabla 4 muestra los apoyos y el kilometraje en el que se encuentra. El puente alojará dos carriles de circulación en un ancho de calzada de 8.40m, mas 0.4m de guarnición de cada lado. Se estima que las descargas debidas a la carga muerta y viva sean del orden de 300 ton. para los apoyos No 1, No 2, No 3, No 4 y el apoyo No 5 es de 80 ton. La magnitud de las cargas se obtuvo tomando en cuenta la carga muerta debida al peso de la estructura y la carga móvil tipo 1 HS – 20 + T3 – S2 – R4 TIPO II, de acuerdo a las especificaciones de proyectos tipo de la extinta Secretaria de Asentamientos Humanos y Obras Públicas “SAHOP”.

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Estudios previos. El término de “Estudios previos” en este caso, hace referencia a aquellos realizados para recabar información en campo, que darán base para la elección preliminar de cimentación, profundidad de desplante y otras características del diseño. Se ha incluido en este trabajo aspectos correspondientes a la topografía y drenaje, separándolos de los geotécnicos. En particular, el estudio topo hidráulico tienen como fin conocer el relieve y la forma en que éste se integra a las condiciones de drenaje de manera que se obtengan gasto, velocidad, tirantes de aguas; mínimas, medias, ordinarias y extraordinarias; valores que permitan proponer un nivel de desplante donde no afecten a la cimentación los efectos de socavación y por otra parte, evaluar la influencia de la obra desde el punto de vista hidráulico. La información de drenaje revela aspectos que están relacionados con la geología de la zona, ya que puede indicar la existencia de discontinuidades tales cono fisuras, fallas o cavernas. La parte complementaria de los estudios geotécnicos, éste a su vez puede dividirse en: a.- Investigación preliminar b.- Exploración de detalle La primera debe encaminarse a la definición tentativa de los problemas geotécnicos que sustenten la exploración de detalle, que precisamente se debe examinar exhaustivamente o cuando menos de manera satisfactoria , aquellos problemas que se percibieron en la parte preliminar.

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Estudios topo hidráulicos Región Hidráulica “Río Balsas” (No 18). Este río es una de las corrientes más importantes de la República Mexicana; reúne una superficie de captación de 111,122 Km2, de los cuales el 31% corresponden a Guerrero, distribuyéndose el resto entre los estados de Oaxaca, Puebla, Tlaxcala, Morelos, México, Michoacán y Jalisco. Dicho porcentaje abarca el 53.6% del territorio estatal, encontrándose el área extensa hacia el norte y centro de la entidad. Este río es el más importante del estado y se integra por las siguientes cuencas: - Cuenca del Río Balsas Mezcala sus afluentes más importantes son: río Mezcala, Sabinos, Ahuehuepan y Tepecoacuilco. En esta región se encuentran en operación la Presa Valerio Trujano, que recibe las aguas del río Tepecoacuilco, utilizada para riego; la Hidroeléctrica El Caracol, situada en el cauce del río Balsas; y la presa para riego Huitzuco u Otopula que es alimentada por el río Otopula. - Cuenca del Río Balsas Zirándaro sus afluentes más importantes son: río Poliutla, Ajuchitlán, Tarétaro, Placeres del Oro y Amuco. Cuenta con tres presas destinadas para riego, que son: Presa La Calera, su fuente es el río de los Placeres del Oro; la Presa de La Comunidad alimentada por el río Ajuchitlán, y la Presa Vicente Guerrero que recibe las aguas del río Poliutla. - Cuenca del Río Balsas Infiernillo. Su importancia radica en la Presa Infiernillo, cuya influencia es mayor en el estado vecino (Michoacán). También está la Presa José María Morelos, útil para riego y generación de energía eléctrica. - Cuenca del río Tlapaneco, cuyas aguas se vierten en el río Mezcala. - Cuenca del río Grande de Amacuzac, compuesta por los ríos San Jerónimo y Amacuzac. - Cuenca del río Cutzamala, a ella pertenece el río del mismo nombre el ocupa el segundo lugar en importancia según el volumen aportado al Balsas. En esta cuenca está situada la Presa de Ixtapilla, que forma parte del distrito de riego Amuco-Cutzamala; y la Presa del Gallo.

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En la figura 10 nos muestra como esta dividida la Región No 18.

18

La tabla 5 el porcentaje de la superficie de las cuencas en el estado.

Región balsas tiene el mayor porcentaje de superficie con un total 42.98%.

La tabla 6 principales corrientes de agua que se presentan en Guerrero

Nombre Ubicación Nombre Ubicación Balsas-Mezcala R. Balsas Guayameo R. Balsas

Papagayo R. Costa Chica-Río Verde Copala R. Costa Chica-Río

Verde

Omitlán R. Costa Chica-Río Verde Petatlán R. Costa Grande Cutzamala R. Balsas Coyuquilla R. Costa Grande

Santa Catarina-Quetzala R. Costa Chica-Río Verde El Coyol-Hacienda Dolores R. Balsas

Amacuzac R. Balsas El Espíritu R. Balsas Tecpan R. Costa Grande La Laja R. Costa Grande Atoyac R. Costa Grande Petatlán R. Balsas

Marquelia R. Costa Chica-Río Verde La Tigra R. Costa Grande

Sultepec R. Balsas Río Grande R. Costa Chica-Río

Verde Tlapaneco R. Balsas Las Trojas R. Balsas Bejucos R. Balsas Las Parotas R. Balsas

Cocula R. Balsas Tehuehuetla R. Balsas Oxtotitlán R. Balsas Otatlán R. Balsas

Los Placeres del Oro-Los Fresnos Grandes R. Balsas Nexpa

R. Costa Chica-Río Verde

Guadalupe R. Balsas San Luis R Costa Grande Santa Rita R. Balsas Yextla R. Balsas Acatepec R Costa Chica-Río Verde Las Pilas R. Balsas

Tameaco R. Costa Chica-Río Verde Atempa R. Balsas Cuerpos de agua que están ubicados en el río Balsas

Región Cuenca % de la superficie

Balsas R. Balsas-Mezcala 22.66

R. Balsas-Zirándaro 15.09 R. Balsas-Infiernillo 5.23

R. Tlapaneco 5.53

R. Grande de Amacuzac 2.75

R. Cutzamala 2.39 Costa Grande R. Atoyac y otros 8.8

R. Coyuquilla y otros 5.54

R. Ixtapa y otros 5.7

Costa Chica-Río Verde R. La Arena y otros 0.27 R. Ometepec o Grande 7.1

R. Nexpa y otros 7.56

R. Papagayo 11.38

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En la tabla 7 se presentan los Principales cuerpos de aguas en la Región No 18.

Nombre Ubicación Nombre Ubicación

P. Infiernillo Balsas L. Chautengo Costa Chica-Río Verde

P. Hermenegildo Galeana Balsas L. Nuxco Costa Grande

P. Vicente Guerrero (Palos Altos) Balsas L. Mitla Costa Grande

L. Tres Palos Costa Grande L. Coyuca Costa Grande

L. Tecomate Costa Chica-Río Verde Región balsas Región Costa Chica – Río Verde Región Costa Grande

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El estudio fue realizado por la Dirección General de Proyectos, Servicios Técnicos y Concesiones (DGPSTyC) de la SCT, reportándose en el los siguientes datos importantes, Referentes a la corriente que se localiza en el lugar: El rió “balsas “nace a 450km del sitio de cruce y desemboca a 98km, en la presa “Ing. Carlos Ramírez Ulloa” también conocido como presa “El Caracol”. No provoca influencia hidráulica en el cruce, con una área de cuenca drenada hasta el cruce es de 45,554Km²

Figura 11. Nos muestra la ubicación por foto Satelital el lugar el sitio de estudio

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La figura 12 se encuentra el plano general de la región hidrológica Num. 18 (Parcial) balsas –mezcala.

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La tabla 8 la precipitación que se presenta en el estado de Guerrero en un periodo de años, en tiempo mas lluvioso y tiempo mas seco. En algunas estaciones más importantes del estado.

Precipitación del año más seco Precipitación del año más lluvioso

Estación Periodo

Precipitación promedio

(mm) Año Precipitación Año Precipitación

Acapulco 1973-1999 1,313.50 1994 632.2 1996 2,002.20 Santo

Domingo 1967-1996 1,755.90 1977 752.2 1984 3,010.60

Chilpancingo 1969-1999 911.1 1970 607.3 1989 1,188.20

Aratichangio 1958-1996 685.3 1971 359 1958 1,003.00

FUENTE: CNA. Precipitación Pluvial en mm. Tabla 8 precipitación pluvial en tiempos mas lluviosos y tiempos mas secos La representación grafica 1 de la precipitación en mm en el estado de Guerrero en estaciones mas importantes del estado.

Grafica 1 precipitación en mm en meses del año en las estaciones de medición.

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La información en la tabla 9 se obtuvo de la Estación Cohetzala e Ixcamilpa en base a los registros de gastos anuales durante 47 años se aplico el método Gumbel para el cálculo de gasto máximo Qmáx.

AÑOS Q MAX. ANUALES Q1² x 0.0001 1953 1201.71 144.41 1954 1206.32 145.52 1955 1559 243.05 1956 1678.07 281.59 1957 1045 109.20 1958 2371.46 562.38 1959 1504.95 226.49 1960 532.34 28.34 1961 1177 138.53 1962 1107.5 122.66 1963 1168 136.42 1964 1093 119.46 1965 1520.1 231.07 1966 1181.3 139.55 1967 1197.7 143.45 1968 980.9 96.22 1969 1160.3 134.63 1970 1217.43 148.21 1971 1265.1 160.05 1972 895.12 80.12 1973 1584.5 251.06 1974 1799.32 323.76 1975 1393.493 194.18 1976 1359.9 184.93 1977 1168.9 136.63 1978 1082 117.07 1979 1158 134.10 1980 1016 103.23 1981 1864.25 347.54 1982 616.5 38.01 1983 869.1 75.53 1984 1460.1 213.19 1985 1394.3 194.41 1986 1076.4 115.86 1987 1330.37 176.99 1988 932 86.86 1989 1679.21 281.97 1990 1028.75 105.83 1991 1370.1 187.72 1992 1279.12 163.61 1993 1123.53 126.23 1994 1241.5 154.13 1995 1070 114.49 1996 1247.2 155.55 1997 1408 198.25 1998 1305 170.30 1999 1510.3 228.10 2000 962.9 92.72

60,393.04 8,063.62

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En la grafica 2 se muestran los gastos máximos anuales que se presentaron de 1953 al 2000 que tiene un periodo de 47años de registro en la estación hidrológica Cohetzamala y Estación hidrológica Ixcamilpa. Grafica 2 el gasto máximo anual registrado durante 47 años de registros.

Gasto de Diseño

0

500

1000

1500

2000

2500

1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

años de registrados

Gas

tom

^3/s

25

Las tablas que se muestran en seguida, con ellas determinamos los valores NΥ y Nσ que son funciones exclusivamente del tamaño de muestra, es decir, el número de años de registro a utilizar.

26

• Calculando del Gasto Medio anual registrado.

sm

añosanualQQ

396.1284

4704.60393max

===

Gasto medio anual smQ

396.1284=

• Calculando la desviación estándar.

( ) 11.36846

96.1284471062.80631

241

22

=×−×

=−

×−=

∑N

QNQN

i

Qσ

• Los coeficientes NN Y:σ se obtiene para un periodo de 47 años de la tabla 4.13.

Para N = 47 años o YN = 0.5473 1557.1=Nσ

• Obtención de la ecuación del Gasto máximo (Qmáx.)

( )LnTYQQmáx NN

Q +×−=σσ

Qmáx = Gasto Máximo =Q Gasto Medio Anual

=Qσ Desviación estándar

=NN Y,σ Coeficientes del tamaño de muestras es decir de años de registro a utilizar de acuerdo ala tabla 4.13

=Tln Periodo de Retorno a proyectar

Sustituyendo:

Qmáx = ( ) smLn

38.2461)100(5473.0

1557.111.36896.1284 =+×−

• Para calculo el intervalo de confianza, o sea aquel dentro del cual puede variar Qmáx Dependiendo del registro disponible

Si T11−=φ varía entre 0.20 y 0.80 el intervalo de confianza se calcula con la siguiente

fórmula.

N

NQN

Qm ×

×±=Δσ

σασ Ecuación 1.

si φ es mayor de 0.90 el intervalo se calcula como:

27

N

QQσ

σ×±=Δ

14.1 --------------- Ecuación 2.

• Realizando la operación

• T11−=φ . Sustituyendo

99.0100

11 =−=φ

Aplicando la ecuación 2.

smQ

311.363

1557.111.36814.1

=×

±=Δ

• Gasto máximo para diferentes períodos de retorno, considerando el intervalo de

confianza. Para T = 100 años

smQmáx Q

39.282411.3638.2461 =+=Δ+

28

• Calculando del Gasto Medio anual registrado. Para 5 años.

sm

añosanualQQ

396.1284

4704.60393max

===

Gasto medio anual smQ

396.1284=

• Calculando la desviación estándar.

( ) 11.36846

96.1284481062.80631

241

22

=×−×

=−

×−=

∑N

QNQN

i

Qσ

• Los coeficientes NN Y:σ se obtiene para un periodo de 47 años de la tabla 4.13. Para N = 47 años o YN = 0.5473 1557.1=Nσ

• Obtención de la ecuación del Gasto máximo (Qmáx.)

( )LnTYQQmáx NN

Q +×−=σσ

Qmáx = Gasto Máximo =Q Gasto Medio Anual

=Qσ Desviación estándar

=NN Y,σ Coeficientes del tamaño de muestras es decir de años de registro a utilizar de acuerdo ala tabla 4.13

=Tln Periodo de Retorno a proyectar

Sustituyendo:

• Obtención del Gasto máximo ( Qmáx.)

( )LnTYQQmáx NN

Q +×−=σσ

Sustituyendo:

Qmáx = ( ) sm3

36.2084)5ln(5473.01557.1

11.36896.1284 =+×−

29

• Para calculo el intervalo de confianza, o sea aquel dentro del cual puede variar Qmáx

dependiendo del registro disponible

Si T11−=φ varía entre 0.20 y 0.80 el intervalo de confianza se calcula con la siguiente

fórmula.

N

NQN

Qm ×

×±=Δσ

σασ Ecuación 1.

si φ es mayor de 0.90 el intervalo se calcula como:

N

QQσ

σ×±=Δ

14.1 --------------- Ecuación 2.

• Realizando la operación

• T11−=φ . Sustituyendo

8.0511 =−=φ

Aplicando la ecuación 1.

N

NQN

Qm ×

×±=Δσ

σασ *

Donde: N = número de años de registro. mNασ = parámetro función de Ø tabla (4.14) σN = parámetro función de N tabla (4.13) σQ = desviación estándar de los gastos

Sustituyendo:

smQ

310.104

471557.111.3682408.2 =×

×±=Δ

• Gasto máximo para diferentes períodos de retorno, considerando el intervalo de confianza.

Para T = 5 años

smQmáx Q

346.218810.10436.2084 =+=Δ+

30

Calculando la velocidad en el cause del río: Formula de la velocidad:

jnSRhV

21

32

×=

Con los siguientes datos Obtenidos:

VJ = Velocidad de la corriente en el tramo (J) (m/s). S = Pendientes Hidráulica media aguas arriba del sitio donde se ubique la sección hidráulica adimensional con aproximación al diezmilésimo. Pm = Perímetro mojado: es la longitud de la superficie del cause que tiene contacto con el agua en cada tramo de la sección hidráulica en metros. nj = Coeficiente de rugosidad de Maning del tramo adimensional. A = Área de la Sección: por la que escurre el flujo, definida por el nivel alcanzado por el agua en el cauce, la longitud del tramo y el perfil del terreno natural dentro del mismo en metros cuadrados. Rhj = Radio Hidráulico: que es la relación del área hidráulica entre el perímetro mojado de cada tramo de la sección hidráulica en metros. Sección Hidráulica 1 (en el Cruce):

S = 0,00345 21S =0.0587

A = 707.93m2 Pm = 143.55m nj = 0.040 Calculando el Radio Hidráulico:

Rh = mmm

PmA 93.4

55.14393.707 2

1

1 ==

Calculando la velocidad V1

smSRhnV 25.400345.093.4040.0 2

13

2121

321

1 =××=××= −−

31

Calculando el Q( m3/s) Jhj VAQ ×= Donde: QJ = Gasto parcial en cada tramo j considerado (m3/s). Ahj = Área Hidráulica en cada tramo considerado (m2). Vj = Velocidad de la corriente en cada tramo j considerado (m/s).

Calculando:

s

mQ3

1 70.300825.493.707 =×=

32

Sección Hidráulica a 500m Aguas arriba del cruce:

S = 0,0028 21S =0.05291

A = 755.48 m2 Pm = 185m nj = 0.040 Calculando el Radio Hidráulico:

Rh = mmPmA 08.4

18548.755 2

1

1 ==

Calculando la velocidad V1

smSRhnV 39.30028.008.4040.0 2

13

2121

321

1 =××=××= −−

Calculando el Q( m3/s) Jhj VAQ ×= Calculando:

smQ

31 81.255139.348.755 =×=

33

Calculo del Tirante Crítico (d): El tirante critico: se encuentra a una profundidad de 6.1m de profundidad a una longitud del puente de 60m. Como se muestra en la figura No13 en la cual se puede apreciar con mayor claridad la localización del tirante critico del río.

zona donde se presenta las velocidades mayores

22+2

00180

160

140

120

esta

ción

22+1

00

80

elev

ació

n

102.

04

101.

96

102.

09

102.

05

101.

85

101.

96

380

360

340

320

22+3

00240

260

220

280

91.4

4

B.N. 23 - 1SOBRE CLAVO EN TRONCO DE MEZQUITE A 26.40m. DERECHA DE EST.= 22+235.60ELEV. ARBRITRARIA = 100.000m.

101.

95

101.

96

97.2

9

100.

4

97.7

98.0

6

97.1

3

96.5

5

540

520

22+5

00480

440

420

22+4

00 460

96.3

8

95.2

9

94.1

6

93.1

9

91.2

8

90.8

89.7

6

94.3

7

LONGUITUD DEL PUENTE PROPUESTO L= 120 m

90

100

120

110

PERFIL DEL TERRENO NATURAL SOBRE EL EJE DE PROYECTO

NAE (CAMPO) = NAC ELEV 95.29m

NAD ELEV. = 97.33m

d= 6.1m al centro

d= 8.0m

SUBRASANTE ESTIMADA POR LA D.G.S.T.

CL

RIO

"B

ALS

AS"

ESC: HOR. 1:200 VER. 1:2000

720

22+7

00

660

680

620

22+6

00

580

560

640

116.

17

100.

09

110.

13

116.

16

114.

91

111.

86

114.

12

110.

92

110.

08

22+8

00780

760

740

110.

21

110.

51

110.

59

110.

73

Figura No13 en la cual se puede apreciar con mayor claridad la localización del tirante critico del río El cauce en la zona de cruce es sinuoso, estable y encajonado, presentando desbordamientos hacia ambas márgenes, el escurrimiento es de carácter perenne. En cuanto al régimen de precipitaciones; éste abarca los meses de junio a septiembre la precipitación media anual es de 900mm. Superficialmente, la geología del fondo del cauce es arena de la margen izquierda taba basáltica, en la margen derecha limo arenoso. El eje de trazo cruza en dirección normal a la corriente. Los datos hidráulicos que derivan de este estudio fueron: NAD ELEV : 97.33m Velocidad: 4.46m/s NAC ELEV : 95.29m Gasto medio anual:1284.96m3/s NAE (campo) : 95.29m Frecuencia del evento:100 años

34

Estudios Geotécnicos: En párrafos anteriores se hizo una breve descripción de este estudio. Para complementar lo expuesto, a continuación se dará una pequeña introducción, añadiendo las particularidades concernientes al caso en estudio. Se entiende por estudio geotécnico aquel se realiza para obtener información acerca del subsuelo; dentro de ésta quedan comprendidas las propiedades mecánicas tales como la granulometría, limite liquido y plástico, la resistencia, comprensibilidad, la estratigrafía y las condiciones de presión del agua, entre otras. Todas estas conllevan, junto con las obtenidas en los estudios adicionales, a definir el tipo de cimentación y el procedimiento constructivo a ser empleado. Como se señaló, el estudio geotécnico se compone de dos etapas que son: a).- investigación preliminar b).- investigación de detalle

35

CAPITULO III a).- RECONOCIMIENTO PRELIMINAR. La investigación de carácter preliminar es de toda aquella que se realiza ya sea a través de consulta bibliográfica, cartográfica o de campo. Es posible pues, dividirla en recopilación de la información disponible en el sitio, interpretación de fotografías y recorrido de campo. Las dos primeras divisiones quedan incluidas en los primeros trabajos considerados de “gabinete” y la información que se obtenga servirá para establecer de forma tentativa las principales y más sobre salientes características geológicas ( litología, rumbo, echado, foliación, estatificación, etc.) y fotografías; así como se localizar las vías de acceso y suministro del materiales, además de servir de pauta para el establecimiento del tipo de exploración ; ésta información es la que se reporta en los primeros apartados del presente trabajo, hasta el punto correspondiente a la geología regional; es por ello que en lo que sigue se hablará del reconocimiento de campo.

36

RECONOCIMIENTO DE CAMPO. El recorrido por la zona en estudio tiene por objeto observar el comportamiento de formaciones naturales y de obras construidas en el lugar, corroborar la información obtenidas en la recopilación del gabinete, identificar y clasificar los suelos superficiales y reunir información adicional en para programar la exploración. Al recorrer los alrededores del lugar puede apreciarse que la formación de toba basáltica sana poco fracturada de color gris oscuro poco fracturada y sana, también se observa un deposito de limo arenoso color café claro, se detectaron boleos chicos y medianos con grava. Poca vegetación, en el cruce existe un puente colgante para peatones de una longitud de 107m y 6m de altura en la zona de estudio también hay carretera de tipo rural en la zona. Respecto a la clasificación de suelos superficiales, se tratara de ello en la parte correspondiente al levantamiento geológico superficial.

Fotografía 1 vista a detalle de la margen izquierda conglomerado mal cementado aproximadamente a 50m aguas arriba del lugar de cruce.

37

Fotografía 2 vista de la margen izquierda se observa la toba basáltica y conglomerado mal cementado

Fotografía 3. Vista hacia la margen izquierda se observa la toba basáltica y conglomerado mal cementado.

38

Fotografía 4. Vista hacia la margen izquierda se observa la toba basáltica y conglomerado mal cementado.

Fotografía 5. Vista de la parte alta sobre la margen izquierda se observa a afloramiento de toba basáltica

39

Fotografía 6. Vista hacia la margen izquierda aproximadamente a 50m ubicados en la margen derecha.

Fotografía 7. Vista aguas arriba se observa puente colgante que esta constituido por dos claros con una longitud aproximada 100m

40

Fotografía 8. Vista hacia aguas abajo se observa el puente existente, así como afloramiento de toba basáltica y suelo granular.

Fotografía 9. Vista de la margen izquierda sobre el puente hacia aguas arriba

41

Fotografía 10. Vista hacia la margen izquierda, aproximadamente 200m aguas arriba se observa el playón

42

CAPITULO IV Exploración Geotécnica a Detalle: La exploración a detalle tiene el objeto de abundar en aquellas características más notables encontradas en la información preliminar y el recorrido de campo. Una vez recabada la información existente del sitio, descrita con los aparatos de ubicación geográfica, geología regional y estudios topo hidráulicos y al considerar las observaciones del reconocimiento de campo se procedió a elaborar y ejecutar un programa de sondeos en la zona de estudios. Básicamente la exploración de detalle incluye lo siguiente:

• Levantamiento geológico • Exploración, muestreo y pruebas de campo • Pruebas de laboratorio • Instrumentación

43

Levantamiento Geológico El efectuar un recorrido geológico de campo tiene por objeto identificar: las unidades geológicas que afloran en el sitio, así como detectar discontinuidades (fallas, fracturas, etc.) estratificación, cavernas, o posibles fenómenos geodinámicos. La descripción geológica particular la región donde se localiza La existencia de los suelos de tipo kima (Anhidrita Huitzuco) como su nombre lo indica de sulfato de Calcio anhidro, que es una caliza de color gris que predomina en la región de estudio su origen es del cretácico inferior “coman-cheana “, también predomina el aluvión “Q” producidos por la alteración de suelos de calizas y dolomitas en la zona, sus orígenes son del cuaternario,

Fotografía 11. En el margen derecho del río se muestra material compuesto por arenas, gravas y finos que son depositados en el lugar ocasionado por las avenidas del río durante el periodo de lluvias.

44

Fotografía 12. En el margen izquierdo se localizo una zona de loma que esta constuido de toba Basáltica fracturada y conglomerados mal cementado con matriz arenosa. Como se menciona en el apartado del estudio geológico, 1000m aguas arriba del sitio de cruce se localiza una falla normal producto del proceso geológico, esta constituido por roca caliza. De acuerdo a criterios geológicos, la falla no afecta a la zona de desplante de la estructura proyectada.

45

Exploración Muestreo y pruebas de campo: Para precisar la información obtenida en la investigación de gabinete, el recorrido de campo y la geología local se efectuaron sondeos de tipo convencional, al hablar de sondeos de tipo convencional se hace referencia aquellos realizados con penetración estándar, avance con lavado y rotación, denominados S-1,S-2,S-3,S-4 con una profundidad 22.20m, 19.88m, 25.20, y 16.20m , localizados en el Km 22+430.8, 22+470.7, 22+510.0 , 22+557.5 respectivamente. Los tipos de muestras son del tipo alteradas representativas y núcleos de roca, el nivel freático se detectó en el sondeo S-2 a 1.4m bajo la boca del mismo. Pruebas de laboratorio: Las muestras extraídas de cada sondeo se les ensayó humedad Natural, Granulometría por malla, parámetros relacionados con el comportamiento de los materiales y necesarios para determinar la capacidad de carga del suelo y del macizo rocoso tal como se vera mas adelante. En el laboratorio se determino el porcentaje de recuperación de las muestras y el índice de calidad roca (RQD). Se entiende como tal, la relación porcentual entre los fragmentos recuperados mayores de 10cm y la magnitud muestreada. El RQD no toma en cuenta el rompimiento producido por la perforación, sin embargo se considera implícitamente el grado de fracturamiento natural que presenta el macizo rocoso.

46

Estratigrafía: En el sitio en estudio y detectándose en la zona del cauce y margen derecha, existe un primer estrato de espeso variable constituido por gravas mal graduada, con lentes de arena de compacidad media, y arena limosa color café claro, de suelta a muy compacta con fragmentos chicos de roca y lentes de limo y arcilla de consistencia muy firme a dura. En el margen izquierda aflora toba basáltica color gris oscuro, fracturada y poco alterada: Subyaciendo a los estratos de suelo aforamiento afloramiento rocoso existentes aparece conglomerado poco cementado con matriz arenosa, bajo el cual y sólo en el sondeo S-1 y S-2 se detecto caliza arenosa muy alterada y arena limosa color café claro y muy compacta, con gravas, respectivamente. Como se muestra perfil estratigráfico del “Plano No2”

47

CAPITULO V Socavación: Es difícil dar una definición clara y completa de la que se entiende por socavación: Se trata de problemas de erosión y flujo de lodos y material grueso arrastrado por avenidas extraordinarias. Por definición el fenómeno de la erosión consiste en tres Fases:

1. Desprendimiento de las partículas. 2. Transporte, aún cuando sea un movimiento muy pequeño. 3. Deposito, se produce al disminuir la velocidad del agente de erosivo.

La socavación Típica: Es una forma de erosión en la que las partículas que se mueven constituyen la basa o el apoyo sobre el que gravitan otros materiales, que pueden ser naturales o puestos por la mano del hombre.

Fotografía 13. Se muestra la socavación en el terreno causado por avenida de agua. La socavación puede ser producida por cualquiera de los agentes erosivos, que son:

1. Aguas superficiales 2. Las aguas subterráneas 3. El hielo 4. Las olas y corrientes costeras 5. El viento 6. El hombre y los animales

48

Socavación General: El descenso del fondo de un río que se presentarse una corriente y es debido al aumento en la capacidad de arrastre del material sólido que en ese momento adquiere la corriente en virtud de su mayor velocidad.

Fotografía 14. Se muestra el arrastre de material sólido causado por el aumento de velocidad de la corriente en el cause del río

Socavación Transversal: La reducción del ancho de la sección de un cause ocasionada en forma natural o como consecuencia de una obra civil, como se describe en la fotografía 15. Es compensada con un incremento en la profundidad hasta el punto en el cual se alcanza la capacidad necesaria en la sección; este incremento de la profundidad del cause se conoce como socavación transversal.

Fotografía 15. Se muestra la reducción del cause del río debido a obra civil.

49

Socavación en curva: Se genera en el fondo cercano al lado cóncavo de la curva o el talud exterior debido al flujo helicoidal que se forma cuando el río cambia de dirección esto se debe a la sobre elevación Del nivel de aguas en esta zona producida por la fuerza centrífuga como sebe en la fotografía 16.

Fotografía 16. Se muestra el cambio del cause del río Socavación local en pilas: Cuando se coloca una pila de un puente en la corriente de un río se produce un cambio en las condiciones hidráulicas de ésta y por lo tanto su capacidad para producir arrastre sólido se muestra en la fotografía 17. Si la capacidad de arrastre supera localmente el soporte del gasto sólido del río ocurrirá en la pila una socavación.

Fotografía 17. Se muestra la corriente del rió que produce un arrastre de material sólido en la pila.

50

Calculo de Socavación

CALCULO DE SOCAVACION GENERAL

NOMBRE: PUENTE "TLACOZOTITLAN"

Qd = Gasto de diseño μ = Coeficiente de contracción

A = Área hidráulica de la sección Be =Ancho efectivo de la superficie libre

V = velocidad media de la sección del agua

B = Ancho de la superficie libre del agua en la sección dm =

Tirante medio de la sección

Tr = Periodo de retorno de la avenida α = Coeficiente

γd = Peso volumétrico seco β = Coeficiente en función de Tr

Dm1 = Diámetro 84 de la partícula de suelo granular



L = Distancia entre apoyos

NAME = Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias

DATOS

Qd = 3008.10 m3/s Angulo de esviaje = 0.00 °

A = 707.45 m2 Ancho del apoyo = 1.50 m

V = 4.42 m/seg No de apoyos intermedios = 3.00

B = 120.00 m Largo del apoyo = 0.00 m

Tr = 100.00 años No de Caras = 8.00

γd = 0.00 Kg/m3 No de apoyos o

estribos = 2.00

Dm1 = 0.01920 m Hm= 6.1

Dm2 = 0.00827 m μ = 0.95

Dm3 = 0.00122 m Be = 115.50 m

L = 30.70 m dm = 5.89 m

NAME = 97.33 m α = 1.43

β = 1.00

51

Tabla 10. En la cual se muestra los cálculos de socavación general.

Perfil del ELEVACIÓN

Distancia entre puntos SUELO COHESIVO SUELO NO COHESIVO

cauce de diseño Críticos h0 AREA D84 < 1.0m D84 < 0.0028m D84 < 0.0182m

(m) (m) (m) (m) (m2) Profundidad

socavada (m) Prof. de

socavación Prof. de

socavación Prof. de

socavación

0.00 97.33 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 10.00 95.00 10.00 2.33 11.65 -1.33 0.32 0.87 1.19 20.30 94.68 10.30 2.65 25.65 -1.65 0.46 1.10 1.35 30.10 94.20 9.80 3.13 28.32 -2.13 0.68 1.48 1.60 40.80 94.00 10.70 3.33 34.56 -2.33 0.78 1.65 1.70 50.00 93.80 9.20 3.53 31.56 -2.53 0.88 1.82 1.80 60.80 93.50 10.80 3.83 39.74 -2.83 1.05 2.09 1.95 70.24 91.81 9.44 5.52 44.13 -4.52 2.10 3.78 2.81 75.90 91.33 5.66 6.00 32.60 -5.00 2.44 4.31 3.05 78.70 91.00 2.80 6.33 17.26 -5.33 2.68 4.69 3.22 83.30 90.80 4.60 6.53 29.58 -5.53 2.83 4.92 3.32 94.80 90.60 11.50 6.73 76.25 -5.73 2.99 5.16 3.42

100.00 90.00 5.20 7.33 36.56 -6.33 3.46 5.89 3.72 105.50 89.80 5.50 7.53 40.87 -6.53 3.62 6.13 3.83 106.50 89.20 1.00 8.13 7.83 -7.13 4.11 6.89 4.13 110.50 90.30 4.00 7.03 30.32 -6.03 3.22 5.52 3.57 115.50 93.40 5.00 3.93 27.40 -2.93 1.10 2.18 2.00 117.50 95.60 2.00 1.73 5.66 -0.73 0.11 0.48 0.89 120.00 97.33 2.50 0.00 2.16 0.00 0.00 0.00 0.00

120.00 Σ= 522.0921

52

Tabla 11. Que muestra la longitud, perfil socavado y profundidad que alcanzo la socavación, del Puente Tlacozotitlan. En la grafica No3 se muestra el Perfil de Socavaciones General y en el Plano No 3 se muestra la socavación el el puente.

NOMBRE:

PUENTE TLACOZOTITLAN

Longitud Perfil del terreno

Perfil socavado

g

Perfil socavado Dm<1.0m

Perfil socavado

Dm<0.0028m

Perfil socavado

Dm<0.182m

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

10.00 -2.33 -1.00 -2.65 -3.20 -3.52

20.30 -2.65 -1.00 -3.11 -3.75 -4.00

30.10 -3.13 -1.00 -3.81 -4.61 -4.73

40.80 -3.33 -1.00 -4.11 -4.98 -5.03

50.00 -3.53 -1.00 -4.41 -5.35 -5.33

60.80 -3.83 -1.00 -4.88 -5.92 -5.78

70.24 -5.52 -1.00 -7.62 -9.30 -8.33

75.90 -6.00 -1.00 -8.44 -10.31 -9.05

78.70 -6.33 -1.00 -9.01 -11.02 -9.55

83.30 -6.53 -1.00 -9.36 -11.45 -9.85

94.80 -6.73 -1.00 -9.72 -11.89 -10.15

100.00 -7.33 -1.00 -10.79 -13.22 -11.05

105.50 -7.53 -1.00 -11.15 -13.66 -11.36

106.50 -8.13 -1.00 -12.24 -15.02 -12.26

110.50 -7.03 -1.00 -10.25 -12.55 -10.60

115.50 -3.93 -1.00 -5.03 -6.11 -5.93

117.50 -1.73 -1.00 -1.84 -2.21 -2.62

120.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

120.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

120.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

120.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

120.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

53

PERFIL DE SOCAVACIONES

-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120

ANCHO DE LA SUPERFICIE LIBRE DEL AGUA (m)

ELEV

AC

ION

(m)

Perfil del terenoPerfil socavado gPerfil socavado Dm<1.0mPerfil socavado Dm<0.0028 mPerfil socavado Dm<0.0182

Grafica No 3. Se muestra el perfil de socavaciones generales

54

SOCAVACIÓN LOCAL Los diferentes tipos de secciones de pilas existentes y sus formulas que se utilizan para el calculo de la socavación local se muestra en la figura No14 por el Método de Yaroslavtziev.

Socavación local

Figura 14. Muestran los diferentes tipos de secciónes de pilas existentes y sus formulas que se utilizan para el cálculo de la socavación local.

CALCULO DE SOCAVACIÓN LOCAL, MÉTODO DE YAROSLAVTZIEV

Pila tipo I Pila tipo II PILA TIPO III PILA TIPO IV

Kf = 12,4 b1= (a-b)senf + b kf= C/H

b1 = a senf + b cosf Kf =10 b1 = D b1=(a-b0)senØ+b0 para C/H≤0.3

b1=(a-b0)senØ+b0 para C/H>0.3

en donde b0=b+(b2-b)* C/H

PILA TIPO V PILA TIPO VI PILA VII

kf= 12.4

b1 = a senØ + b0 cosØ en donde b0= b+(b2-b)C/H

β°= 120 = 90 = 60 Kf= 12.2 = 10 =7.3 b1 = (a-b) senØ + b

b1 = (a-b) senØ + b

55

Calculo de la Socavación local D84< 0.0028mm en la tabla 12 se muestra los resultados del calculo.

a = 8.5 M c = 0 Sólo para pilas IV Y V c/H = 0

b = 1.5 M H = 6.1 Sólo para pilas IV Y V

D85= 0.02 M b2 = 1.5 Para pila VII elegir b2=b

φ = 0 Elijase φ = 0 para pila tipo II

Tipo de pila = 2 (En número arábigo) Kf = 10

e = 1 Vale 0.6 para cauce habitual y 1.0 para cauce en avenidas

Pila 2,3,6 y

7 Pila 4,5

Pila 1 y 4

b1 = 1.5 m b0 = 1.5 b0 = 1.5

b1 = 1.5 b1 = 1.5

Elijase un valor de b1 = 1.5

Vr(γ) Kv Kh So Stotal

1 0 1 1.48 -0.6 0

2 2.2 0.64 0.36 3.70 4.02

3 2.3 0.63 0.28 3.87 4.32

4 2.5 0.61 0.19 4.11 4.79

5 2.6 0.61 0.16 4.22 4.99

6 2.6 0.60 0.14 4.32 5.20

7 2.7 0.60 0.11 4.49 5.53

8 3.2 0.56 0.02 5.53 7.64

9 3.4 0.55 0.02 5.86 8.30

10 3.4 0.55 0.00 0 0 Tabla 12. Que muestra el calculo de la Socavación local D84< 0.0028mm

56

Calculo de la Socavación local D84< 0.182mm en la tabla 13 se muestra los resultados

Tabla 13. Que muestra el cálculo de la Socavación local D84< 0.182mm del cálculo.

a = 8.5 m c = 0Sólo para pilas IV Y V c/H = 0

b = 1.5 m H = 8.1 Sólo para pilas IV Y V

D85= 0.2 m b2 = 1.5 Para pila VII elegir b2=b



e = 0.6 Vale 0.6 para cauce habitual y 1.0 para cauce en avenidas

Pila 2,3,6 y

7 Pila 4,5

Pila 1 y 4

b1 = 1.5 m b0 = 1.5 b0 = 1.5

b1 = 1.5 b1 = 1.5



1 0.0 1.0 1.5 -6.0 0.0

2 1.8 0.7 0.3 -4.0 0.9

3 1.9 0.7 0.2 -4.0 1.1

4 2.1 0.7 0.1 -3.9 1.5

5 2.1 0.6 0.1 -3.9 1.6

6 2.2 0.6 0.1 -3.9 1.8

7 2.3 0.6 0.1 -3.8 2.1

8 2.6 0.6 0.0 -3.4 3.8

9 2.7 0.6 0.0 -3.2 4.3

10 2.8 0.6 0.0 -3.1 4.7

11 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

12 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

57

Calculo de la Socavación local D84< 1.00mm en la tabla 14 se muestra los resultados del calculo.

a = 8.5 m c = 0 Sólo para pilas IV Y V c/H = 0

b = 1.5 m H = 6.1 Sólo para pilas IV Y V

D85= 0.019 m b2 = 1.5 Para pila VII elegir b2=b



e = 0.6 Vale 0.6 para cauce habitual y 1.0 para cauce en avenidas

Pila 2,3,6 y 7 Pila 4,5

Pila 1 y 4

b1 = 1.5 m b0 = 1.5 b0 = 1.5

b1 = 1.5 b1 = 1.5



0 1 0 0 0

1.7 0.7 0.2 1.0 1.4

1.8 0.7 0.2 1.2 1.6

2.0 0.7 0.1 1.4 2.1

2.1 0.6 0.1 1.5 2.3

2.2 0.6 0.1 1.6 2.5

2.3 0.6 0.1 1.7 2.8

3.0 0.6 0.0 2.6 4.7

3.1 0.6 0.0 2.9 5.3

3.2 0.6 0.0 0.0 0.0 Tabla 14. Se muestra los resultados del cálculo de la Socavación local D84< 1.00mm

58

CAPITULO VI Diseño Geotécnico de la Cimentación: Son varios factores que condicionan la elección de un determinado tipo de cimentación; entre dichos factores se encuentran magnitud de las descargas, profundidad de estrato de apoyo, la topografía y la geología del lugar, entre otros. El aspecto económico y la disponibilidad de equipo así como la conveniencia del procedimiento constructivo a emplear intervienen igualmente en la determinación del tipo de cimentación En el caso presente se propone en forma una cimentación de pilas, dado que será necesario por la socavación que se presente en el sitio de cruce, con forme a los estudios realizados.

59

Nivel de Desplante: De acuerdo al perfil estratigráfico (Plano 2) la forma del suelo presenta diferentes propiedades tal como su composición granular hacia abajo y hacia el margen izquierda, variando notable mente el valor de los estudios en cada sondeo. Al proponer las elevaciones de desplante se toma en cuenta los estudios de socavación, realizados al lugar, bajo dicho niveles. Es decir, se buscó que las características de la elevación de desplante fueran continuas y por lo tanto presentaran propiedades semejantes, en plano No 4 se muestra el desplante de la cimentación del puente Tlacozotitlan. Así mismo se toma en cuenta que el apoyo quedara alejado del talud una distancia de cuando menos 1.5 el ancho del cimiento, medida en forma horizontal a partir del borde exterior de la zapata con el fin de evitar problemas de estabilidad. Se presentan a continuación en forma tabular de la elevación de desplante de acuerdo a la ubicación del apoyo, como se muestra la tabla 15.

Km DESPLANTE BAJO EL NIVEL DEL TERRENO ACTUAL (m).

1 22+425.00 A 13.5m sobre arena limosa compacta, en la elevación 81.5m

2 22+455.00 A 14.4m sobre conglomerado poco cementado, en la elevación 79m

3 22+485.00 A 15.2m sobre conglomerado poco cementado, en la elevación 76m

4 22+515.00 A 14.0m sobre conglomerados pocos cementado, en la elevación 76.m

5 22+545.00 A 1.5 como mínima, en toba basáltica, cumpliendo con una distancia mínima horizontal medida entre la arista exterior de la zapata mas próxima al talud y éste de 1.5 veces el ancho de la misma

Tabla 15 muestra el desplante bajo el nivel del terreno actual en (m), de los apoyos.

60

Capacidad de Carga: Calculo de capacidad de carga en la pila I estación 22+423.08

N=25 f = 23° f *=33° Nq=10 Nd=7 d=1.2

N=15f = 21° f *=30° Nq=9 Nd=5 d=1.99

N=28f = 23° f *=33° Nq=10 Nd=7 d=2.16

N=15 f = 21° f *=31°Nq=9 Nd=5 d=1.99

22.20m

18.00m

N=26 f = 23° f *=33° Nq=10 Nd=7 d=2.16

N=30 f = 25° f *=35° Nq=14 Nd=9 d=1.99

15.00m

10.20m

7.80m

1.60m

Figura 15. Muestra la localización de la pila No 1 y su sondeo S-1, la diferente estratigrafía. Calculando la Presión Vertical.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 95.542.499.1399.18.416.24.216.220.699.160.199.1 =×+×+×+×+×+×=Pv

( ) ( )( ) 2/97.3220.22199.195.54 mtonPvPv =×−−=−= μ Estrato de apoyo:

15=N °= 30*ϕ °= 211ϕ ; 9=Nq 5=γN Calculando la resistencia en la punta:

( )[ ] ApPvFRNBNqPvRp ×+××××+×= ∗ γγ6.0

61

Sustituyendo valores: ( ) ( ) ( )[ ] 2/24.28276.195.5435.0)55.1199.16.0997.32( mTonRp =×+×××−×+×= Estrato No 1 “0 - 1.60m.”

Sustituyendo: 18.399.160.1 =×=Pv Calculando “ μ ”

=×−= Lsuelosat )( γγμ Sustituyendo valores:

59.160.1)199.1( =×−=μ Calculando Pv :

59.159.118.3 =−=−= μPvPv

53.76.15.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π

Valores: °= 23φ 5.11 =BS

21 /14.335.053.75.1

259.1 mtonRF =×××=

Estrato No 2 “1.60 – 7.80m”

Sustituyendo: 52.15)2.699.1(18.3 =×+=Pv Calculando “ μ ”


72.780.7)199.1( =×−=μ Calculando Pv :

78.772.750.15 =−=−= μPvPv

21.292.65.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π

62

Valores: =φ =1BS

21 /31.1197.021.295.1

278.7 mtonRF =×××=

Estrato No 3 “7.80 – 10.20m”



83.1120.10)116.2( =×−=μ Calculando Pv :

87.883.1170.20 =−=−= μPvPv

31.114.25.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π Valores: °= 23φ 5.11 =BS

21 /66.527.031.115.1

287.8 mtonRF =×××=

Estrato No 4 “10.20 – 15.00m” Sustituyendo: 06.31)8.416.2(70.20 =×+=Pv Calculando “ μ ”


4.1715)116.2( =×−=μ Calculando Pv :

66.134.1706.31 =−=−= μPvPv

63


21 /31.1197.021.295.1

278.7 mtonRF =×××=

Estrato No 5 “15.00 – 18.00m” Sustituyendo: 03.37)399.1(06.31 =×+=Pv Calculando “ μ ”


85.1418)199.1( =×−=μ Calculando Pv :

18.2285.1403.37 =−=−= μPvPv

13.1435.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π Valores: °= 21φ 2.11 =BS

21 /30.1337.013.142.1

218.22 mtonRF =×××=



78.212.22)199.1( =×−=μ

64

Calculando Pv :

61.2378.2139.45 =−=−= μPvPv


21 /54.1957.072.192.1

261.23 mtonRF =×××=

Obteniendo RFTOTAL

2/48.66554.19530.13307.16266.5231.11914.3 mtonRFTOTAL =+++++= Obteniendo:

2/72.94748.66524.282 mtonR

RFRpR

TOTAL

TOTALTOTAL

=+=

+=

Obteniendo:

TonCtotalWp 2.540.14.22.2276.1 =−××== ∗γ Igualando: 2/72.947 mtonWscWpfcQ ≤−+×

2/72.94719544.1300 mton≤−+× 22 /72.947/455 mtonmton ≤

65

Calculo de capacidad de carga en la pila II estación 22+470.70

N=25 f = 23° f *=33° Nq=10 Nd=7 d=1.2

N=15f = 21° f *=30° Nq=9 Nd=5 d=1.99

N=28f = 23° f *=33° Nq=10 Nd=7 d=2.16

N=15 f = 21° f *=31°Nq=9 Nd=5 d=1.99

22.20m

18.00m

N=26 f = 23° f *=33° Nq=10 Nd=7 d=2.16

N=30 f = 25° f *=35° Nq=14 Nd=9 d=1.99

15.00m

10.20m

7.80m

1.60m

Figura 16. Muestra la localización de la pila II y el sondeo No 1 que se encuentra en el margen izquierda. Calculando la Presión Vertical. ( ) ( ) ( ) ( ) 2/27.292.416.29.16.316.22.416.29.1 mtonPv =×+×+×+×= ( ) ( )( ) 2/065.1690.13195.127.29 mtonPvPv =×−−=−= μ Estrato de apoyo:


( )[ ] ApPvFRNBNqPvRp ×+××××+×= ∗ γγ6.0 Sustituyendo valores: ( ) ( ) ( )[ ] 2/94.15476.127.2935.0)75.1116.26.01006.16( mTonRp =×+×××−×+×=

66

Estrato No 1 “0 - 1.90m.” Sustituyendo: 104.416.290.1 =×=Pv Calculando “ μ ”


20.290.1)116.2( =×−=μ Calculando Pv :

9.120.2104.4 =−=−= μPvPv

95.89.15.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π


21 /66.417.095.87

29.1 mtonRF =×××=

Estrato No 2 “1.90– 6.10m” Sustituyendo: 2.13104.42.416.2 =+×=Pv Calculando “ μ ”


1.710.6)116.2( =×−=μ Calculando Pv :

1.61.72.13 =−=−= μPvPv

2202.45.11416.3)( mLDLPAL =××=××=×= π Valores: °= 32φ 41 =BS

21 /8.1707.0204

21.6 mtonRF =×××=

67



22.97.9)195.1( =×−=μ Calculando Pv :

1122.922.20 =−=−= μPvPv


21 /175.987.0175.1

211 mtonRF =×××=

Estrato No 4 “9.70 – 13.90m”

Sustituyendo: 20)2.416.2(11 =×+=Pv Calculando “ μ ”


12.169.13)116.2( =×−=μ Calculando Pv :

9.312.1620 =−=−= μPvPv


68

21 /717.0206.2

29.3 mtonRF =×××=

Obteniendo RFTOTAL

2/64.3817118.988.17066.41 mtonRFTOTAL =+++= Obteniendo:

2/6.53664.38294.154 mtonR

RFRpR

TOTAL

TOTALTOTAL

=+=

+=

Obteniendo:


2/6.5361924.344.1300 mton≤−+× 22 /6.536/2.435 mtonmton ≤

69

Calculo de capacidad de carga en la pila III estación 22+453.40 .

N=20f = 28° f *=32° Nq=10 Nd=7 dsat=2.16

N=15 f = 23° f *=30° Nq=9 Nd=5 dsat=1.95

N=23 f = 32° f *=33° Nq=10 Nd=7 dsat=2.16

N=30f = 33° f *=33° Nq=13Nd=9 d=2.16

13.9m

9.70m

6.10m

1.90m

0.0m

Figura 17. Muestra la localización de la pila III y el sondeo No 2 que se encuentra en el margen izquierda Calculando la Presión Vertical. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) tonPv 5.432.49.139.18.416.28.216.25.399.13.499.1 =×+×+×+×+×+×=

( ) ( )( ) 2/8.257.17199.15.43 mtonPvPv =×−−=−= μ Estrato de apoyo:


( )[ ] ApPvFRNBNqPvRp ×+××××+×= ∗ γγ6.0

70

Sustituyendo valores: ( ) ( ) ( )[ ] 2/9.20676.15.4335.0)65.1199.16.088.25( mTonRp =×+×××−×+×= Estrato No 1 “4.3 – 7.8m.”

Sustituyendo: tonPv 557.899.13.4 =×= Calculando “ μ ”


257.43.4)199.1( =×−=μ Calculando Pv :

3.4257.4557.8 =−=−= μPvPv

49.165.35.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π


21 /707.397.049.166.1

23.4 mtonRF =×××=

Estrato No 2 “7.8 – 10.20m”



72.780.7)199.1( =×−=μ Calculando Pv :

612.572.73.13 =−=−= μPvPv

31.114.25.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π

71


21 /32.337.031.115.1

2612.5 mtonRF =×××=

Estrato No 3 “10.20 – 15.00m”



4.1700.15)116.2( =×−=μ Calculando Pv :

27.64.1767.23 =−=−= μPvPv


21 /71.757.0235.1

267.6 mtonRF =×××=

Estrato No 4 “15.00– 18.00m” Sustituyendo: 67.29)399.1(67.23 =×+=Pv Calculando “ μ ”


82.1718)199.1( =×−=μ Calculando Pv :

85.1182.1767.29 =−=−= μPvPv

72

137.1435.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π


21 /39.897.014.142.1

285.11 mtonRF =×××=



978.2120.4)199.1( =×−=μ Calculando Pv :

05.1697.2102.38 =−=−= μPvPv


21 /75.1667.079.195.1

205.16 mtonRF =×××=

73

Obteniendo RFTOTAL

2/14.40475.16639.8971.7522.3307.39 mtonRFTOTAL =++++= Obteniendo:

2/04.61114.4049.206 mtonR

RFRpR

TOTAL

TOTALTOTAL

=+=

+=

Obteniendo:


2/04.6111710.444.1300 mton≤−+× 22 /04.611/1.447 mtonmton ≤

74

Calculo de capacidad de carga en la pila IV estación 22+510.00

N = 2 8 f = 3 3 ° f * = 3 5 ° N q = 1 0 N d = 7 d = 2 .1 6

1 9 .9 0 m

N = 1 9 f = 3 0 ° f *= 3 3 ° N q = 1 0 N d = 7 d = 2 .1 6

1 2 .6 0 m

4 .2 5 m

0 .0 m

Figura 18. Muestra la localización de la pila IV y el sondeo No 3 que se encuentra en el margen izquierda.

75

Calculando la Presión Vertical. ( ) ( ) 2/38.2716.24.816.228.4 mtonPv =×+×= ( ) ( )( ) 2/72.126.12116.238.27 mtonPvPv =×−−=−= μ Estrato de apoyo:


( )[ ] ApPvFRNBNqPvRp ×+××××+×= ∗ γγ6.0 Sustituyendo valores: ( ) ( ) ( )[ ] 2/8.24776.138.2735.0)175.1116.26.02476.12( mTonRp =×+×××−×+×= Estrato No 1 “0 – 4.28m.” Sustituyendo: 24.916.228.4 =×=Pv Calculando “ μ ”


96.428.4)116.2( =×−=μ Calculando Pv :

28.496.424.9 =−=−= μPvPv

17.2028.45.11416.3)( =××=××=×= LDLPAL π


21 /977.017.202.3

228.4 mtonRF =×××=

76

Estrato No 2 “4.80– 12.60m” Sustituyendo: 38.2728.94.816.2 =+×=Pv Calculando “ μ ”


76.1260.12)116.2( =×−=μ Calculando Pv :

76.1262.1438.27 =−=−= μPvPv

258.394.85.11416.3)( mLDLPAL =××=××=×= π Valores: °= 33φ 3.41 =BS

21 /27.7097.058.393.4

276.12 mtonRF =×××=

Obteniendo RFTOTAL

2/27.80627.70997 mtonRFTOTAL =+= Obteniendo:

2/07.105427.8068.247 mtonR

RFRpR

TOTAL

TOTALTOTAL

=+=

+=

Obteniendo:

TonCtotalWp 83.45)0.14.2(6.1876.1 =−××== ∗γ Igualando: 2/04.1054 mtonWscWpfcQ ≤−+×

2/04.10541483.454.1300 mton≤−+× 22 /04.1054/83.451 mtonmton ≤

77

Asentamientos: Calculo del Asentamiento en la pila I estación 22+423.08

( )2157.1 VAEQ

AEQL

PSPc

−××∑

+×

∑=δ

Donde: =∑Q Combinación de carga más desfavorable (por pilote) =L Longitud del pilote o de la pila =CE Modulo de elasticidad de la pila ( a largo plazo) =PA Área de la sección transversal de la pila =SE Modulo de elasticidad del estrato de apoyo =υ Relación de Poisson del estrato de apoyo Sustituyendo datos

tonQ 300=∑ mL 20.22= 340.2mtonEC = 2767.1 mAP = 21400

cmkgES =

15.0=υ

( ) 57.215.01767.1140

30057.1767.1240000

20.22300 2

22

22

=−××

+×

×=

mmton

ton

mmton

mtonδ

78

Calculo del Asentamiento en la pila II estación 22+470.70

( )2157.1 VAEQ

AEQL

PSPc

−××∑

+×

∑=δ



cmkgES =

15.0=υ

( ) 57.215.01767.1140

30057.1767.1240000

20.22300 2

22

22

=−××

+×

×=

mmton

ton

mmton

mtonδ

79

Calculo del Asentamiento en la pila III estación 22+453.40

( )2157.1 VAEQ

AEQL

PSPc

−××∑

+×

∑=δ

Donde: =∑Q Combinación de carga más desfavorable (por pilote) =L Longitud del pilote o de la pila =CE Modulo de elasticidad de la pila (a largo plazo) =PA Área de la sección transversal de la pila =SE Modulo de elasticidad del estrato de apoyo =υ Relación de Poisson del estrato de apoyo Sustituyendo datos


cmkgES =

25.0=υ

( ) 37.325.01767.1100

30057.1767.1240000

20.22300 2

22

22

=−××

+×

×=

mmton

ton

mmton

mtonδ

80

Calculo del Asentamiento en la pila IV estación 22+510.00

( )2157.1 VAEQ

AEQL

PSPc

−××∑

+×

∑=δ



cmkgES =

15.0=υ

( ) 41.215.01767.1140

30057.1767.1240000

20.22300 2

22

22

=−××

+×

×=

mmton

ton

mmton

mtonδ

81

Muro de Retención de la Margen Derecha :

Figura 19 se muestra el corte del Muro de Retención que se encuentra ubicado en la Margen Derecha Km 22+557

82

Calculando Diagramas de Presiones del Muro de contención: Calculando 1Ka :

33.02

304

1416.324

22

1 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −= tgtgKa ϕπ

Calculando 2Ka :

( )

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−×+−×+

+×+×

−= 2

2

2

2

1αθϕδαϕϕδθδθ

θϕ

sensensensensensen

senKa

Sustituyendo:

( )

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )

247.0

0104010403030010104104

301042

2

2

2 =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−×+

−×++×+×

−=

sensensensensensen

senKa

Calculando 3Ka : Sustituyendo:

( )

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )

1755.0

0104010403636010104104

361042

2

2

2 =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−×+

−×++×+×

−=

sensensensensensen

senKa

Calculando 4Ka :

( )

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )

160.2

0156015603636010156156

301562

2

2

4 =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−×+

−×++×+×

−=

sensensensensensen

senKa

Calculando vσ ′ 0=z

0=′vσ 0=′aσ

Calculando vσ ′ mz 2.2=

23 29.495.12.2 mton

mtonmz hv =×=×=′ γσ

221 40.129.433.0 mton

mtonKa va =×=′×=′ σσ

83

Calculando aσ ′ en el estrato inferior:

222 059.129.4247.0 mton

mtonKa va =×=′×=′ σσ

Calculo vσ ′ mz 10.8=

233 89.16610.295.12.2 mtonmm

tonm

tonmzz hhv =×+×=×+×=′ γγσ

Calculando la Presión Activa :

mton

mtonmm

tonmmtonmEa

zzzEa vVV

32.139.2621059.16

214.12.2

21

21

21

21

222

321

=××+××+×=

=′××+′××+′×+×= σσσ

Calculo de AY :

( )=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×′+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+−×′

=Pa

zzzzzY

aatotala

A3333

32

21

11 σσσ

( )m

mton

mm

tonmm

tonmm

ton

YA 788.3424.5

39.59.2

39.5059.1

32.29.54.1 222

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+×

=

84

Calculando Presión Pasiva (Pp) Calculando vσ ′ 0=z

0=′vσ

23 10.21.20.1 mton

mtonmz hV =×=×=′ γσ

mton

mtonKa vPP 536.41.2160.2 2 =×=′×=′ σσ

23 20.41.22 mton

mtonmz hV =×=×=′ γσ

mton

mtonKa vPP 0.92.4160.2 2 =×=′×=′ σσ

23 355.51.255.2 mton

mtonz hV =×=×=′ γσ

mton

mtonKa vPP 567.11355.5160.2 2 =×=′×=′ σσ

mton

mtonmm

tonmmtonEp

zzzEp vVV

52.21567.1155.2210.92

21536.41

21

21

21

21

222

321

=××+××+××=

=′××+′××+′××= σσσ

En el plano No 5 se muestran los Diagramas de Presiones Activa. Presión Pasiva, como también los “Empuje Activo y Empuje Pasivo”.

mz 1=

mz 2=

mz 55.2=

85

Calculo de Revisión por Volteo: Obteniendo las Áreas de las secciones del Muro como se muestra en la figura 20:

q=80 ton/m²

A1=7.29m²

A2=

3.51

m²

A3=

1.01

5m²

A4=

0.4m

²

A5=0.215m²

A6=1.4m²

A7=3.51m²

A8=2.90m²

Figura 20. Se muestra a detalle el plano de áreas del muro de Retención.

86

El procedimiento del cálculo de Momento R. se muestra en la Tabla No 16. Tabla No 16. Se muestra la el calculo del Momento R.

3

3

4.2

95.1

mtonm

ton

concreto

Suelo

=

=

γ

γ

Calculando hP y VP :

mtonSenm

tonSenPaPv

mtonCosm

tonCosPaPh

45.730321432.13

32

04.1130321432.13

32

1

1

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ °×+×=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +×=

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ °×+×=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +×=

ϕα

ϕα

Calculando Mo∑

( ) ( ) tonmm

tonHPaMo total 96.34

310.814cos32.13

3cos =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×°×=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛××=∑ α

Calculando fs

265.296.3406.92

>==∑∑

=tonton

MoMRFs

Calculando Factor de Seguridad contra Desplazamiento DFS :

37.814cos32.13

98.2136tan07.126

costan 2 =

°×

+°×=

×+×∑

=′′∑

=m

tonm

tonm

ton

PaPpv

FF

Fsd

RD α

ϕ

No Áreas (m²) Peso x Área

(ton/m) Brazo de Momento (m)Momento (ton*m/m)

1 7.29 17.50 1.37 23.97 2 3.51 8.42 2.89 24.35 3 1.051 2.52 0.59 1.49 4 0.4 0.96 0.52 0.50 5 0.215 0.52 0.29 0.15 6 1.4 3.36 1.75 5.88 7 3.51 7.21 2.89 20.84 8 2.9 5.66 2.67 15.10 Σv = 46.07ton/m ΣMR = 92.06 ton

87

Revisión de falla por Capacidad de Carga:

( )

∑ ∑ =−=−=

=°×+=××∑=

mton

mton

mtonMMMneto

mton

mtonPaVR

oR 10.5736.3406.92

13914cos32.1307.126cosαr

Excentricidad:

40.1640.8

6

58.065.3

6

===

===

he

he

y

x

Momento de Inercia:

Calculando sFFqsFqiFciFrdFqdiF γγ ,,,,,, ,

( )

( ) ( )( )

°°=⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛ °×=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ×=

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

°°°

−=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

°−=

=

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×°−×°+=

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

′×−×+=

−−

∑515

07.126

14cos32.13tancostan

701.0905151

901

1

269.134.255.236136tan21

1tan21

11

2

2

222

mtonm

ton

vPa

Fci

Frd

senFqd

BhsenFqd

total

αψ

ψ

ϕϕ

mton

mm

ton

Be

Bvq

mtonevMneto

BLI

totalima

totaly

04.1095.3

4.1615.3

07.12661

5.1764.107.126

94.285.310.8121

12

max

33

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

+×=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

+×∑

=

=×=×∑=

=××=××=

mton

mm

ton

Be

Bv

q totalima 4.50

5.34.161

5.3

07.12661max =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

−×=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

+×∑

=

88

Calculando Carga Ultima ultQ :

mtonQ

Q

iFdFsFNBFqiFqdFqsNqQ

ult

ult

qult

97.371

83.0701.031.565.31.221874.030.1269.175.37355.5

21

=

=×××××+××××=

=××××××+××××= γγγγ γ

Calculando el factor de Seguridad ( )Fs

02.307.126

97.371==

∑=

mtonm

ton

vQ

Fstotal

ult > 3

89

Calculando el Asentamiento: ASENTAMIENTOS INMEDIATOS EN EL MURO PROYECTO: PUENTE TLACOZOTITLAN SONDEO: S-4 OBRA: TLACOZOTITLAN GUERRERO UBICACIÓN: Km 22+545.00

FORMULA APLICADA: Azi = P(B/E)[(1-µ²)F1+(1-µ-2µ²)F2]

B= 3.50 m H= m L= 8.40 m P= 100.00 t/m² P.V.= 1.90 t/m3

Estrato Z Z/B L/B F1 F2 µ µ² E Azi Azt (m) t/m² (m) (m)

1 1.81 0.52 2.400 0.0411 0.0866 0.50 0.2500 8000 0.001 0.001 1.81 0.52 2.400 0.0411 0.0866 0.50 0.2500 8000 0.001

2 4.80 1.37 2.400 0.1866 0.1172 0.25 0.0625 1400 0.062 0.061 4.80 1.37 2.400 0.1866 0.1172 0.25 0.0625 1400 0.062

SUMA 0.062 APLICANDO EL MÉTODO DE STEINBRENNER:

ASENTAMIENTO

TOTAL = 0.062 X 2 = 0.12 m

90

CAPITULO VII Estabilidad de taludes: En el plano No 6 sedan los datos que forman la sección del Terraplén Km 22+423 que se encuentra ubicada en el margen Izquierdo del puente, consultar plano No 4. El análisis que se realizara es de Factor de Seguridad (FS). ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DE LOS TALUDES D A T O S I N I C IA L ES ESTABILIDAD DEL TERRAPLEN DEL PUENTE TLACOZOTITLAN CONCIDERANDO LA COMBINACIÓN DE CARGAS CV +CM TALUD ANALIZADO------------------------------------------------------------------------ DERECHO NUMERO DE LINEAS QUE FORMAN LA SECCION -------------------------- 6 ANCHO DE LA CORONA---------------------------------------------------------------16.2

N X IZQ Y IZQ X DER Y DER PESO

V COHESIÓN FRICCION 1 -16.2 0 0 0 1.9 2.5 32 2 0 0 12 -6.5 1.9 2.5 32 3 -32 -4.3 -16.2 0 1.9 2.5 32 4 -32 -4.3 12 -6.5 1.9 2.5 32 5 -32 -9 30 -9 1.9 0 33 6 -32 -15.4 30 -15.4 1.9 0 33

ABSCISA INICIAL DEL CENTRO DEL CIRCULO DE FALLA ------------- 0 ORDENADA INICIAL DEL CENTRO DEL CIRCULO DE FALLA-----------14.4 RADIO INCIAL DEL CIRCULO DE FALLA------------------------------------------25.2 INCREMENTO PARA LA ABCISA , ORDENADA Y RADIO------------------- 0.1

COEFICIENTE SISMICO----------------------------------------------------------------- 0.15 FUERZAS RESISTENTES FZA MOTORA ABSISA ORDENADA RADIO FS

C* L N*TAN(F1) T 36.6835 131.32 111.19 12.5 14.4 25.2 1.511 36.3851 135.07 113.4499 12.5 14.4 25.3 1.513

EL MENOR DE ESTE GRUPO---------------------------------------------------------------------1.511 36.6835 130.55 110.6786 12.6 14.4 25.2 1.511 36.3851 134.539 112.9508 12.6 14.4 25.3 1.512

EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.511 36.6835 132.0711 111.6786 12.4 14.4 25.2 1.511 36.3851 135.8309 113.9496 12.4 14.4 25.3 1.513

EL MENOR DE ESTE GRUPO------------------------------------------------------------------- 1.511 36.7466 131.7792 111.4134 12.5 14.5 25.3 1.5126 36.4473 135.5376 113.6774 12.5 14.5 25.4 1.5129

EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.5126 36.7466 131.0126 110.9055 12.6 14.5 25.3 1.5126 36.4473 134.7752 113.1776 12.6 14.5 25.4 1.5129

EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.5126 EL MÍNIMO PARA EL CIRCULO INICIAL ELEGIDO ES ---------------------------------1.51100 PARA FINES PRACTICOS FS-------------------------------------1.51

91

En el plano No 7 sedan los datos que forman la sección del Terraplén Km 22+423 que se encuentra ubicada en el margen Izquierdo del puente, consultar plano No 4. El análisis que se realizara es de Factor de Seguridad (FS). ANALISIS DE LA ESTABILIDAD DE LOS TALUDES D A T O S I N I C IA L ES ESTABILIDAD DEL TERRAPLEN DEL PUENTE TLACOZOTITLAN CONCIDERANDO LA COMBINACIÓN DE CARGAS CV +CM TALUD ANALIZADO------------------------------------------------------------------------ IZQUIERDO NUMERO DE LINEAS QUE FORMAN LA SECCION -------------------------- 8 ANCHO DE LA CORONA------------------------------------------------------------------ 16.2


V COHESIÓN FRICCION 1 -16.2 0 -32.4 0 1.9 2.5 32 2 -32.4 0 -44.4 -6.5 1.9 2.5 32 3 0.2 -4.3 -16.2 0 1.9 2.5 32 4 0.2 -4.3 -44.4 -6.5 1.9 2.5 32 5 -44.4 -9 -46.2 -9 1.9 0 33 6 17.2 -15.4 -53.2 -15.4 1.9 0 33 7 -46.2 -9 -53.2 -15.4 1.9 0 35 8 -34.8 -15.4 53.2 -15.4 1.9 0 35

ABSCISA INICIAL DEL CENTRO DEL CIRCULO DE FALLA ---------------- -0.8 ORDENADA INICIAL DEL CENTRO DEL CIRCULO DE FALLA--------------14.4 RADIO INCIAL DEL CIRCULO DE FALLA---------------------------------------------25.6 INCREMENTO PARA LA ABCISA , ORDENADA Y RADIO------------------------0.1 COEFICIENTE SISMICO--------------------------------------------------------------------0.15 FUERZAS RESISTENTES FZA MOTORA ABSISA ORDENADA RADIO FS

C* L N*TAN(F1) T 35.569 160.6043 124.8817 -0.8 14.4 25.6 1.5709 35.32 164.5634 127.188 -0.8 14.4 25.7 1.5716

EL MENOR DE ESTE GRUPO---------------------------------------------------------------------1.5709 35.569 160.1676 124.547 -0.7 14.4 25.6 1.5716 35.3199 164.1224 126.8484 -0.7 14.4 25.7 1.5723

EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.5716 35.569 173.1882 127.2502 -0.9 14.4 25.6 1.6409 35.3199 177.4212 129.5912 -0.9 14.4 25.7 1.6416

EL MENOR DE ESTE GRUPO------------------------------------------------------------------- 1.6405 35.6286 161.0962 125.1119 -0.8 14.5 25.7 1.5724 35.3787 165.065 127.0831 -0.8 14.5 25.8 1.5731


EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.5731

EL MINIMO PARA EL CIRCULO INICIAL ELEGIDO ES ---------------------------------1.5709 PARA FINES PRACTICOS FS------------------------------------- 1.57

92

El siguiente Cálculo tiene los mismos datos de inicio que el anterior lo que cambia son sus coordenadas ordenada inicial y accisa inicial como también Radio Inicial de Falla. ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DE LOS TALUDES D A T O S I N I C IA L ES ESTABILIDAD DEL TERRAPLEN DEL PUENTE TLACOZOTITLAN CONCIDERANDO LA COMBINACIÓN DE CARGAS CV +CM TALUD ANALIZADO------------------------------------------------------------------------ IZQUIERDO NUMERO DE LINEAS QUE FORMAN LA SECCION -------------------------- 8 ANCHO DE LA CORONA------------------------------------------------------------------ 16.2


V COHESIÓN FRICCION 1 -16.2 0 -32.4 0 1.9 2.5 32 2 -32.4 0 -44.4 -6.5 1.9 2.5 32 3 0.2 -4.3 -16.2 0 1.9 2.5 32 4 0.2 -4.3 -44.4 -6.5 1.9 2.5 32 5 -44.4 -9 -46.2 -9 1.9 0 33 6 17.2 -15.4 -53.2 -15.4 1.9 0 33 7 -46.2 -9 -53.2 -15.4 1.9 0 35 8 -34.8 -15.4 53.2 -15.4 1.9 0 35

ABSCISA INICIAL DEL CENTRO DEL CIRCULO DE FALLA ------------------0.0 ORDENADA INICIAL DEL CENTRO DEL CIRCULO DE FALLA--------------14.5 RADIO INCIAL DEL CIRCULO DE FALLA---------------------------------------------25.5 INCREMENTO PARA LA ABCISA , ORDENADA Y RADIO------------------------0.1 COEFICIENTE SISMICO--------------------------------------------------------------------0.15 FUERZAS RESISTENTES FZA MOTORA ABSISA ORDENADA RADIO FS

C* L N*TAN(F1) T 36.162 149.7294 117.6796 0 14.5 25.5 1.5796

35.8894 153.1402 119.9928 0 14.5 25.6 1.5792 35.6286 36.162 122.3027 0 14.5 25.7 1.5792

EL MENOR DE ESTE GRUPO---------------------------------------------------------------------1.5792 36.1619 149.272 117.3073 0.1 14.5 25.5 1.5808 35.8894 153.1402 119.6162 0.1 14.5 25.6 1.5803 35.6286 157.0618 121.9404 0.1 14.5 25.7 1.5802 35.3787 161.0185 124.2484 0.1 14.5 25.8 1.5807


EL MENOR DE ESTE GRUPO------------------------------------------------------------------- 1.5781 36.162 154.6436 118.4229 -0.2 14.5 25.5 1.5774

35.8894 154.9547 121.0706 -0.3 14.5 25.6 1.5763 35.6286 158.8714 123.3775 -0.3 14.5 25.7 1.5765

EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.5763 36.1619 151.5359 119.1283 -0.4 14.5 25.5 1.5756 35.8894 155.4022 121.4235 -0.4 14.5 25.6 1.5754 35.6286 159.3228 123.7351 -0.4 14.5 25.7 1.5756

EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.5754

93

36.162 151.9793 119.1283 -0.5 14.5 25.5 1.5747 35.8894 155.8496 121.7762 -0.5 14.5 25.6 1.5745 35.6286 159.774 124.0923 -0.5 14.5 25.7 1.5747

EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.5745 36.162 152.4225 119.8239 -0.6 14.5 25.5 1.5738

35.8894 156.2967 122.1284 -0.6 14.5 25.6 1.5736 35.6286 160.6584 124.4416 -0.6 14.5 25.7 1.5738



35.8893 157.1818 122.818 -0.8 14.5 25.6 1.572 35.6286 161.0962 125.1119 -0.8 14.5 25.7 1.5724


35.8894 169.5093 125.156 -0.9 14.5 25.6 1.6411 EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.6405

36.2231 165.3534 122.7153 -0.8 14.5 25.6 1.6405 35.9497 157.6633 123.0427 -0.8 14.5 25.7 1.5735 35.6881 161.5873 125.3413 -0.8 14.5 25.8 1.5739


EL MENOR DE ESTE GRUPO--------------------------------------------------------------------1.5742 EL MINIMO PARA EL CIRCULO INICIAL ELEGIDO ES ---------------------------------1.5720 PARA FINES PRACTICOS FS------------------------------------- 1.57

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Asentamiento en el terraplén: En el plano No 8 sedan los datos que forman la sección del Terraplén Km. 22+423 que se encuentra ubicada en el margen Izquierdo del puente, consultar plano No 4. El análisis que se realizara es de asentamientos inmediatos. ASENTAMIENTOS INMEDIATOS PARA UN TERRAPLÉN PROYECTO: PUENTE TLACOZOTITLAN SONDEO: S-1 OBRA: TLACOZOTITLAN GUERRERO UBICACIÓN: Km. 22+423 FORMULA APLICADA: Azi = P(B/E)[(1-µ²)F1+(1-µ-2µ²)F2]

B= 10.30 m H= 5.80 m L= 44.20 m P= 80.00 t/m² P.V.= 1.90 t/m3

Estrato Z Z/B L/B F1 F2 µ µ² E Azi Azt (m) t/m² (m) (m)

1 1.60 0.16 4.291 0.004 0.00349 0.25 0.0625 2000 0.010 0.010 1.60 0.16 4.291 0.004 0.00349 0.25 0.0625 2000 0.010 2 7.20 0.70 4.291 0.065 0.1048 0.15 0.0225 5000 0.024 0.024 7.20 0.70 4.291 0.065 0.1048 0.15 0.0225 5000 0.024 3 10.20 0.99 4.291 0.113 0.1205 0.15 0.0225 8000 0.021 -0.003 10.20 0.99 4.291 0.113 0.1205 0.15 0.0225 8000 0.021

SUMA 0.021 APLICANDO EL METODO DE STEINBRENNER: ASENTAMIENTO TOTAL = 0.021 X 2 = 0.04 m

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Conclusiones: Una vez concluido la recopilación de información y realizando los cálculos necesarios para el proyecto, se llegado a la conclusión que se cumplió con los requerimientos necesarios para que se construya la infraestructura que permita un desarrollo socioeconómico, cultural, agropecuario y de salud en Tlacozotitlan Guerrero y comunidades aledañas; al lugar ya mencionado, que los traslados sean de corto tiempo a los Hospitales y centro de servicios Gubernamentales y privados. La experiencia recabada de este trabajo, nos dejo claro que no importa el tamaño de la obra sino la responsabilidad y seriedad para su elaboración, lo que dará como resultado mayor calidad de uso para las comunidades que se encuentran en lugares muy retirados e inaccesibles en nuestro país. En nuestro país en los últimos tiempos, los proyectos que se encuentran ejecutados, en su mayoría no están planificados correctamente, una vez ejecutado el proyecto se presentan problemas de construcción, y se generan perdidas económicas del presupuesto otorgado al desarrollo de puentes y caminos, esto se debe a la mala planeación de los proyectos en nuestro país.

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Bibliografía: Libro: Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Autor: Braja M. Das Editorial: Thonson * Learning Edición: 2001 Libro: Principios de Ingeniería de Cimentaciones. Autor: Braja M. Das Editorial: Thonson * Learning Edición: 2001 Libro: Ingeniería de Cimentaciones. Autor: Manuel Delgado Vargas Editorial: Alfa omega Edición: 2 edición Libro: Mecánica de suelos tomo II Autor: Juárez Badillo Editorial: Limusa Edición: 2001 Libro: Mecánica de suelos tomo I Autor: Juárez Badillo Editorial: Limusa Edición: 2001 Libro: Diseño de Cimentaciones tomo I. Autor: Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos Editorial: Edición: 2001 Libro: Manuel de Diseño de Obras Civiles. Geotecnia Mecánica de Suelos B.2.4 Cimentaciones de Suelos Autor: CFE Editorial: CFE Edición: 1982 Libro: Manuel de Socavaciones en Cauces Naturales. Autor: SCT Editorial: SCT Edición: 1970 Libro: Métodos Hidrológicos para Prevención de Escurrimientos. Autor: SCT Editorial: SCT Edición: 1992

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