Instituto Nacional de Ecologa

Libros INE

CLASIFICACION

AE 001869

LIBRO

Manual de Estudios y Proyectospara Desarrollos Industriales.

TOMO

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111

AE 001869

MANUAL DE ESTUDIOS Y PROYECTOS PARA DESARROLLOS INDUSTRIALES

SEGUNDA PARTE

NORMAS TECNICAS

VOLUMEN I

SECRETARIA DE ASENTAMIENTOS HUMANOS Y OBRAS PUBLICAS

DIRECCION GENERAL DE OBRAS DE MEJORAMIENTO URBANO

I N T R 0 D U C C I 0 N

Es motivo de especial distincin el presentar a vuestra consideracin el Manual

de Estudios y Proyectos para Desarrollos Industriales, instrumento a travs del

cual esta Secretara de Asentamientos Humanos y Obras Pblicas de la que soy ti

tular, pretende alcanzar con un sentido de racionalidad los objetivos, poilti--

cas y metas resultantes de la planeacin y desarrollo urbano de los asentamien-

tos humanos del pas.

El presente documento tiene como objeto prioritario, describir la metodologa -

ms idnea para apoyar las polticas citadas anteriormente, propiciando el esta

blecimiento ordenado y desconcentrado de distintas actividades econmicas que -

coadyuven a la descentralizacin industrial y ordenacin territorial, que re- -

quiere el pas.

Es conveniente destacar que para dar cabida a estos volmenes fue necesario rea

Tizar estudios con base en las experiencias tenidas a este respecto por otros -

pases, adaptndolos a las necesidades que el momento histrico seala a nues-

tra nacin.

Habida cuenta de que el documento en mencin, nos ayudar a seleccionar las lo-

calidades que generen un desarrollo regional equilibrado de conformidad a las -

zonas prioritarias que marcan, el Plan Nacional de Desarrollo Urbano y el Pl an -

de Desarrollo Industrial .

La ayuda que este Manual pueda brindar, ser un valioso elemento de juicio para

determinar la debida ubicacin de cada desarrollo industrial que se pretenda im

plantar, la que debe obedecer a una muy cuidadosa planeacin donde se tome en -

cuenta un anlisis crtico y sistemtico acerca del mercado, insumos, transpor-

te, mano de obra capacitada, infraestructura, equipamiento urbano-industrial, -

estmulos fiscales, factibilidad financiera y autosuficiencia operativa ; as co

mo los consecuentes anlisis fsicos del sitio como son : Geologa, topografa,-

energticos y abastecimiento de agua ; a fin de que se modifiquen los costos de-

operacin de un desarrollo industrial, con objeto de hacerlo ms rentable para-

el inversionista y que compita razonablemente dentro del medio en que se desen-

vuelve.

Esperamos pues sea este instrumento, uno de los ms valiosos auxiliares para in

crementar el desarrollo industrial de una nacin que, como la nuestra, crece en

todos los rdenes, pero que requiere primordialmente la transformacin de la ma

tenia prima, para competir a nivel equitativo en el Mercado Internacional.

ARQ. PEDRO RAMIREZ_ VAZQUEZ

6

AGRADECIMIENTO.

LA SECRETARIA DE ASENTAMIENTOS HUMANOS Y OBRAS PUBLICAS -

ENCARGO ESTE ESTUDIO AL INSTITUTO DE INGENIERIA DE LA -

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO, POR LO QUE MA-

NIFIESTA SU RECONOCIMIENTO AL DR . JUAN P . ANTUN, COORDI

NADOR DE ESTE TRABAJO, A SUS COLABORADORES Y EN FORMA -

MUY ESPECIAL AL DR . DANIEL RESENDIZ, DIRECTOR GENERAL -

DE DICHO INSTITUTO .

PRESENTACION.

La segunda parte del Manual de Estudios y Proyectos para Desarrollos Indus

triales contiene los criterios para la microlocal izacin de parques indus-

triales y las normas tcnicas para la elaboracin del proyecto.

Las normas tcnicas satisfacen las Bases y Normas de Construccin de SAHOP,

las Normas de la Comisin Federal de Electricidad, los Reglamentos y Nor -

mas especficas de PEMEX y Telfonos de Mxico, como as tambin las Nor -

mas de Ingeniera de Trnsito de SAHOP.

Finalmente, es conveniente destacar que las normas que se proponen son con

gruentes con los criterios de rentabilidad de un fraccionamiento inmobilia

rio para uso industrial de bajo costo, los cuales deben ser considerados -por el proyectista que haga uso de ellas .

AUTORES

JUAN P . ANTUN, Coordinador.

Microlocalizaci6n : RINA AGUIRRE*, JUAN P . ANTUN*, VICENTE FUENTES*.

Levantamientos Topogrficos : LUIS PALCIINO**.

Estudios Geotcnicos : CESAR LANDAZURI**, ENRIQUE SANTOYO*.

Estudios Hidrolgicos y Geohidrolgicos : JAIME COLLADO*.

Normas Urbansticas y Plan Maestro : JUAN P . ANTUN*, FERNANDO SANCHEZ**.

EDUARDO JUAREZ**, HECTOR SALAZAR**, EDUARDO SANCHEZ**.

Diseo de Pavimentos Flexibles : SANTIAGO CORRO*.

Proyectos Geomtricos de Calles : ROBERTO MAGALLANES*.

Agua y Alcantarillado : HUMBERTO VIDALES*, ROBERTO BOSCO*.

Energa Elctrica y Alumbrado Pblico : LUIS PALAGOS*, HANS CHRISI'EINICKE**,

JUAN SEELIGER**.

Telfonos : GERARDO LEGARIA*.

Gas : JORGE SANTOYO**.

Investigador, Instituto de Ingeniera, UNAM.Consultor Externo.

*

**

11

MANUAL DE ESTUDIOS Y PROYECTOS PARA DESARROLLOS INDUSTRIALESSEGUNDA PARTE

NORMAS TECNICAS PARA PROYECTOS DE DESARROLLOS INDUSTRIALES

INDICE GENERAL

VOLUMEN I

4.

CRITERIOS TECNICOS DE MICROLOCALIZACION DE DESARROLLOS INDUS -TRIALES.

4 .1

El problema del ajuste del sitio

4 .2

Microlocalizacin e impacto social

4 .3

Microlocalizacin e impacto ambiental

4 .4

Microlocalizacin, oferta de infraestructura y restricciones -de Ingeniera.

5.

ESTUDIOS BASICOS DE INGENIERIA.

5 .1

Levantamientos topogrficos

5 .2

Geotecnia y Mecnica de Suelos

5 .3

Geohidrologa e Hidrologa

6.

NORMAS URBANISTICAS Y PLAN MAESTRO

VOLUMEN II

7.

PROYECTO DE OBRAS DE INFRAESTRUCTURA

7 .1

Diseo de pavimentos

7 .2

Geometra de calles

7 .3

Agua

7 .4

Alcantarillado

VOLUMEN III

7.5

Energa Elctrica

7 .6

Alumbrado Pblico

7 .7

Gas

7 .8

Telfonos

INDICEIntroduccinPresentacin

4.

CRITERIOS TECNICOS PARA MICROLOCALIZAR DESARROLLOS INDUSTRIALES

21

4 .1

El problema del ajuste del sitio

21

4 .2

Microlocalizacin e impacto social

22

4 .3

Microlocalizacin e impacto ambiental

24

4 .4

Microlocalizacin oferta de infraestructura y restricciones deingeniera

40

5.

ESTUDIOS BASICOS DE INGENIERIA

45

45

4549

5153

5 .1 .5

Elaboracin del plano

565 .2

Estudios geotcnicos

655 .2 .1

Investigacin preliminar

665 .2 .1 .1

Informacin topogrfica

665 .2 .1 .2

Reconocimiento geotcnico

665 .2 .2

Investigacin de detalle

69

5 .2 .2 .1

Estudio geolgico

695 .2 .2 .2

Estudios geofsicos

715 .2 .2 .3

Exploracin y muestreo

795 .2 .2 .4

Pruebas de laboratorio y de campo

865 .2 .2 .5

Programas de trabajo

975 .2 .2 .6

Presentacin de la informacin

1005 .2 .3

Anlisis de cimentaciones

1095 .2 .3 .1

Cimentaciones superficiales

109

5 .2 .3 .2

Cimentaciones profundas

122

5 .2 .4 Anlisis de estructuras de tierra 127127

129

131

136

142

59

5 .1

Levantamientos topogrficos5 .1 .1

Generalidades5 .1 .2

Registro de datos de campo5 .1 .3

Poligonacin y nivelacin5 .1 .4

Orientacin astronmica

5 .2 .4 .1

Excavaciones

5 .2 .4 .2

Rellenos

5 .2 .4 .3

Terraplenes y taludes

5 .2 .4 .4

Muros de retencinBIBLIOGRAFIA

5 .3

Estudios Hidrolgicos y Geohidrolgicos5 .3 .1

Generalidades5 .3 .2

Tratamiento Estadstico de la Informacin5 .3 .2 .1

Ao hidrolgico5 .3 .2 .2

Conceptos de probabilidad5 .3 .2 .3

Anlisis de gastos5 .3 .2 .4

Anlisis de lluvias5 .3 .2 .5

Relaciones lluvia-escurrimiento5 .3 .3

Proteccin contra inundaciones5 .3:3 .1

Naturaleza de los daos5 .3 .3 .2

Soluciones estructurales5 .3 .3 .3

Soluciones no estructurales5 .3 .3 .4

Aspectos econmicos5 .3 .4

Drenaje5 .3 .4 .1

Extrapolacin de hietogramas5 .3 .5

Demandas de agua5 .3 .5 .1

Aportacin superficial5 .3 .5 .2

Aportacin subterrneaREFERENCIAS

147

147

148

148

149

151

181

189

197197

203

205

207

209

210

213

213

222

244

6 .

NORMAS URBANISTICAS Y PLAN MAESTRO

251

6.1

Introduccin

2516.2

Planificacin fsica del parque industrial

2536 .2 .1

Identificacin de zonas y sus relaciones

2536 .2 .2

Clasificacin de las industrias

2566 .2 .3

Criterios elementales para la planificacin del parqueindustrial

2576.3

Normas del Plan Maestro

2606 .3 .1

Normas de urbanizacin

2606 .3 .1 .1

Regulacin de uso del suelo

2606 .3 .1 .2

Criterios de zonificacin

2626 .3 .1 .3

Dimensionamiento de los parques

2636 .3 .1 .4

Lotif icac in

2646 .3 .1 .5

Ampliaciones del Parque

2646 .3 .1 .6

Circulacin

2656 .3 .1 .7

Normas de regulacin del uso del suelo enel area circulante del parque industrial

267

6 .3 .3 Normas de sealamiento 2736 .3 .3 .1

Tipos de seales 2746 .3 .3 .2

Marcas 2746 .3 .3 .3

Semforos 2786 .3 .3 .4

Vibradores 2806 .3 .3 .5

Bordos 2806 .3 .3 .6

Unidad de soporte multiple (USM) 2806 .4 Guia para la elaboracin del Proyecto Urbanistico del Parque

Industrial 2822836 .4 .1 Programa de diseo del parque industrial

6 .4 .1 .1

Delimitacin del parque industrial 2836 .4 .1 .2

Zonificacin 2846 .4 .1 .3

Lotificacin y dimensionamiento 2846 .4 .1 .4

Vialidad 2846 .4 .1 .5

Equipamiento 2846.4 .2 Programa del diseo de la imagn del parque indus-

trial 2856 .4 .3 Estudio de desarrollo del proyecto urbanistico 285

17

MicRoLocALizAcloN

Rina AguirreJuan P . Antn

Vicente Fuentes

4 .

CRITERIOS TCNICOS PARA MICROLOCALIZAR DESARROLLOS INDUSTRIALES

4 .1

E2 ryuf;tema de,e ajuste deC 4,czt.a

La determinacin del sitio, para localizar un parque industrial en un centro

de poblacia,es , uno de los primeros problemas a resolver cuando se toma la

decisin de realizar el proyecto en una localidad factible.

Previamente, en el anlisis de factibilidad tambin son necesarios ciertos

criterios de microlocalizacin para evaluar alternativas reales que pernil-

tan estimar el precio de adquisicin de la tierra, las medidas para la re-

gulacin del uso del suelo as como los efectos sobre el crecimiento espa-

cial del centro de poblacin (o "mancha urbana").

Este captulo presenta criterios tcnicos para microlocalizar parques in-

dustriales con relacin a los siguientes problemas:

a) Minimizar el impacto social del cambio en el uso del suelo

b) Preservar la calidad del medio ambiente

c) Disminuir los costos de acondicionamiento del terreno y de provisinde infraestructura para uso industrial

21

4 .2

h.1,..cnaocatizac..6n e .nr.,ac,to 4oc.c .a.e

Se entiende por impacto social de la"microlocalizacin" de un parque indus

trial a los efectos sobre las actividades productivas de bienes y las ca-

ractersticas de la reproduccin social, de los cambios del uso del suelo

de agropecuario a urbano-industrial.

Se considera impacto social negativo la supresin de actividades agropecua

rias con nivel de productividad superior a la de autoconsumo, o supervi-

vencia, desarrolladas por pequeos propietarios (menos de 30 ha) y/o,comu-

nidades con rgimen ejidal y/o comunal de tenencia de la tierra, por causa

de la construccin de un parque industrial.

Los criterios que se enumeran tienen como objetivo evitar este impacto ne-

gativo, o minimizarlo, al determinar el sitio donde construir un proyectode parque industrial factible.

a) Deben preferirse las reas mo sujetas--a usos agropecuarios

b) En el caso de que:

22

- la exigencia de preservacin del medio ambiente en el centro de pobla

cin (segn los criterios en 4 .3, presentados ms adelante)

Y/0

- la factibilidad econmica del proyecto dependa de la cercana a

la infraestructura (redes de energa elctrica, gas, aeropuerto)

existente (segn los criterios en 4 .4, presentados ms adelante)

Obliguen a convertir el uso del suelo agropecuario de una rea, en uso urba-

no industrial, entonces:

b .1 No deben afectarse ejidos, salvo decisin de la comunidad ; en

este caso debe estudiarse la posibilidad de incorporar a sta

a los beneficios del proyecto

b .2 No deben afectarse pequeos propietarios (menos de 30 ha) cu-

yas actividades generen un producto superior al autoconsumo

b .3 Debe preferirse afectar las tierras de menor productividad

b .4 Debe preferirse afectar las tierras en propiedad privada con

mayor extensin y de un mismo propietario

Adicionalmente, y a los fines de regular la apropiacin de la plusvala ge

nerada por la instalacin del parque industrial, como as tambin de conso

lidar esquemad de ordenamiento territorial

c)

Debe promulgarse una ley/reglamentacin de las entidades federati-

vas/municipios que impida la conversin de suelos de usos agropecua

ros a usos urbano-industriales en el rea circundante a los parques

industriales (tpicamente 360 ha en Parque Industrial Regional, 120

ha en Corredores Industriales) 23

4 .3 M.cno.P.ocatizaci.n e Impacto Ambien.ta.

Todo desarrollo industrial representa la interaccin de una serie muy com

pleja de instalaciones, con un conjunto ms complejo an de factores ambien

tales, naturales y socio-econmicos ; que crear impactos benficos y adver

sos.

Los primeros son los beneficios econmicos a corto y largo plazo para la

zona ; la generacin de empleos, los flujos de dinero que necesariamente

elevarn la economa de la regin haciendo crecer el volumen de negocios

local, aumentando el valor de la propiedad y logrando incrementar la Hacien

da Publica mediante recoleccin de impuestos en todos los rdenes.

Los segundos se reflejarn sobre el medio fsico y su ecologa como son el

suelo, el agua, el aire y sobre el medio humano ; por lo que la localiza-

cin de tal desarrollo deber tomar en cuenta las acciones del hombre so-

bre la naturaleza para no destruir completamente la ecologa del sitio don

de se encuentre el desarrollo industrial.

24

La localizacin de este desarrollo industrial, desde el punto de vista de

las aguas superficiales deber tener en cuenta:

a) Las tomas de agua cruda, en cuerpos receptores para proceso, para en

friamiento, para abastecimiento del desarrollo industrial, que oca-

sionen cambios ecolgicos en el cuerpo y que afecten a peces en sus

etapas de huevos, larvas, juveniles o adultas, a plancton, etc.

b) Las descargas de aguas del desarrollo industrial, sobre cuerpos recep

tares con exceso de temperatura, que propicien deficiencias de oxge

no disuelto en dicho cuerpo y que afecten especies de peces migrato-

rios o n migratorios y en general vida silvestre compuesta por aves,

animales acuticos, anfibios, mamferos y reptiles.

c) Las descargas de qumicos y de istopos radiactivos en las aguas re-

siduales industriales, que afecten a la calidad qumica del agua del

cuerpo receptor, y por ello a las poblaciones acuticas por efecto de

los niveles txicos generados por dichos contaminantes, a la vida sil

vestre y a los asentamientos humanos que usen ese cuerpo como fuente

de abastecimiento.

d) Las descargas de aguas residuales industriales de todo tipo actuando

sobre los recursos antes mencionados.

e) La preservacin de la vida y la salud pblica cuando el desarrollo

industrial se localice cercano a un cuerpo receptor susceptible de

ocasionar inundacin.

Sobre las aguas subterrneas debern considerarse :

25

a) Las descargas de aguas residuales industriales con concentraciones de

contaminantes conservativos y de istopos radioactivos que se infil-

tren y contaminen acuferos usados como fuente de abastecimiento a

los asentamientos humanos cercanos, a plantas silvestres, a cultivos

agrcolas, a cuencas lecheras, que usen las aguas subterrneas extral

das del acufero mediante pozos someros o profundos.

b) Las extracciones no controladas de agua que hagan descender el nivel

fretico y reduzcan la produccin de pozos en operacin ; para el desa

rrollo industrial o para los asentamientos humanos cercanos al desa-

rrollo.

c) Los efectos de intrusin salina por agua de mar, ocasionada por las

mareas o por bombeos no controlados en acuferos costeros.

d) La cercana de sitios usados como depsitos de desechos slidos a cie

lo abierto que generen lquidos percolados y por este hecho, contami

nen acuferos usados por el desarrollo industrial como fuente de abas

tecimiento.

La localizacin del desarrollo industrial desde el punto de vista del sue

lo deber tener en cuenta:

a) El rea necesaria propia, para el desarrollo industrial que no rompa

el equilibrio del uso del suelo y las reas necesarias para comunica-

ciones y servicios, incluyendo su derecho de va.

b) La afectacin de poblaciones humanas autctonas debido al ruido oca-

sionado por maquinaria de construccin y transporte, movimiento de ma

26

teriales y gente, necesarios durante la construccin y la operacin

del desarrollo.

c) La afectacin de sitios histricos o arqueolgicos cercanos al desa-

rrollo, por la construccin y posteriormente por la operacin de ste.

d) La afectacin de vida salvaje, flora y fauna, durante la construccin

y operacin del desarrollo industrial.

e) La erosin del suelo durante la etapa de construccin por efecto de

movimiento de terraceras y desestabilizacin natural de taludes.

f) La degradacin del paisaje, sobre todo visto desde las posibles reas

de los asentamientos humanos circundantes, tales como reas residen-

ciales, reas histricas o arqueolgicas, reas de parques nacionales

o de recreo o sitios consideados estticamente intocables.

g) Las reas sujetas a inundacin peridica y espordica.

h) El riesgo, de colapso en las estructuras propias del desarrollo indus

trial, o en la interrupcin y dao de los servicios del mismo por efec

to de sismos.

i) La cercana de sitios usados como tiraderos de basura domstica a cie

lo abierto que propicien, humos, cenizas, olores, partculas, qumi-

cos, etc ., sobre las instalaciones del desarrollo industrial.

Finalmente la localizacin del desarrollo industrial, desde el punto de -

vista atmosfrico deber tener en cuenta:

a) La descarga de nieblas y condensaciones de las industrias que amena-

27

cen eliminar la visibilidad en las vas de comunicacin terrestres,

fluviales y areas que se encuentren cercanas al desarrollo industrial.

b) Las emisiones de humos, contaminantes qumicos, de gases con olor, de

istopos radiactivos de las chimeneas de las industrias que ocasio-

nen problemas sobre la calidad del aire, la flora y fauna local, los

asentamientos humanos, sobre el suelo y particularmente sobre humanos

que los inhalen, ingieran o acepten por va drmica.

Los efectos de corrosividad ocasionada, por los gases de las chimeneas

de las industrias, sobre las construcciones del desarrollo industrial

sobre los asentamientos humanos circundantes, o sobre zonas histri-

cas o arqueolgicas.

d) Las emisiones de partculas y polvos producto de las operaciones uni-

tarias de las industrias que ocasionen efectos sobre humanos, sobre

flora y fauna nativa, por depsito, inhalacin, u otra va.

4 .3 .1 .

Capacidad de dispersin y dilucin de la atmsfera

Se denomina contaminacin atmosfrica potencial (CAP) al grado de deterio-

ro de la calidad del aire que podra sufrir una regin si en sta se ubi-

caran fuentes de contaminacin.

La contaminacin atmosfrica potencial es funcin de la capacidad de la

atmsfera de la regin para dispersar y diluir los contaminantes que en

ella se fueran a emitir, y de las dimensiones del rea que contendra las

fuentes contaminantes, tanto industriales como no industriales . Como la

28

CAP es una cantidad relativa para la cual no existen estandares de compa-

racin, es preciso que la eleccin de regiones para situar desarrollos in-

dustriales se realize comparando las diversas zonas del pas consideradas

para su ubicacin, y se opte por aquellas en la que la CAP sea de menor

magnitud.

4 .3 .1 .1

Los parmetros meteorolgicos que debern determinarse para es

timar la CAP de una regin son : la altura de la capa de mezcla

promedio anual, y la velocidad media del viento dentro de sta.

4 .3 .1 .2

Para los clculos de la contaminacin atmosfrica potencial

se utilizar el modelo de dispersin denominado de Miller-Holzworth

tomado de "Mixing Heights, wind speeds, and Potencial for Urban

Air Pollution Throughout the Continuous United States", U .S.

EPA, AP-101 (G .Holzworth, 1972).

Los clculos consistirn en estimar la concentracin normaliza

da C/Q de las regiones en cuestin, de acuerdo a las frmulas

siguientes :

C/Q

= 3 .994 (s/u) 0 .115 ; si s/u

< 0 .471 H 1 .13

C/Q

= 3 .613 H0 .130

+ S

- 0 .088u H1 .26 si2Hu S

s/u > 0 .471 H1 .13

en donde:

concentracin media dentro de la zona urbana e indus-

trial, normalizada con respecto a la intensidad prome-

dio de la emisin de contaminantes (seg/m)

29

H

altura de la capa de mezcla (m)

u

intensidad media del viento dentro de la capa de mezcla

(m/seg)

S

distancia viento abajo a travs de la zona urbana e in

dustrial (m)

4 .3 .1 .3

Para mayor sensibilidad del modelo de Miller-Holzworth se de-

bern emplear valores medios matutinos, tanto de la altura de

la capa de mezcla como de la intensidad media del viento . As

mismo, con objeto de hacer notar mayores diferencias de C/Q pa

ra valores diferentes de u y H, se recomienda utilizar valores

de S superiores a los 10,000 m.

4 .3 .1 .4

La altura de la capa de mezcla matutina se determinar ascen-

diendo, a partir de la temperatura mnima del da ms 5C, por

una adiabtica seca en el diagrama termodinmico hasta inter-

sectar el perfil del radiosondeo observado a las 12 :00 Z

4 .3 .2

Rosa de los niveles relativos de contaminacin

La representacin grfica de los niveles relativos de la calidad del aire

que se esperan alrededor de fuentes de contaminacin del aire, constituye

lo que se denomina la rosa de los niveles relativos de contaminacin.

La construccin de esta rosa tiene por finalidad identificar los sitios

circundantes a los centros de poblacin, en donde la ubicacin de fuentes

de contaminacin ejercera una influencia mnima en los niveles promedioanuales de la calidad del aire de las regiones que se desean proteger.

30

4 .3 .2 .1 Los datos de las variables meteorolgicas que debern recopi-

larse y procesarse para la elaboracin de las rosas de los ni

veles relativos de contaminacin son:

la velocidad del viento

la direccin del viento

la estabilidad atmosfrica

4 .3 .2,2

La informacin meteorolgica deber recopilarse tomando como .

base los datos horarios que se hayan registrado durante unpe

rido de uno a tres anos compitos.

4 .3 .2 .3

El procesamiento de los datos meteorolgicos consistir en

elaborar tablas de frecuencia relativas conjuntas de la esta-

bilidad atmosfrica, la velocidad del viento y su direccin,

durante el perodo considerado . Los datos se expondrn en 7

tablas, una para cada categora de estabilidad atmosfrica,

las cuales tendrn la siguiente forma :

Estabilidad atmosfrica.

Em

Direccin Velocidad del viento de clase u~

(m/s)del

viento t1

=2

3

.=4

5

t=6< 1 .5

1 .6-3 .3

3 .4-5 .5

5 .6-8 .2

8 .3-10 .8

10 .9-14 .0

k= 1

k=2

k = 16

31

en donde:

Em, m=1, . . .,7, categoras de la estabilidad atmosfrica, las

cuales tienen el siguiente significado.

extremadamente inestable (A)

inestable (B)

ligeramente inestable (C)

neutral (D)

ligeramente estable (E)

estable

extremadamente estable (G)

u t, 1 = 1, 6 clases de la velocidad del viento, las cua-

les toman los siguientes valores:

ul = 0 .75 m/s, u 2 = 2 .45 m/s, u3 = 4 .45 m/s,

u4 = 6 .9 m/s, u5 = 9 .55 m/s y u6 = 12 .45 m/s

K, K =1, 16 direcciones de donde sopla el viento, de

acuerdo a la siguiente clasificacin:

K = 1,

NNE

K = 2,

NE

K = 15,

NNW

K = 16,

N

4 .3 .2 .4

Se denominar funcin de frecuencia relativas conjuntas f(k, ,c,m), al conjunto de datos que integrarn las 7 tablas de fre-cuencias ; esta funcin representa la frecuencia relativa con

E1

E 3

E4

E 5

E7

32

que el viento sopla de la direccin k k = 1, . . ., 16, con la

velocidad del viento u~, = 1, . . ., 6, y bajo la estabilidad

atmsferica Em , m = 1, . . . 7.

4 .3 .2 .5 Los datos de la velocidad del viento que correspondan a condi

ciones que se reporten como "calma" debern repartirse en las

16 direcciones de la rosa de los vientos proporcionalmente a

la frecuencia de los vientos ms dbiles (0-1 .5 m/s).

4 .3 .2 .6 Cuando no est disponible la informacin que se requiere para

estimar la estabilidad atmosfrica, se elaborar una sola ta-

bla de frecuencias conjuntas y se asociar, a todos los datos

de la velocidad y direccin del viento, la categora de esta-

bilidad atmosfrica, neutral (E 4).

4 .3 .2 .7

La informacin que deber recopilarse y procesarse para esti-

mar la categora de la estabilidad atmosfrica es la siguiente:

- ngulo de altitud solar

- fraccin del cielo cubierto por las nubes

-altura del cielo raso

- velocidad del viento

4 .3 .2 .8

El procedimiento para determinar la categora de la estabilidad

atmosfrica ser el siguiente :

33

a) Se obtendr el ngulo de altitud solar utilizando la ta-

bla 170 de Solar Altitude and Azimuth, Smithsomian

Meteorological Tables (List, 1951) o mediante la siguien-

te ecuacin:

a = 18 0 se 1 { sen ~ sen 0 + cos ~ cos ~ ~22

(h- 12 )_; }

en donde:

0

declinacin solar (rad)

23 .5

0 =

180

sen {180 L 30 (M-1) + d - 80~ }

M

mes del ano (enero = 1, feb = 2, dic = 12)

d

da del mes

h

hora del da (tiempo local)

latitud (rad)

b) Se determinar el ndice neto de radiacin solar mediante

la siguiente tabla:

Hora Fraccin Altura de cieloIndice neto de radiacin para la altitud so

lar indicada (a)deleda

nubladaN raso (ft)A a < 15` 15

* La noche se refiere al perodo comprendido entre 1 horaantes de la puesta del Sol y 1 hora despus de que estesalga.

c) Una vez determinado el ngulo de altitud solar y el ndi-

ce neto de radiacin solar, la categora de la estabili-

dad atmosfrica correspondiente se obtendr de la siguien

te tabla :

Velocidad del Clase de estabilidad atmosfrica para el ndice netoviento de la radiacin solar indicado(m/seg .) 4

3

2

1

0

-1

-2

6 E3 E4 E4 E4 E4 E4 E4

4 .3 .2 .9

Para los clculos de los niveles relativos de contaminacin se

utilizar la formula que a continuacin se indica, la cual

ha sido tomada de "Workbook of Atmospheric Dispersion Estimtes",

U .S . Department of Health, Education and Welfare, (D .B . Turner,

1967) .

6

7 16 f (k, 'e,m) 1 H.2 mC(K,X)

exp{( 6') 2 }

Q

f =I m1'2rT 3 6z u .en

zmm

k = 1, 2, . . ., 16

35

en donde:

C(K,X)

concentracin promedio normalizada con respecto a laQ

intensidad de la emisin, a la distancia X, y en el

sector de direccin K, (s/m3).

X

distancia viento abajo del sitio de emisin (m)

f(k,f,m) funcin de frecuencias relativas conjuntas

a z

desviacin estndar vertical con la categora de lam

Ht m altura efectiva de la fuente con la velocidad del

viento y estabilidad atmosfrica de clase U X y m,

respectivamente (m)

U m clase de la velocidad del viento a la altura de la

fuente cuando la categora de la estabilidad atmos-

frica es Em

.

4 .3 .2 .10

La desviacin estndar vertical oz

se obtendr usando la -m

frmula

en donde a y b son funcin de la distancia x, y de la estabi-

lidad atmosfrica segn la siguiente tabla.

estabilidad atmosfrica Em (m).

36

Categoras a bde

laestabilidadatmosfrica x

altura de referencia a la que se haya efectuado la medicin

de la velocidad del viento (m).

UJclase de la velocidad del viento a la altura Z o (m/s)

h

altura fsica de la fuente (m).

q

exponente funcin de la estabilidad atmosfrica segn la

siguiente tabla:

Estabilidad at . E 1E 2E 3E 4E 5 E6

q

0 .10 0 .15 0 .20 0 .25 0 .25 0 .30 0 .30

4 .3 .2 .14 Cuando no existan datos para estimar la estabilidad atmosf

rica, todos los clculos se llevarn a cabo usando la cate-

gora de la estabilidad atmosfrica E4 (neutral).

4 .3 .2 .15

Para los clculos de la concentracin normalizada C(K,X)/Q

se utilizar la distancia X entre el centro geomtrico de

la zona industrial y el de la poblacin que se desea prote-

ger.

4 .3 .2 .16 Se elaborarn tres rosas de los niveles relativos de conta-

minacin, una para cada par de valores de h y B, mostrndo-

se en una grfica, la variacin de C(K,X)3Q contra la direc

cin K.

4 .3 .2 .17

Para elegir la direccin en la que deber ubicarse la zona

industrial con respecto al centro de poblacin que se desea

proteger, se considern las direcciones en las que se hayan

obtenido valores mnimos de C(K,X)/Q ; la ubicacin de fuen-tes de contaminacin del aire en stas direcciones, minimi-

38

zar el impacto de las emisiones en los niveles promedio

de la calidad del aire del centro de poblacin en cuestin.

4 .3 .2 .18

Entre el sitio en que quede ubicada la zona industrial y

el centro de poblacin, deber existir una zona de protec-

cin en la cual no debern establecerse fuentes de contami-

nacin ni asentamientos humanos . La distancia de separacin

mnima entre la zona industrial y el centro de poblacin

deber ser de 2 .5 Km .

39

4 .4

M.c .cnotocatc:zac..n, o 6enta. de .cnstucestAuc,tutut y ne6ti.cc.,onez de ingenieta

El costo del acondicionamiento del terreno y de la provisin de infraestruc

tura en gran parte, estn definidos por el sitio elegido para construir el

proyecto de parque industrial.

Los criterios para microlocalizar el proyecto que se presentan a continua

cin conducen a una inmunizacin de esos costos.

a)

Criterios para microlocalizar proyectos de parques industriales se-

gn restricciones de ingeniera

1. Deben preferirse los terrenos con pendientes inferiores a 1%,

y donde los movimientos de tierras para generar una superficie

plana sean mnimos

2. En el caso de terreno ya planos, puede aceptarse una pendiente,

a lo ms, del 2%

40

3. Deben preferirse los sitios menos vulnerables a meteoros ; tales

como vientos huracanados

4. No deben elegirse sitios sujetos a inundacin potencial

5. No deben elegirse sitios de alta compresibilidad, de arenas muy

sueltas, o muy expansivos

6. Deben estudiarse las caractersticas geolgicas para evitar que ,

el sitio coincida con zonas de deslizamiento o fallas activas

(recopilar los eventos ssmicos regionales)

7. Deben evitarse los sitios donde la fuente de agua disponible

sea subterrnea y est a una profundidad mayor que 500 m ; y/o

las caractersticas qumicas del agua de la fuente disponible

revelen un ph menor que 3, y/o tenga una temperatura superior a

30C, y/o exista una pelcula de aceite visible

8. Deben preferirse los sitios cercanos a un curso de agua o acci-

dente del terreno, que pueda utilizarse como emisor de aguas

usadas tratadas ; con excepcin que el curso de agua tenga usos

de riego, sea fuente para el agua potable del centro de pobla-

cin y/o. atraviese ste

b)

Criterios para nucrolocalizar parques industriales segn oferta exis

tente de infraestructura

1 . Deben preferirse los sitios con fcil acceso a la infraestructura

de comunicaciones existente

- como prioridad general, deben considerarse las carreteras fede-

rales

41

- como prioridades especficas, deben considerarse

. ferrocarriles y puertos, para PIR-Parque Industrial Regio-

nal y CI-Corredores Industriales

. aeropuertos/puertas internacionales, para parques industria

les destinados a actividades de maquila

2 . Deben preferirse los sitios donde la conexin a la infraestruc-

tura de energa existente sea de menor costo

- como prioridad general, deben considerarse las lneas de alta

tensin

- como prioridad especfica, deben considerarse los gasoductos

3 . Deben preferirse los sitios en reas previstas para uso industrial

en el plan de desarrollo urbano del centro de poblacin . Para un

mejor aprovechamiento del equipamiento y servicios urbanos, los

parques industriales no se localizarn ms all de 12 km del cen-

tro de poblacin, prefirindose los sitios a menos de 3 km de la

"mancha urbana".

42

LEVANTAMIENTOS TOPOGWICOS

Luis Palomino

5 .

ESTUDIOS BASICOS DE INGENIERIA

5 .1

Levan-tam entoe topognbJ.coa

5 .1 .1

Generalidades

Los trabajos topogrficos para el proyecto y construccin de fracciona-mientos industriales se dividirn en dos etapas : los necesarios para la

elaboracin de los planos donde se realizar el proyecto y los trabajos

para su trazo y construccin en el terreno . Ambas etapas se podrn rea-

lizar por medio de la topografa tradicional terrestre o por fotogrametrfa

area y clculo elctrico.

5 .1 .1 .1 Levantamiento y trazo terrestre

a) Se realizar el reconocimiento del terreno donde se localizar el

fraccionamiento, se identificarn loslinderos con los propietarios

de los lotes colindantes y se indicarn los usos del suelo, tanto

de los terrenos del fraccionamiento de los colindantes

45

b) Se amojonarn los vrtices que definen los linderos del terreno y

se levantar una pligonal cerrada para determinar las coordenadas

y el rea respectiva

c) A las mojoneras se les grabar su nmero, letra o notacin correspondiente . Se les tomarn fotografas a cada una

d) Se podrn levantar poligonales secundarias para obtener puntos de

apoyo para otros trabajos topogrficos o delimitacin de zonas

Se tomar la meridiana astronmica como lnea de referencia para

las poligonales de deslinde y poligonales secundarias

Se determinarn las elevaciones de los vrtices de la poligonal

del lindero, de los vrtices de las poligonales secundarias y de

otros puntos que sirvan de apoyo para control vertical

Se determinarn las curvas de nivel por medio de estadia de mira

vertical, nivelaciones de perfil o secciones transversales, segn

las caractersticas del terreno . La equidistancia entre las cur-

vas de nivel ser de 0 .5 metros, salvo convencin especial de

acuerdo a las caractersticas del terreno y del proyecto.

h)

Se realizar el plano para el proyecto en papel pelcula estable,

a escala 1 :2000, por medio de sus coordenadas . Si el tamao del

fraccionamiento lo amerita se considerarn las escalas 1 :1000 y

1 :500 . El plano contendr la poligonal de deslinde ; puntos de con

trol, curvas de nivel, cuadro de construccin y croquis de locali-

zacin

e)

g)

46

i)

Con base en el plano topogrfico se realizar en gabinete el pro-

yecto del fraccionamiento

Con los planos del proyecto se proceder a amojonar y referenciar

para construccin, las intersecciones de ejes de calles y se tra-zarn las lotificaciones respectivas

k)

A las mojoneras se les grabar su nombre y un croquis de localiza-cin . Se les tomarn fotografas a cada una

1)

Se realizarn las nivelaciones de perfil y secciones transversales

para el estudio del movimiento de tierras y obras de construccin

m) Se calcularn las reas de los lotes, vialidades y servicios, en

funcin de sus coordenadas

n) Se entregarn las libretas de campo, planillas de clculo, minutas

y plano entintado original en papel pelcula estable . Se procede-

r a reconocer o identificar en el terreno a las mojoneras que lodelimitan y las que sirven para control planimtrico y altimtrico

5 .1 .1 .2 Levantamiento fotogram6trico

Se ejecutarn los siguientes trabajos para obener el plano topogrfico me-diante tcnicas fotogramtricas:

a)

Se sealarn los vrtices de los linderos de la superficie por le-

vantar . Las seales sern convencionales, se podrn emplear cru-

ces pintadas con cal en el terreno y su tamao deber ser el ade-

cuado para ser fcilmente identificables en las fotografas areas

j)

47

b) Se realizar la toma de fotografas areas de acuerdo con el ins-

trumental que se vaya a emplear en la restitucin de los fotogra-

mas, la escala de vuelo podr variar de 1 :2000 a 1 :4000, para es-

calas del plano de 1 :500 a 1 :1000 y de 1 :4000 a 1 :8000 para esca-

la del plano 1 :2000

c) Las especificaciones para el vuelo sern las comunes para la res-

titucin fotogramtrica de fotografas de eje vertical . Las foto-grafas no debern tener fallas de recubrimiento estereoscpico

ni nubes

Se obtendrn los puntos de control necesarios para el apoyo direc

to de cada par estereoscpico, mediante poligonacin y nivelacin

diferencial cerradas

e)

Los fotogramas sern restituidos en un instrumento, con el que se

pueda obtener directamente el plano a la escala planeada, tanto

en la planimetra como en la alimetrfa

5 .1 .1 .3 Clculo electrnico

Si el fraccionamiento es proyectado mediante planos fotgramtricos y com-

putacin electrnica, se debern entregar los siguientes reportes para utilizacin de los constructores del fraccionamiento y el archivo.

a) Deporte de compensacin de las poligonales y tabla de coordenadas

definitivas, con inclusin de diferencias y precisiones angulares y

lineales

b) Poligonal compensada angular y linealmente

48

Azimutes de lneas rectas y tangentes, deflexiones, radios, cen-

tros, trados y longitudes de todas las curvas horizontales

Listado de distancias y rumbos de las lneas rectas y la solucin

de las curvas horizontales formadas por el principio de curva, pun

to de inflexin y punto terminal de curva, con los valores de las

subtantentes, deflexiones, radios, centros y longitudes de curva

e) Listado de coordenadas de los puntos que intervienen en el clculo

de los ejes de las calles

f) Listado del clculo de las manzanas, camellones, glorietas, etc,

con inclusin de los datos para el trazo en el terreno

Listado de datos para deslinde, claves de identificacin y coorde-

nadas de cada uno de los vrtices del lote de la lotificacin defi

nitiva

h) Listado de relacin de reas con el reporte del rea total de la

superficie lotificada, vialidades y servicios

i) Memoria y listado definitivo para efectos de consulta y archivo

5 .1 .2

Registro de datos de campo

5 .1 .2.1 Libretas de campo

a)

Se dar preferencia al uso de libretas empastadas y recosidas, al

uso de libretas de hojas sueltas

49

b) En la primera pgina en blanco se indicar con tinta la dependen -

cia, departamento, oficina, nombre del propietario de la libreta,

direccin y telfono

5 .1 .2 .2 Registro de notas

a)

Usar lpiz duro como 3H o 4H con punta bien afilada y emplear le-

tra tipo impresa para las observaciones y notas

Indicar el tipo de trabajo que se trata, con datos de localizacin

y objetivos del mismo

c) No borrar los datos anotados . En el cado de que haya equivocacin

pasar una lnea sencilla sobre el valor incorrecto y anotar arriba

o debajo de ste el valor correcto

Si alguna pgina fuese inutilizada, se deber cruzar con una lnea

diagonal de esquina a esquina

e) Indicar la meridiana en la parte superior o al lado izquierdo de

la hoja en todos los croquis auxiliares

f) Hacer todas las verificaciones aritmticas posibles de los datos y

anotarlas antes de retirarse del campo

Calcular todos los cierres y relaciones de error, mientras se este

en el terreno

Indicar la fecha y hora del da de la iniciacin y terminacin de

la jornada

g)

50

Indicar las condiciones del tiempo como velocidad del viento, tem-

peratura, lluvia, calinocidad, etc

j)

Indicar el tipo y nmero del instrumento utilizado

Indicar los nombres del personal de la brigada de trabajo topogr-

fico

1)

Al final de la libreta, hacer un indice de contenido de los traba-

jos registrados

5 .1 .3

Poligonacin y nivelacin

5 .1 .3 .1 Poligonales

a) Se realizarn poligonales cerradas para la delimitacin y determi-

nacin del rea del terreno, poligonales cerradas secundarias para

delimitacin de zonas y de puntos de apoyo para otros trabajos to-

pogrficos

b) Los ngulos de las poligonales se medirn en sentido derecho, es

decir, el mismo que tiene el movimiento de las manecillas de un

reloj . Se medirn por lo menos dos veces en posicin directa ydos veces en posicin inversa . Si el instrumento es de vernier

se anotarn las lecturas de los dos vernieres

c) Las distancias de las poligonales se medirn por lo menos tres ve-

ces si se utiliza longimetro y dos veces si se utiliza distanci-

metro electrnico

d) Precisiones y tolerancias

51

Las precisiones y tolerancias de las poligonales sern como sigue:

1. Angulosa

T = 2 Em AT-

T = tolerancia

Em = error medio

n = nmero de vrtices

Para teodolito de 1" :

T = 8" Ai

Para trnsito d e 1 ' :

'1' = 1' 3

2 . Distancias:

Poligonal de deslinde y apoyo:

P de 1 :10000 en adelante

Poligonales secundarias :P de 1 :5000 en adelante

P : precisin

5 .1 .3 .2 Nivelaciones

a) Todas las cotas sern referidas al nivel medio del mar o algn ban-

co de nivel arbitrario

b) Se construirn bancos de nivel dentro y fuera del fraccionamiento,

distribuidos convenientemente en las zonas de trabajo, se podrn

aprovechar bancos de nivel existentes previamente comprobados

c) Se determinarn las cotas o elevaciones de los vrtices de la poli

gonal que limita al t-rreno, las poligonales secundarias y los pun

tos de control vertical que servirn de apoyo a otros trabajos.Se admitir un error mximo de:

52

Em=0.02m 3-

Em : error mximo

: metros

K : kilmetros recorridos

d) En las nivelaciones realizadas para los trabajos de construccin yde los puntos de apoyo para la configuracin se admitir un error

mximo de :

Ian=0 .04m 3K

Em : error mximo

m : metros

K : kilmetros recorridos

e) Todas las nivelaciones debern ser comprobadas por alguno de los

siguientes procedimientos en los que se admitir la tolerancia . que

se indica:

Nivelacin en circuito :

T = 0 .01 m Irr

Doble nivelacin :

T = 0 .015 m

Con doble altura de instrumentoo estadal reversible :

1' = 0 .02 m

T : tolerancias

m : metros

K : kilmetros recorridos

5 .1 .4

Orientacin astronmica

La meridiana astronmica ser la lnea que sirva para dar orientacin a

los levantamientos topogrficos del fraccionamiento . Se podr determinar

la meridiana astronmica por medios mecnicos y electrnicos, mediante el

53

uso del instrumento denominado "Girscopo", o con astronoma de posicin,

mediante la aplicacin del mtodo de observaciones al Sol denominado "Al-

turas absolutas del sol".

5 .1 .4.1 En el caso de que la determinacin se realice con girscopo, se

entregarn las planillas de registro de datos y el clculo corres

pondiente

5 .1 .4 .2 Si la determinacin se realiza con la aplicacin del mtodo "Altu-

ras absolutas del sol", se tendrn en cuenta las siguientes indi-

caciones:

a) El procedimiento de observacin ser el usual en este mtodo, con

la aclaracin de que se debern hacer tres tangencias consecutivas

de la imagen del sol en un mismo cuadrante en posicin directa del

telescopio y otras tres tangencias consecutivas en posicin inver-

sa en el cuadrante opuesto al anterior

Las operaciones anteriores constituirn una serie y bastar solo

una, si la diferencia entre los promedios de los ngulos no difie-

ren en ms de un minuto de arco, combinados los datos de las tan-

gencias de la siguiente manera: la primera con la sexta, la segun-

da con la quinta y la tercera con la cuarta

54

PosicinDirecta

PosicinInversa

4ala

la

Posicin Directa 2a

3a

5a2a 4a -.--

Posicin Inversa 5a

6a -4

c) La altura del sol no deber ser menor de 10 ni deber tener una

posicin cercana al meridiano . La posicin ms favorable estar

entre 20'y 30 de altura, en la maana o en la tarde . El tiempo

podr ser tomado con 10 segundos de aproximacin

d) Clculo del Azimut del sol

Si se cuenta con calculadora electrnica, se aplicar la frmula:

cos Az-

Send -SenSenACos 4, Cos A

En la que : Az : Azimut del sol

d : declinacin del sol

: latitud del lugar

A : Altura del sol

La declinacin del sol ser la que tenga el astro en el instante

de observacin

55

La latitud del lugar se puede tomar de una carta geogrfica y bas-

tar con un minuto de aproximacin

Si no se cuenta con calculadora electrnica, se aplicar la frmu-la siguiente, calculable por lagaritmos:

ben 1/2 Az= Senl(z+(I) a) Cos1 (z++d)

Cos 4) Sen Z

En la que : Z : Distancia zenital verdadera del sol

e)

Clculo del Azimut verdadera del sol

Si el sol se observa en la maana, el valor calculado se contar

del extremo Norte hacia el Este y si el sol se observa en la tarde

el valor calculado se contar del extremo Norte hacia el Oeste.

El calculista combinar segn el caso, el azimut calculado del sol

y el ngulo horizontal seal-sol para obtener el azimut astronmico

de la linea estacin-seal

5 .1 .5

Elaboracin del plano

5 .1 .5 .1 Formato

De acuerdo al valor de la escala y al tamao del fraccionamiento se podr

ste representar graficamente en una o varias hojas, cuyo tamao .y propor-

cin se deja al criterio del urbanista y topgrafo sin ms limitacin quela economfa ; esttica y facilidad de manejo y archivo del plano.

De acuerdo a lo anterior, se recomienda para algunos casos, el uso del for

mato normalizado DIN que es un rectngulo de un metro cuadrado de rea y

56

cuyos lados son :

a = .~ y b =(~) ma

b

Formato

a(en m)

b(en m)

A0 :

1 .189 x 0 .841

Al :

0 .841 x 0 .594

A2 : 0 .594 x 0 .420

A3: 0 .420 x 0 .297

A4 : 0 .297 x 0 .210

5 .1 .5 .2 Escala

La escala se indicar en el plano en forma numrica E = = y en forma gr-

fica ticnica . Para construir la escala ticnica se proceder como sigue:

a) Se trazarn once lineas horizontales paralelas con una equidistan-

cia de 5 mm

b) Se dividir el segmento de la contraescala en diez partes iguales,

en la linea superior e inferior y se unir corro se indica en el

croquis57

c)

Se indicarn los valores en la contraescala que correspondan a la

escala que se trata

d)

La aproximacin de la escala ser AB/10 x 10, en el ejemplo siguiente para la escala 1 :2000 A = 50/100 ; A = 0 .5

Croquis de escala 1 :2000

AC : Escala 1:2000.AB : Contraescala.

5 .1 .5 .3 .Trazado de la cuadrcula

El trazado de la cuadrcula de proyeccin se realizar preferentemente con

coordinatgrafo de lmina de metal invar o coordinatgrafo de escalas . De

no existir estos instrumentos se deber trazar la cuadrcula con el proce-

dimiento que a continuacin se indica, misma que proporciona precisin ho-

mognea en toda la regin del plano.

a) Se trazan dos diagonales de apoyo que pasan por las esquinas del

papel y se cortan en el punto 0

b) A partir del punto 0 se marcan a distancias iguales a los puntos:

a, b, c y d

5.04 .54 .0

3 .53 .0

2-52 .01 .51 .0

0.5

0 050 40 30 20 10 0

B

A

1111111111111111111150 200100 150 250

C

58

c) Sobre las rectas : ab, dc, ad y bc, se marcan puntos cada 10 cent-

metros a partir de a y de d, y de a y b respectivamente

d) Se unen los puntos que corresponden a rectas paralelas y su conjunto proprociona la cuadrcula de apoyo

Si la cuadrcula debe formar cierto ngulo de inclinacin respecto a los

bordes del papel, se debern calcular las inclinaciones respectivas de las

diagonales de apoyo.

5 .1 .5 .4 Trazo y lectura de coordenadas

El establecimiento en el plano de los puntos en funcin de sus coordenadas

o la determinacin de las coordenadas de un punto del plano, se debern ha

cer con coordinatgrafo ortogonal de escalas . De no existir este instru-

mento se podr emplear escalimetros y escuadras.

5 .1 .5 .5 Entintado de la cuadrcula

No se entintarn o remarcarn en su totalidad los meridianos y paralelos

de la cuadrcula de proyeccin, porque pueden interferir en la representa59

cin de elementos importantes del plano, por tal razn, cada punto de cua-

drcula se indicar con una cruz de tamao mxima de un centmetro por la-

do y una circunferencia de un centmetro de dimetro.

5 .1 .5 .6 Sentido de letrados

Los mensajes que se indiquen en el plano debern tener una posicin tal que

puedan ser ledos o interpretados sin giros excesivos del plano o contor-

siones fuertes de la cabeza del observador, cuando el plano se encuentre

frente a l . El diagrama siguiente ilustra el sentido de los letrados para

que se cumplan estas condiciones.

La posicin de los letrados variar segn se trate de detalles correspon-

dientes a superficies, lneas o puntos, en cualquier caso, los letrados

debern etar colocados de manera que permitan identificar sin equivocacin

60

al elemento a que se refieren.

5 .1 .5 .7 Sunbologa

La representacin planimtrica y altimtrica de los detalles topogrficos:

iglesias, panteones, linderos, lneas de comunicacin, etc, se representa-

rn por medio de signos convencionales, por lo que convendr disponer de

los smbolos utilizados por las dependencias oficiales que intervendrn

en el proyecto de construccin del fraccionamiento, para tener un lengua-

je comn en el plano topogrfico .

61

ESTUDIOS GEOTECNICOS

Csar LandazuriEnrique Santoyo

5 .2

ESTVIOS GEOTECNICOS

Alcance . En este manual se plantea la metodologa recomendable para obte-

ner la informacin geotcnica necesaria para un desarrollo industrial . En

cada tema se orienta al lector en los aspectos ms significativos y las re

ferencias que le convendra consultar.

Un estudio geotcnico puede dividirse en : a) investigacin preliminar para

seleccionar de entre las varias posibilidades l o los sitios ms adecuados

para el desarrollo industrial, b) investigacin de detalle para definir las

caractersticas geotcnicas del sitio, c) anlisis e interpretacin de los

tipos de cimentacin y estructuras de tierra que podrn adoptarse .

65

5 .2 .1

Investigacin preliminar

Objetivo . Obtener la informacin geotcnica suficiente para programar la

investigacin de detalle de un sitio o de fundamentar el rechazo de un lu

gar previamente seleccionado, (tabla 5 .2 .1).

5 .2 .1 .1

Informacin to pogrfica

Se debe disponer de la informacin topogrfica segn la recomendacin del

captulo 1 .2 de este manual.

5 .2 .1 .2

Reconocimiento geotcnico

Consiste en identificar en forma preliminar las caractersticas geotcnicas

del sitio en estudio.

i) Recopilacin de la informacin disponible

Se debe recopilar la informacin geotcnica disponible seleccionando la re

lacionada con los problemas que se prevean en la zona . Las instituciones

de las que puede obtenerse informacin son:

DETENAL (Direccin de Estudios del Territorio Nacional),

SMMS

(Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos)

CFE

(Comisin Federal de Electricidad)

CRM

(Consejo de Recursos Minerales)

SARH

(Secretara de Agricultura y Recursos Hidrulicos)

SAHOP

(Secretara de Asentamientos Humanos y Obras Pblicas)

66

TABLA 5 .2 .1 UESARI3)LLO DE LAS ETAPAS DE UN ESTUDIO GLOTECl/9 CO5 .2 .1

Investigacinpreliminar

Informacinto p ogrfica Levantamientos to1~oer5ficosReconocimientogeotcnico

Recop ilacin de la informacin disponibleSensores remotosRecorridos de campo

u

o

v

z

a

o

eJ

vi

o

c

f

w

5 .2 .2

1n

vest

gacin

de

deta

11e

Estudios

Guolgicos

Litologa,Recono-cimiento

deJisconti-nuidades

estratigrafafallasfracturas

{

de bancos

estratificacin

y estructuras

y juntas

r Estabilidad de taludesZonas de alteracin y

` erosinFallas activasVulcanismo, sismicidadHinchaniento

de materiales

Fenmenos dgeodi-nmica

Localizacin

Externa

Interna

EstudiosGeofisicos

Ssmicode re-fraccin

Resisti-vidadelctri-ca

Calidad

Calidad

LocalizacinEstratigrafa

EstratigraffaLocalizacin

de la roca sana

de los materiales

del nivel fre5ticode los materiales

Exploracinyhfiestreo

Mtodossenidi-rectosde exploracinProcedmientosde meestreo

PenetracinPenetracin

MiestrasMiestreo

estticadinmica

alteradas e inalteradasen rocas

Pruebas delaboratorioy campo

PruebasPropiedadesPruebas

de

deindice

canino

indentificacin y clasificaciny mecnicas de los suelos

Programas de trabajoPresentacin de la informacin obtenida

N,n

5 .2 .3Anlisis deciioentacio-nes

Cimentaciones superficiales

Capacidad de carga en suelos yrocasAnlisis de asentamientos y expansiones

{Capacidad(Capacidad de cargaCimentaciones profundas

5 .2 .4Anlisis deestructurasde tierra

:Ixcavacioi

s

RellenosTerraplenes y taludeshunos de retencin

67

PEMEX

(Petrleos Mexicanos)

INSTITUIn DE GEOLOGIA

(UNA

INSTITUTO DE GEOFISICA

(UNAh1)

INSTITUin DE INGENIERIA (UNAM)

ii) Sensores remotos

Mediante el uso de sensores remotos como pelculas sensibles a la luz, ca

lor, ondas de radar, etc, se puede obtener informacin acerca de suelos,

rocas, discontinuidades importantes, agua subterrnea y anomalas geotrmi

cas y minerales . Los sensores remotos tiles en la exploracin geotcni-

ca son : a) fotografas areas en blanco-negro y color, b) fotografas in

frarrojas y c) imgenes de radar (SLAR).

Las escalas de las fotografas usualmente varian entre 1 :1,000 a 1 :70,000

(ref 1).

Un estudio fotogeolgico permite interpretar : a) la morfologa de la

regin, b) zonificacin preliminar de rocas y suelos, c) identificacin

y localizacin de fallas y discontinuidades y d) construcciones reali

zadas por el hombre.

iii) Recorridos de campo

Son visitas realizadas por un gelogo al sitio del proyecto para : a) iden

tificar, clasificar y mapear las principales unidades geolgicas existen-

tes, b) reconocer las caractersticas estructurales como echado, rumbo,

pliegues, contactos, fracturamiento y fallas.

68

- Una vez indentificadas las caractersticas geolgicas del sitio, se

hace el levantamiento superficial empleando brjulas, clismetro y

cinta ; debe indicarse claramente la existencia de discontinuidades,

localizacin y cubicacin probable de materiales tiles para la obra.

5 .2 .2

Investigacin de detalle

Objetivo . Obtener la informacin geolgica y geotcnica del lugar, nece-

saria para definir el tipo y forma de cimentaciones, obras de drenaje y

estructuras de tierra que podrn adoptarse en el sitio . Las etapas de in

vestigacin de detalle se indican en la tabla 5 .2 .1.

5 .2 .2 .1

Estudio geolgico

Consiste en recopilar con detalle la informacin geolgica existente,

identificar confiablemente los suelos y rocas, comprobar la existencia de

discontinuidades geolgicas y analizar_ los fenmenos geodinrmics del si-

tio, para orientar y definir los estudios geotcnicos (ref 2).

i) Litologa, estratigrafa y estructuras

Son datos requeridos en la elaboracin de un buen estudio geolgico.

- Se debe clasificar macroscpicamente las rocas, agregando una descrip

cin de su textura y principales minerales constituyentes.

- Los tipos de suelos y rocas identificados en el campo debern poste

riormente ser verificados en el laboratorio, con ayuda de microscopio.

. 69

- Deben identificarse las unidades litolgicas presentes con : su origen,

espesor, distribucin y posicin ; representandolas en una columna geo

lgica

- La relacin entre las distintas unidades litolgicas definen el perfil

geolgico del lugar.

ii) Reconocimiento de discontinuidades

El gelogo debe identificar las discontinuidades como fallas, fracturas

y juntas que han sufrido los macizos rocosos, que puedan afectar el compor

tamiento de suelos y rocas.

- Cuando se describan las fallas se deber incluir: las caractersticas

del material en la zona de falla, la magnitud del afallamiento y su

edad en relacin con otras unidades litolgicas.

- Habr que sealar si los planos de discontinuidad son lisos, alabeados

o rugosos.

iii) Fenmenos geodinmicos

Son aquellos que afectan y modifican la forma de la corteza terrestre . Se

clasifican en externos e internos, en los primeros se agrupan las zonas de

alteracin y de erosin y la estabilidad de taludes ; de los internos, des

tacan el vulcanismo, sismicidad y actividad de fallas.

70

-Deber considerarse la posibilidad de que ocurran movimientos de la

masa del terreno, que pueden ser : rpidos (avalanchas y deslizamien

tos) o lentos (creep y solifluxin) ; cuando la topografa del sitio

lo favorezca o cuando las obras por construirse lo provoquen.

- Se identificarn los suelos naturales que podran sufrir expansin o

colapso debidos a incrementos de humedad ; as como los suelos que al

compactarse exhiban comportamiento expansivo.

Localizacin de bancos de materialesde construccin

El estudio geolgico debe incluir la localizacin de materiales tiles

para la construccin, explotables en la zona.

- Se determinar el volumen de los materiales utilizables ; para ello se

requiere conocer la topografa y realizar perforaciones o pozos a cie -

lo abierto de los posibles bancos de prestamo.

- En el captulo S .2 .4 y tab .32, se describen los criterios de uso y

aceptacin de materiales para obras de tierra. Los correspondientes

de materiales para concretos debern consultarse en el captulo de es

tructuras de estas normas.

5 .2 .2 .2

Estudios geofsicos

Estos estudios se realizan para obtener informacin preliminar del subsue

lo o para complementar la informacin geolgica y reducir el nmero de -

71

sondeos de exploracin,

Con los mtodos geofsicos se determinan algunas propiedades fsicas que

se correlacionan con las caractersticas y estratigrafa de los materia-

les del lugar . Los mtodos ms utilizados en ingeniera civil son el sis

mico de refraccin y de resistividad elctrica.

Ssmico de refraccin

Se basa en determinar la velocidad de propagacin de las ondas ssmicas

generadas por el golpe de un martillo o por una pequea explosin ; los

tiempos de arrivo se registran con un sismgrafo receptor de 2 a 12 cana-

les con sus respectivos gefonos.

- El equipo consta de tres unidades bsicas : el mecanismo de generacin

de la onda, el conjunto de gefonos captadores y el aparato registra-dor (ref 3) . Este mtodo es ms confiable en zonas arriba del nivel

fretico y cuando las velocidades de cada estrato se incrementan con

la profundidad.

- Para calcular las velocidades de propagacin de las ondas se utilizanlas grficas domocrnicas del tipo indicado en la fig 5 .2 .1.

El fenmeno de la refraccin de ondas se interpreta aplicando la ley deSnell :

Sena

V ]

Sen R

V 2Medio 1

V2 Medio 2

72

donde :

ngulo de incidencia de la onda

R

ngulo de refraccin de la onda

V Ivelocidad en el medio 1

V 2velocidad en el medio 2

Con las velocidades de propagacin de las ondas y las distancias crticas

(do) fig 5 .2 .1, se calcula el espesor de los estratos, as:

Tiempo,en m s

pmDistancia,en m

1

Puntode tiro

Medio 1

Medio 2

Gefono

r

V2

V2 > Vi

h

V~

Fig 5 .2 .1 Domocrnica cuyos puntos de tiro se localizan en ambosextremos de la lnea de gefonos (Ref 5)

73

Para el caso de dos capas paralelas y cuando V2 > V1, el espesor ser:

do

V2 -V 1

2

12

V + V

Para el caso de 3 estratos paralelos y cuando V3 > V2 > V 1 , los espesores

se obtienen con :

h1 =do[ i Jvz - V~

1

2

+ V 1#A

V3 -h 2

V2 h2 =Ph1 +do 2 I~2

donde :

P = factor de correccin, para clculos aproximados de 0 .8

Otros casos con mayor nmero de estratos, capas inclinadas o velocidades

menores en estratos subyacentes se presentan en las refs 3 a 5.

Las velocidades de las ondas se pueden correlacionar con el tipo de mate-

rial, y para seleccionar las tcnicas de movimiento de materiales (ta-

bla y fig 5 .2 .2).

ii) Resistividad elctrica

Se basa en la determinacin de las resistividades aparentes de cada estra

to, induciendo un campo elctrico entre dos polos colocados en el terreno.

74

TABLA 5 .2 .2 INTERVALO APROXIMADO DE LA VELOCIDAD DE ONDA

LONGITUDINAL PARA DIVERSOS MATERIALES REPRE

SEN TATIVOS

Material Velocidad, en m/seg

Suelo 170-500Arcilla 1000-2800Arcilla arenosa 975-1100Arcilla arenosa cementada 1160-1280Limo 760Arena seca 300Arena hmeda 610-1830Aluvin 550-1000Aluvin (terciario) 800-1500Aluvin profundo 1100-2360Depsito glaciar 490-1700Dunas 500Loess 375-400Lutita 1800-3800Arenisca 2400-4000Marga 3000-4700Creta 1830-3970Caliza 3000-5700Dolomita 5000-6200Evaporitas 3500-5500Granito 4000-5600Gneis 5100-7500Esquisto o pizarra 2290-4700Roca gnea del basamento 5500-6600Agua (dependiendo de la temperatura

y contenido de sales) 1430-1680

75

Velocidad en m/seg x 10003

4Suelo vegetalArcilloTillitoRoca gneoGronitoBasaltoRoco intermedio(DIABASA)Rocas dimentariasLutitoAreniscaLimonitoArgilitoConglomerodoBrechoCalicheCalifaRocas metamrficasEsquistosCuorcitaGneissPizarroMineralesCarbdnM. de hierro

~%/////!!//!/////!//////!/!///////////~niiiiii/i/iiiiii/ii

%//////////////////1/////!Z!///////!~////////~///.///!/////!///////.IIIn`

%///////////!//!/%/////////////////////////////~.~~. . ..~..~. ~. ~..~~ ~..iitiiiii/iiiii~iii/iriii/i/.riiwiiiii%~'~~ %//////////////////////.

%//!////!//////!/////.~ W. ///~~/////~i~~iri!//i i/iWi//ii/i/ .

Arable I Arado y/o explosivos ///////. ExplosivosFig 5 .2 .2 Atacabilidad de algunos materiales segn la velocidad de la

onda longitudinal con escarificador estndar

P)(Ref 5)

- El equipo bsico consiste en una fuente de poder, voltmetro, amper-

metro, cuatro electrodos y cables conductores que se instalan como se

muestra en la fig 5 .2 .3 .

Electrodode potencial

Fig 5 .2 .3 Esquema del equipo de (resistividades)(Ref 5)76

- El mtodo Wernner es el ms utilizado por su simplicidad ;. tiene dos

tcnicas de operacin : sondeo elctrico para estudiar la estratigra

fa segn una vertical y rastreo elctrico que lo hace segn una hori

zontal a cierta profundidad, la combinacin de .ambas tcnicas puede

dar una idea clara de las condiciones geolgicas del lugar.

- La resistividad aparente se obtiene con la expresin:

pa = 2 Tr i1 VI

donde : .

P a

resistividad aparente a la profundidad (ohms .~t)

V

diferencia de potencial (voltios)

I

intensidad de la corriente (Amperios)

h

distancia entre electrodos (m)

-El clculo de espesores de los estratos puede hacerse utilizando los

bacos como los que se presentan en las refs 4 y 5

- Los datos de resistividades pueden interpretarse cualitativamente cons

truyendo diagramas de isorresistividades aparentes (fig 5 .2 .4).

Fig 5 .2 .4 Diagrama representando curvas de isorresistividades

301

5

10

15

20

25( I I 1 i 1

~~ 3!1

77

Por comparacin de las resistivadades medidas con otras investigadas

anteriormente, se pueden conocer las caractersticas de los materia

les en estudio (tabla 5 .2 .3).

TABLA 5 .2 .3 - RESISTIVI)AD ELECTRICAS DE DISTINTOS TIPOS DEROCA Y SUELOS

Material Resistividad, en ohmio-m

Galena 5x10 3 -5x10Pirita 1 x 10 -3Serpentina 2 x 10 2Granito 1 x 10 5Diorita 1 x 10"Cabro 1 x 10 5 -

1 .4 x 10 'Gneis 2 x 10 5 -

6

x 10 8Pizarra 6 .4x10 2 - 6 .5 x 10 "Conglomerado 2 x 10 3 -

1 .3 x 10 "Arenisca 7 x 10 1 -

7

x 10 3Caliza 1 .8 x 102Marga 7 x 10 1Depsito glaciar 5 x 10 2Arena 4 - 2 .2 x 10 2Suelo 10 -

1

x 10 "

78

5 .2 .2 .3 Exploracin y muestreo

Son los mtodos usados para investigar las caractersticas en un sitio me

diante la extraccin de muestras alteradas e inalteradas y la realizacin

de pruebas de campo . Las muestras sirven posteriormente para realizar las

pruebas necesarias de laboratorio con el fin de definir la estratigrafa

y propiedades de suelos o rocas.

i) Mtodos semi-directos de exploracin

Son tcnicas de exploracin que consisten en hincar un penetrmetro, por

accin esttica o dinmica, para determinar la variacin de la resisten-

cia al corte y la estratigrafa.

El penetrmetro esttico de uso ms difundido es el cono holands y de los

dinmicos el penetrmetro estndar (SPT) que tiene la ventaja adicional

de recuperar muestras alteradas para definir las estratigrafa confiable-

mente . Los suelos en que se pueden aplicar estos penetrmetros y la infor

macin que puede obtenerse, as como sus limitaciones se indican en la ta

bla 5 .2 .4 .

TABLA 5 .2 .4 PRUEBAS CON PENETROMETRO

Penetrmetro Tipo de suelo Propiedades quepueden determi-narse

LimitacionesRecomendable

NoRecomendable

Esttico(cono Holands CP )

arena -

Compacidad*Estratigrafa**

Resistencia alcorte**

Sensible al cambio de tcnicade operacin

79

TABLA 5 .2 .4

(continuacin)

Penetrmetro Tipo de suelo Propiedades quepueden determi-narse

LimitacionesRecomendable

Norecomendable

Dinmico(estndar

SPT)Arena Arcilla

blanda

Variacin de N*Densidad rela-tiva**Estratigrafa*Resistencia alcorte**

El nmero de golpes vara con laoperacin y , elequipo, as comola posicin delnivel de agua olodo en el sondeo

* Directamente

** Por correlacin

El penetrmetro esttico es un cono acoplado a la tubera de perfora-

cin que se hinca a presin, midiendo la resistencia de punta (qc) y

la friccin lateral 4 (refs 5 y 6) . Se usa en investigaciones geotcnicas de grandes reas y complementando los muestreos alterados .e

inalterados . Se puede usar para clasificar tentativamente el suelo ..

con los datos de resistencia de la punta y friccin lateral utilizando

la grfica de correlacin de la fig 5 .2 .5.

La penetracin dinmica consiste en hincar un cono de acero mediante

impactos (refs 5, 6 y 7) . La prueba estndar

consiste en hincar

un tubo muestreador de dimensiones establecidas mediante el golpeo con

una masa estndar (ref 5 a7) . La correlacin entre la resistencia a

la penetracin estndar representada por el nmero de golpes para pene

trar 30 cm (N) y la consistencia de los suelos cohesivos, se muestra

en la tabla 5 .2 .5, en la cual se define tambin la posible correlacin

mnla compresin simple (qu) . De manera similar para suelos granulares

80

no co 15300

200

1

~ .

/

AJO A r ,/e n a ~-~~ r i

~

ii

~co~

~'L~~

~~~~

i

'~~' Tu r ba2

3

4

5Friccin local , en kg/cm2

Fig 5 .2 .5 . Clasificacin de suelos por relacin de friccin para penetrmetroesttico-electrnico (Sanglerat y Fugro Inc)

TABLA 5 .2 .5 CORRELACION ENTRE N,qu Y CONSISTENCIA

RELATIVA

Consistencia Miy blanda Blanda Media Dura MUy dura Dursima

N >2 2-4'-. 4-3 8-15 15-30 >30

q >0 .25 >0 .25-0 .50 0 .50-1 .0 1 .0-2 .0 2 .0-4 .0 >4 .0u

N nmero de golpes en la prueba de penetracin estndarqu resistencia a la compresin simple, en kg/cm 2

60%

se obtiene la densidad relativa en la tabla 5 .2 .6 y fig 5 .2 .6, (ref 5).

TABLA 5 .2 .6 DENSIDAD RELATIVA DE ARENAS CON EL NUMERO DEGOLPES DE LA PENETRACION ESTANDAR

Nmero de golpes Densidad relativa

0-4 Muy suelta

4-10 Suelta

10-30 Media

30-50 Densa

> 50 Muy densa

*smitemay svelte

Compocldod relativo

o 20N

40

60 omediano compacto muy

compot: t o

iMN40 50 60

70

80 Dr,tn Jo

35 65 85Suelto

Media

Denso

I Mur denso+ 30

35

40Valores lenlolivos de QS poro arena medio uniforme (SPm )tomo suelo tpico

a) Esfuerzo efectivo (ore' ) , densidad relativa (Dr )y ngulo de friccin interna

N.

iao 60

o.0

o 60

28

32

36 40

44Angulo de friccin interno 4s

1 Relacin poro arenas de grano an-guloso o redondeado de medianoo grueso

2 Relacin para arenas finas yporo arenas limosos

b) Densidad relativa y ngulode friccin

c- 'o, en

ton /m z

2too

90

3

1

Fig 5 .2 .6 Correlacin entre los resultados de una prueba de penetracin es-tndar a) y b)

82

TIPO DE SUELO

Mtodo de perforacin

Sondeo de

Muestro inalteradoexploracin

Arriba

Suelos finos (con arenas y gravas)

R

P

P

R

R

A

R

del nivel

Suelos expansivos

R

P

A

R

fretico

Arenas con finos

R

P

P

R

A

I:

A

RArenas con grava

R

P

P

R

A

RSuelos finos muy duros

R

A

R

Suelos finos muy blandos

P

A

R

A

R

R

R

A

R

R

R

Abajo

Suelos finos duros a muy duros

P

A

R

R

R

A

R

R

R

R

del nivel

Arenas finas sueltas

R

R

P

A

R

R

R

fretico

arenas compactas

A

A

R

A

R

A

A

R

A

A

ASuelos orgnicos

R

R

A

R

R

AArenas con grava

P

A

R

R

A

R

R :

RECOMENDABLE

A :

ACEPTABLE

0

~

~ .

a

0

a

o

0

-s

w

~

o,

o

-s

0

TABLA

5 .2 .7

Criterio de seleccin de mtodos de exploracin y muestreo

P :

POCO ACEPTABLE

a

~

o

-10

0~,.~ .

m

c

c

v+fD

>

>

m

v'

. .,

_

7v

~

(T.

o

m

f~D

c,0

0

-s

H

0

0-0J

r

r

t+

rt.

0

O

Om

ro

rt. ~

~.v'

0+

a

cv

a

c+

3

3

a

^s

~

-4 ~

-

Greene limases, nnzclaa de grave, arena y G-loo, ma; graduadas.

M. de 12% en peso pasa la malla 1m . 200

y las pruebas dc !finites . efert uvias en laCSi IV !then graduado

I' -- Niel grndiinsny i_-- _

( :ase se. fracrwn que

alas

malls Nm. 40, ht ele- I . -- Baja corrlcrr.ILibdac

-

3 s ? ` cos errata .orifican come un suelo V L, atrajo de Is liner II Alta romprenibihJsd d F "A" de la carts de plasticidad, o Ip

TABLA 5 .2 .12 CLASIFICACION ELEMENTAL DE LAS ROCAS

(ref 12)

Clase Tipo Familia

Caractersticas generales

Ignea Intrusiva

(Grano grueso)

Granito

Color claro 10-40% cuarzo,

43-60% 0 y M*feldespatos,

2% mica,

0-10% FM+

Sienita

5-10% cuarzo, 25-501 0 y M*

feldespatos,0-20% 0 feldespatos,

5-20% FM

Diorita

0-5% cuarzo, 0-251 0 y H* feldespatos,20-501 0 feldespatos,

20-30% FM

Gabro, ultra

Color oscuro 01 cuarzo, 0% y M* feldespatos,bsico

40-50% P feldespatos,

30-50% FM

Ignea Extrusiva

(Grano fino)

Obsidiana

Vidrio volcnico, a menudo de color oscuro

Riolita

Color claro 10-401 cuarzo, 40-50% 0 y M*feldespatos,

2% micas,

0-10% FM, M

Traquita

5-101 cuarzo, 25-50% 0 y M* feldespatos,0-201 P feldespatos,

5-201 FM+

Andesita

3-51 cuarzo, 0-25% 0 y M* feldespatos, P+feldesuatos .,

20-30% FM+

Basalto, diorita Color oscuro 0% cuarzb, 0% 0 y M* feldespatos,40-50% P+ feldespatos,

30-50 FM+

Ignea Eyectada Toba (ceniza

Arena parecida a la ceniza y fragmentos delvolcnica

tamafio del limo con algunos fragmentos anguloses del tamafio de la grava

Piedra pmez

Lava espumosa o porosa, generalmente color(porosa)

claro

Sedimentaria Calcrea Caliza

Carbonato de calcio

Variacin en textura;cristalina

Dolimita

Carbonato de calcio y magnesio gruesa fosi-lifera-granular-terrosa

Sodimentaria SliceArenisca fina,

,~o orientada, limo y arcilla endurecidas

Argilita, piedra"e cieno

Lutita

Orientada-laminada, limo y arcilla endurecidos

Arenisca

Arena cementada, arc6sica si hay cantidadapreciable de feldespato

Conglomerado

Arena-grava o grava cementadas

Brecha

Fragmentos angulosos de roca cementados

Metamrtica Foliada

(Granosorientados)

Pizarra

Finamente foliada u orientada ; grano fino;exfoliacin delgada y suave

Esquisto

Foliacin de linea de lpiz a papel delgado.Gneis

Bandas de minerales de 1 .5 mm o menores;exfoliacin spera

1'letamrfica No foliada Cuarcita

Estructura arena grava densa que se rompe atravs de los granos

Mrmol

Caliza o dolomita recristalizada

Feldespatos ortoclasa y microiina+

Feldespato plagiooclasaMinerales ferromagnesianos

90

TABLA 5 .2 .13 RESISTENCIA DESCRIPTIVA DE LA ROCA (ref 12)(Duncan y Jennings)

Descripcin Resistencia a compresinsimple, en kg/cm2

Prueba de campo

Muy dura 1,400

o

ms Se dificulta rom-perla con el picoen trozos de 10cm

Dura 560

-

1400 Se rompe en trozosde 10 cm con golpede martillo

Blanda 170

-

560 Se puede raspar odentellar ligera-mente con la pun-ta de un pico

Muy blanda 70

-

175 Se desmenuza con elrico, se raspa fcilmente con unacuchilla

ii) Propiedades ndice de los suelos y rocas

Se usan para identificar y clasificar los suelos y rocas y obtener por co

rrelacin sus propiedades mecnicas . Los procedimientos de prueba se apli

can indistintamente en muestras alteradas e inalteradas, excepto para los

pesos volumtricos que se requieren inalteradas .

91

Las relaciones entre pesos y volmenes de muestras de suelo, as como

el procedimiento para su obtencin se indican en la tabla 5 .2 .14 y en

la tabla 5 .2 .15 se relacionan las propiedades indices, su obtencin

y aplicacin para anlisis y diseo, (ref 13)

TABLA 5 .2 .14

RELACIONES DE PESO-VOLUMEN

De Smbolo Como se obtienen

Muestra Wm

Pesando la muestra con la

humedad natural

Slidos ,~ Pesando la muestra despusde secada al horno

Agua Ww Ww = Wm - Ws

Esnci- De la prueba de laboratorioS~ V Gasesfico

Muestra Vm

Se labra y mide una muestrainalterada

Vm WmVw I L q u i d o s^ Ww

V5'/ /I //l///

Slidos / WSWsSlidos Vb

Vb / /t/t1I/kE

,-,

Se

w

Agua w Vw =o w

Vacios Vv VvV m - Vs

'92

Los suelos expansivos se pueden identificar por correlacin con las

variaciones de los lmites de consistencia, humedad y peso volumtri

co seco . fig 5 .2 .7

(ref 14).

Fig 5 .2 .7 Evaluacin cualitativa del potencial de expansinde un suelo (Ref 14)

Porcentaje de expansinbajo una sobre carga de

1 t/m2

I I I50

60

70

80

90

100Lmite lquido, %

Curvos de Vijayvergiya, Gnazzaly (1973)---Curvas de Bara (1969)

Porcentaje de expansinbajo una sobre carga de

1 ton/m 2

1 1 1 I 160

70

80

90 100Lmite lquido, %

93

TABLA 5 .2 .15

PROPIEDADES INDICE DE LOS SUELOS PARAANALISIS Y DISEO

Aplicaciones ycorrelaciones

aa

vo

9-1I

1

om

a w

Propiedades Smbolo Como se obtienen A B C D E F

Contenido deagua w

Directamente dela prueba X X X X

Peso volum-trico Y

G1y

m- _

Vm

X X X X

Relacin devacios e

Vve =

Vb

X X X X

bb

u

m

a

Lmitelquido w L

Directamente dela prueba X X X X

Lmiteplstico w p

Directamente dela prueba X X

Indiceplstico

r p~,,L

-

Glp X X X

Lmite decontraccin wc

Directamente dela prueba X X X

mo

,Tl

Dimetroefectivo

D1U

De la curva granulomtrica X A

Coeficiente deuniformidad

Cu

D 60 X

D 10

oeficientedeCcurvatura

Cc

2 D 301

D 10 xD60

Fraccin dearcilla -

De la curva granulomtrica %fraccin de fi-nos menor a0 .002 mm

X

NOTA :

A

Clasificacin

D ExpansividadB

Compresibilidad

E ContraccinC

Resistencia al

F Permeabilidadcorte

94

iii) Propiedades mecnicas de los suelos y rocas

Son propiedades usadas rara determinar la resistencia al corte, consolida

cin y expansividad de los suelos y rocas en estado natural . Las ms im-

portantes se enumeran en la tabla 5 .2 .16 donde se indican los mtodos de

obtencin y aplicacin para el anlisis y diseo de cimentaciones.

En suelos granulares la compasidad, densidad relativa y ngulo de fric

cin se correlacionan con el nmero de golpes de la prueba de penetra

cin estndar o la resistencia de punta del cono esttico como se in

dica en la tabla 5 .2 .17.

TABLA 5 .2 .17 RELACIONES ENTRE ALGUNAS PROPIEDADES DE SUELOS

ARENOSOS

Compasidad Densidadrelativa

Penetracinestndar

N

Resistencia delcono esttico

qc

Angulo defriccin

Muy suelta 45

95

TABLA 5 .2,16

PROPIEDADES MECNICAS DE LOS SUELOS

Parmetros Smbolo Como se obtienen Aplicaciones

~o

7J

r

-1

o

m

o

u

Coeficiente decompresibilidad

av

e? -e~

Clculo de asentamientos totales o hincha-mientos en el anlisispor consolidacin

02- 01

Coeficiente decompresibilidadvolumtrica

mva

ve+ ve

Indice de hin-chamiento

C4 e3

e2Log o 3 . - tog Q2

Coeficiente dcompresin se-cundaria

Ca AH

6

tdg 10

Coeficiente deconsolidacin

Cv

0 .197 H2Clculo del tiempo estimado de asentamientoX50

Presin depreconsolidacin

'

6pEstimacin apartir de la curvae v4 . to G p

Anlisis de consoli-dacin

Nmu0m

Angulo de fric-clon

,

yDe la envolventede la curva deMohr Anlisis de estabilidady capacidad de cargaCohesin c y c ,

Compresin simple De la curva esfuer_zo-deformacin

Sensibilidad St S

= qu(inalterada) Estimacin de efectosde alteracinqu(remoldeada)

Mdulo de elasticidad E

De la curva esfuerzo-deformacin

_

Clculo de asentamientoselsticos

u4.1 u

0Eu

Peso volumtricoseco

Yd De la curva

humedad-densidad

Control de compactacinclculo de pesos y fuerzas en el anlisis deestabilidadHumedad ptima w

op

Valor relativode soporte VRS

Directamente dela prueba

Diseo de pavimentos

96

La compresibilidad de los suelos se correlaciona con el lmite 11-

quido; para fines de diseo preliminar puede usarse la expresin

C c = 0 .009 (LL-10)

iiii)

Pruebas de campo usuales

Son pruebas que se realizan en sitio para medir directamente algunas pro-

piedades del suelo ; de las mds usuales se indican en la tabla 5 .2 .18 su

tcnica de realizacin, uso y limitaciones.

5 .2 .2 .5

Programas de trabajo

Se elaboran para definir los objetivos y caractersticas de los estudios

preliminar y de detalle, deben incluir las tcnicas de trabajo los tiempos

y costos de ejecucin.

i) Programas de exploracin

Un programa de exploracin implica la estimacin de nmero y profundidad

de los sondeos con base en las caractersticas geotcnicas preliminares

del subsuelo y tipos de estructuras por cimentarse.

El espaciamiento y profundidad de los sondeos depende de las experien

cias locales ; puede adoptarse para la elaboracin de los programas de

exploracin las recomendaciones dadas en la tabla 5 .2 .19 .

97

TABLA 5 .2 .18

PRUEBAS DIRECTAS IN SITU

Mtodo Tcnica Uso Limitaciones

Prueba develeta

Introducir una veletaen el suelo y medir elmomento de torsin

Para medir su re-sistencia al cortesin manejo de muestras inalteradas

Resultados dudososen suelos arenososy gravas

Pruebas decarga enplacas

Cargar una placa en incrementos y medir losasentamientos provoca-dos

Definir la capaci-dad de carga yasentamientos

No confiables en estratos de baja po-tencia o errticas.

Prueba presiomtrica(presime-tro)

Introducir una sondaa diferentes profun-didades y medir elcambio de volumen conlos incrementos depresin

Determinar la pre-sin lmite y mdu10 de deformacin-para calcular lacapacidad de cargay asentamientos

Se requiere una tcnica de perforacinapropiada para elmtodo

Pruebas depermeabi-lidad

Bombear agua haciaadentro o hacia afue-ra del pozo y medirel cambio del nivelde agua en agujerosadyacentes para definir la velocidad decambio del nivel deagua en el pozo

Para definir lapermeabilidad horizontal de la masa-de suelo

Dudosa por arribadel nivel fraticoy para definir per-meabilidad vertical

Peso volumtrico

Excavar un agujeropesar el suelo, medirel volumen usando arena, o agua con unamembrana de hule

Para el control dela compactacin enel campo

No aplicable con nivel fretico alto.

Penetrmetro est-tico

Se hinca a presin uncono instrumentado,que mide las resistencia de punta y fric-cin

Definir indirecta-mente la estrati-grafa y resisten-cia al corte delos suelos

No funciona en gra-vas

Penetrmetro dinamico

-

Se hinca por golpeo untubo muestreador estandar y se obtiene el nmero de golpes por 30cm de penetracin

Definir directamente la estratigra-fa e indirectamente la resistenciaal corte

No funciona en sue-los blandos

98

TABLA 5 .2 .19 RECOMENDACIONES PARA DEFINIR EL PROGRAMA DEEXPLORACION (ref S)

Investigacin para : Nmero y localizacinde sondeos

Profundidad mnimadel sondeo

(d)

Sitios inexploradosde gran extensin a

=

0 .1

A

Sitios con suelos blandos de gran espesor 30 < b < 60 m

Estructuras grandescimentadas en zapa-tas aisladas cerca-nas

b =

15 m y en sitiosde concentraciones decargas .

Hasta donde el es-fuerzo vertical seael

10,

de

la cargaaplicada en la 2uverficie om n imo2veces al ancho de lazapata.

Almacenes de granrea para cargasligeras

n = 5,

4 en las esquinas y 1 en el centroIntermedios si son necesarios para definirla estratigrafa.

Cimentaciones rgi-das aisladas conrea

< A i,7mm,ii./ln,iiaiiiiian,,,i .

lo

oZ

ov

a8 2-

oa)

Z6

a)

7

50

40

30

20Angulo de talud Q, grados

0 .75

1 .0

1 .5

2 .0

3

10

0

6 10

CO

70 60

0 .5

Cot $Ejemplo

HIPOTESIS

1 . No existe un tirante de aqua al pie del talud2 . No actan sobrecargos3 . No existen grietas de tensin4 . El suelo es homogneo hasta la profundidad D5 . Lo resistencia se debe nicamente a lo cohesin

y es constante con la profundidad6 . La folio se produce o lo largo de un crculo

%/J///N1//

H=BmQ=35' 4

~

D=6.4m

Bose firmsyT=18501 C=2950 =0

H = 9 =0 .8

C

(2950)Fs =NO yTH = 5 .8 (1850x8) -1 .16

13 . 35'La folio esun circulode base

Fig 5 .2 .23 Anlisis de estabilidad de taludes en sueloscohesivos (0 = 0) (ref 17 y 18)

132

Coorderw dos del centro de los circulosde pie critico

Nbmero