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TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO Instituto Tecnológico de Chetumal

Informe Técnico Residencia Profesional Caracterización del suelo del fraccionamiento Del Mar ubicado en la zona baja de la ciudad de Chetumal.

Ingeniería Civil Alumno:

Cetina Gómez Obed Nehemías Asesor Ing. Luis Enrique Peña Alba

27 de enero 2020, Chetumal, Q. Roo.

PRELIMINARES

INDICE Agradecimientos ............................................................................................................................ 5 Resumen........................................................................................................................................ 6 GENERALIDADES DEL PROYECTO .................................................................................................... 9 Problemas a resolver, priorizándolos ........................................................................................... 12 Objetivos ..................................................................................................................................... 13 Objetivos específicos ................................................................................................................ 13 Justificación ................................................................................................................................. 14 Lugar donde se realizará el trabajo de investigación..................................................................... 15 Tipo de investigación ................................................................................................................... 16 Cronograma de seguimiento de actividades del proyecto ............................................................ 17 ANTECEDENTES............................................................................................................................ 18 MACRO LOCALIZACIÓN DEL ÁREA ESTUDIADA ............................................................................. 47 MICRO LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO. ........................................................................................ 48 Delimitación ............................................................................................................................... 48 COORDENADAS DE LA ZONA DE ESTUDIO (UTM). ......................................................................... 49 Antecedentes de estudio de mecánica de suelo de la zona ................................................. 50 FUNDAMENTOS TEÓRICOS ........................................................................................................... 54 LA CIENCIA DE LA MECANICA DE SUELOS ..................................................................................... 73 Instrucciones para el trabajo en el laboratorio de física de suelos ................................... 98 Instrucciones para el muestreo ............................................................................................ 98 Conservación de una muestra de suelo .............................................................................. 99

METODOLOGÍA .......................................................................................................................... 100 DESCRIPCIÓN GENERAL DE ACTIVIDADES PRELIMINARES A REALIZAR .............. 100 Visita al sitio: ........................................................................................................................ 100 Extracción de muestras alteradas e inalteradas:.............................................................. 100 Obtención de resultados: .................................................................................................... 101 Análisis de resultados: ........................................................................................................ 102 Ensayos de laboratorio............................................................................................................... 106 RELACIONES VOLUMÉTRICAS – GRAVIMÉTRICAS........................................................................ 106 GRAVEDAD ESPECIFICA .............................................................................................................. 106 PESO UNITARIO DE UN SUELO COHESIVO................................................................................... 110 ENSAYO GRANULOMETRICO METODO MECANICO ................................................................... 115 Limites líquido y plástico de un suelo ......................................................................................... 120 Determinación de Qu y Cohesión(c). .......................................................................................... 128 Determinación del contenido de humedad ................................................................................ 134 Trabajo en campo. ..................................................................................................................... 137 Determinación del flujo subterráneo.......................................................................................... 137

RESULTADOS.............................................................................................................................. 141 CONCLUSIONES.......................................................................................................................... 169 COMPETENCIAS DESARROLLADAS .............................................................................................. 171 FUENTES DE INFORMACION ....................................................................................................... 172 ANEXOS ..................................................................................................................................... 173

Agradecimientos El autor de la presente memoria técnica (Caracterización del suelo del Fraccionamiento del Mar ubicado en la zona baja de Chetumal), expresa su más sincero agradecimiento al Ing. Luis Enrique Peña Alba, por la revisión crítica y sugerencias para mejorar la calidad de esta memoria.

Agradezco a mis padres Alfonso Cetina Alamilla y Esther Gómez Marín, quienes debido a ellos fueron la motivación para seguir en este trayecto e impulsar mis ánimos de lograr este objetivo. De igual manera a mi hermana Gelmi Ileana Cetina Gómez por ayudarme y estar al pendiente cuando la necesite. Valoro el apoyo, por los recursos aportados y aún más importante por el esmero y la confianza que me brindaron en el proceso.

Cabe recalcar el agradecimiento al Ing. Luis Enrique Peña Alba, catedrático de este centro de estudios, por proporcionarnos recomendaciones e ideas concisas, así como material didáctico vital para desarrollar esta memoria técnica y los formatos de cálculo, esenciales al momento de obtener conclusiones.

Y por último al laboratorio de obras civiles del Instituto Tecnológico de Chetumal, quienes me abrieron las puertas para trabajar en él durante los periodos de determinación de ensayos (2 meses aproximadamente), en el cual nos permitieron mantener en condiciones nuestros especímenes, por proporcionarnos las herramientas y equipo necesario, para que con esto podamos verificar cada uno de los procedimientos y obtener los datos y conclusiones de interés.

Resumen La caracterización física de los suelos tiene como objetivo principal establecer la respuesta del suelo a las prácticas asociadas en los trabajos del ámbito de la Ingeniería Civil, ya sea en el desarrollo de las construcciones o en diseño de espacios arquitectónicos habitables, dado los cuales, los parámetros encontrados son estudiados para evaluar la susceptibilidad de los suelos a sufrir algún proceso de degradación o falla.

Este trabajo explica las causas que generan factores de asentamientos que se han observado en esta área de estudio, reflejándose en hundimientos en la zona baja de la Ciudad, junto con la evaluación analítica de los especímenes obtenidos en el lugar de interés y los resultados de caracterización conocidos mediante pruebas de laboratorio.

El presente trabajo pretende ser una guía para el análisis del porqué de los problemas ocasionados en la zona baja de la ciudad de Chetumal, para interesados en abarcar trabajos de campo que requieran hacer evaluaciones de algunas propiedades físicas de los suelos en esa parte específica, para así establecer ciertas comparaciones o criterios más específicos. Por lo tanto, se presentan los procedimientos analíticos para estimar y determinar, tanto en campo como en laboratorio, las principales propiedades físicas del suelo.

No existe una estandarización de todos los métodos de caracterización física. Sin embargo, toda la metodología que se presenta en este trabajo, está documentada por el Laboratorio de obras civiles del Instituto Tecnológico de Chetumal.

En función al objetivo del muestreo de suelos, se especifica, además, diferentes aspectos normativos que reflejan la evolución de los mantos freáticos, criterios para la determinación del número de, así como medidas de calidad para la toma y el manejo de muestras de suelos.

Esta memoria es aplicable para el muestreo de suelos en proyectos nuevos, actividades en curso, para sitios contaminados y áreas susceptibles a fallos de los estratos de suelo, con los que la autoridad competente o la entidad de fiscalización ambiental determine que no se cumplieron con los objetivos de remediación y factibilidad previstos en el instrumento de gestión ambiental.

GENERALIDADES DEL PROYECTO Introducción En la rama de la ingeniería civil, ya sea para establecer los criterios técnicos para conocer si un proyecto sería realizable en aspectos de tránsito, hotelería, salud y educación, en empresas y dependencias dedicadas a la construcción de obras civiles, tanto rurales como urbanas, se ha comprobado que la interacción de las estructuras, que en su mayoría de las veces ejercen un hipervínculo, es de vital importancia comprender la reacción del suelo ante estos nuevos tipos de esfuerzos y cargas que lo alteran. Estas alteraciones a menudo llegan a ocasionar problemas de estabilidad en la vida de un espacio constructivo, que genera que la durabilidad y garantía de estas sea un criterio dudoso cuando hablamos de proporcionar espacios habitables confortables y seguros. Científicos, ingenieros y otros profesionales tienen en cuenta las características físicas, como el contenido de humedad, resistencia a la fractura y aspectos granulométricos para tomar decisiones tales como: ¿Cuál es el mejor lugar para construir un edificio? ¿Se provocará un asentamiento que hundirá el sótano de una casa cuando llueva? ¿Qué tipo de cimentación es adecuada para diseñar espacios arquitectónicos? ¿Qué espesor de base y subbase se deben emplear conociendo la granulometría y resistencia del suelo? Utilizando los datos obtenidos en laboratorio mediante pruebas específicas, los ensayos ayudan a los investigadores a describir los suelos y a comprender cómo funcionan. Determinan cómo son las características gravimétricas y volumétricas de los suelos y cómo influyen al tomar decisiones del tipo de proyecto y los parámetros iniciales que se deben de tener en cuenta para el diseño.

Descripción de la empresa u organización y del puesto o área de trabajo del estudiante.

El Instituto Tecnológico de Chetumal es una institución formadora de profesionales de calidad que coadyuven al desarrollo del estado y del país dentro del proceso de globalización,

mediante

procesos de

vinculación,

extensión, posgrado

e

investigación, con base en la mejora continua.

Se trabaja con proyectos innovadores y se busca el desarrollo de competencias complementando las clases con prácticas de laboratorio o taller y visitas de campo a empresas, concursos y cursos adicionales de temas complementarios. Para desarrollar las competencias, los estudiantes trabajan en proyectos de investigación emanados de problemáticas del entorno y que generalmente son atendidos por redes de investigación integradas por varias instituciones. Algo interesante de este programa es la generación de proyectos de investigación sobre nuevas formas de generar energía eléctrica aparte de la convencional.

Empresa: Instituto Tecnológico de Chetumal

Representante legal: Ing. Mario Vicente González Robles

Dirección:

Av. Insurgentes 330, 17 de octubre, 77013 Chetumal, Q.R. Colonia David Gustavo Gutiérrez. C.P. 77013 Datos Adicionales: Entre calles Emiliano Zapata y Calle Juan José Siordia

Teléfono: 01 983 832 1019

Departamento de Ciencias de la Tierra Jefa: Ing. Maritza Chan Juárez

Residente. Obed Nehemías Cetina Gómez Estudiante de Ingeniería Civil 9no Semestre

Problemas a resolver, priorizándolos Las causas que generan los asentamientos presentados en las zonas públicas y transitables, los cuales son los responsables de los hundimientos ocasionados a lo largo de los años en el fraccionamiento del Mar, ubicado en la zona baja de la ciudad de Chetumal. Buscamos solucionar la presentación de estos fallos ocasionados llamados de igual forma socavones en las carreteras y zonas habitacionales en el fraccionamiento, que ha derivado en la generación de problemas en las áreas públicas a causa de fracturas del terreno.

Los desfondes registrados tienen su origen en causas naturales, pero son acelerados por la actividad humana a través de la construcción de obras y vivienda, así como el uso intensivo de las vías de comunicación, dice textualmente el estudio en su apartado sobre el tema que se dio a conocer en 2011, elaborado e investigado por expertos de la Universidad Autónoma de Yucatán (UADY) en 2009.

Objetivos Determinar las propiedades y características mecánicas e hidráulicas del suelo que permitan conocer el porqué de los asentamientos observados en el fraccionamiento Del Mar de la Ciudad de Chetumal.

Objetivos específicos

 Obtener muestras y resultados en el campo.  Determinar en el laboratorio las propiedades físicas y mecánicas del suelo para su análisis y caracterización para el diseño de cimentaciones.

 Determinar la capacidad de carga de suelo.  Obtener conclusiones y recomendaciones para futuras edificaciones.  Obtener, mediante trazadores, la dirección del flujo subterráneo.

Justificación A lo largo de 25 años, en la zona baja de Chetumal, se han venido presentando hundimientos en partes pertenecientes al tránsito vehicular, en ocasiones se vieron presentados en zonas comerciales y espacios públicos, el cual, este trabajo permitirá conocer las causas de la existencia de estos fallos geológicos para tener una certeza y seguridad al momento de hacer el uso de estas zonas edafológicas. Poder determinar las causas de los problemas de hundimientos y cavernas del fraccionamiento Del Mar de la ciudad de Chetumal.

I.

Hipotésis

Con este estudio podremos analizar y determinar las causas de los problemas de hundimientos del Fraccionamiento Del Mar de la ciudad de Chetumal.

Lugar donde se realizará el trabajo de investigación. Fraccionamiento del Mar, Chetumal, Othón P. Blanco, Q Roo.

Mapa de Fraccionamiento Del Mar I (Infonavit) Othón P. Blanco (mostrar ruta de cómo llegar). La ubicación mostrada es únicamente aproximada.

El fraccionamiento Del Mar I y II se localiza en el municipio de Othón P. Blanco. Su clima es cálido subhúmedo, con una temperatura media anual oscila entre los 25° y 27°C. Su código postal es 77010.

Zona interesada de estudio (Fraccionamiento del Mar, Chetumal). (Google Earth)

Tipo de investigación El presente trabajo fue desarrollado y trabajado como proyecto de investigación mediante un esquema cuantitativo, constituyendo datos resumen, obtenidos en el análisis y la culminación de todo el trabajo realizado en la etapa de desarrollo de la metodología.

Gracias a esto se establece de manera memorizada la organización que se ha dado del trabajo y la forma en que se ejecutó el mismo, por lo que representa una guía para los investigadores durante el desarrollo de futuros estudios.

Por lo tanto, será un estudio que permitirá la aportación de resultados, conteniendo suficiente información, para servir de guía a otros y evaluar posibles trabajos similares, basándose así para la realización de los mismos con mejores presupuestos humanos, técnicos y financieros ya establecidos.

Es un documento que pretende emplear la aplicación de normas y manuales recomendados por investigadores y doctores del ramo de la ingeniería civil, para el análisis de la mecánica de suelo (específicamente datos característicos, mecánicos e hidráulicos), que además sirvan para controlar el desarrollo del trabajo según las diferentes etapas que se han establecido.

Cronograma de seguimiento de actividades del proyecto

ANTECEDENTES Características de la zona de interés. 1. MEDIO FÍSICO 1.1.

LOCALIZACIÓN

La entidad se localiza en la Península de Yucatán en el Sureste de la República Mexicana con las coordenadas geográficas extremas al norte 21° 35’, al sur 17° 49’ de latitud norte; al este 86° 42’, al oeste 89° 25’ de longitud oeste. Colinda al norte con Yucatán y con el Golfo de México; al este con el Mar Caribe; al sur con la Bahía de Chetumal, Belice y Guatemala; al oeste con Campeche y Yucatán. EXTENSIÓN La extensión del Estado es de 50,843 Km2, incluye las islas de Cozumel, Isla Mujeres, Holbox, Isla Blanca, Contoy, entre las más importantes. El estado representa el 2.55 % de

Fuente:

la

superficie

del

país.

(PROGRAMA DE DESARROLLO URBANO DEL ÁREA METROPOLITANA DE CHETUMAL,

CALDERITAS, XUL-HÁ. 2005)

1.2.

OROGRAFÍA

El área geográfica ocupada por el estado, presenta una gran planicie con una leve inclinación no mayor del 0.01 % con pendiente de dirección oeste – este hacia el Mar Caribe en la que no se encuentran elevaciones de importancia. Al sur, en los límites con Campeche y Guatemala se localizan las mayores elevaciones, encontrándose altitudes hasta de 241 metros sobre el nivel del mar; al oeste en los límites con Yucatán se tienen alturas hasta de 100 metros sobre el nivel del mar y al norte la altitud alcanza 80 metros que va disminuyendo hasta llegar a cero conformes se aproxima la costa. Las principales elevaciones son: Cerro El Charro con 230 msnm, Cerro el Gavilán con 210 msnm, Cerro Nuevo Becar con 180 msnm y Cerro El Pavo con 120 msnm. El estado se encuentra en la Provincia fisiográfica XI Península de Yucatán que se divide en tres subprovincias: la 62 Karso Yucateco que se observa como una llanura con piso rocoso o cementado y con hondonadas someras; la 63 Karso y Lomeríos de Campeche compuesta por lomeríos bajos con hondonadas y la subprovincia 64 Costa Baja de Quintana Roo que se define como una llanura inundable con piso cementado y salino.

1.3.

HIDROGRAFÍA

Debido a la conformación geológica y topográfica la circulación de las corrientes de agua es subterránea, con excepción del Río Hondo con una longitud aproximada de 180 Km, una profundidad media de 10 metros y una anchura media de 50 metros y que es la frontera con Belice. Otras corrientes superficiales menos importantes son Río Escondido, Arroyo Azul y Arroyo Ucum. Los cuerpos de agua más importantes son la Laguna de Bacalar, San Felipe, La Virtud, Guerrero y Milagros en el municipio de Othón P. Blanco; la Laguna Chichankanab y Esmeralda en el municipio de José María Morelos; la laguna Kaná, Noh Bec, Paytoro, Sac Ayin, X Kojoli, Ocom y Chunyaxché en el municipio de Felipe Carrillo Puerto; la Laguna Cobá en el municipio de Solidaridad; la Laguna Nichupte en Cancún; entre otros cuerpos de aguas. Al filtrarse el agua de lluvia provoca que las rocas calizas del subsuelo se disuelvan provocando hundimientos que dejan al descubierto depósitos subterráneos de agua conocidos como cenotes o dolinas. En algunos sitios el agua de lluvia se acumula en partes bajas con arcillas impermeables formando depósitos conocidos como aguadas.

1.4.

CLIMA

De acuerdo al sistema de clasificación de Koeppen modificado para climas tropicales y subtropicales de México, en el estado se identifican los climas cálido subhúmedo con lluvias en verano A(w) en la parte continental y el clima cálido húmedo con abundantes lluvias en verano A(m) en Cozumel. La precipitación pluvial anual varía de 1100 a 1500 milímetros como promedio anual. La temperatura media anual fluctúa entre 26°C como máxima y 10°C como mínima, con extremos de 36°C en los meses más calurosos. La evaporación media anual varía entre los 1100 mm y los 1400 mm, llegando en ocasiones a superar la precipitación. Los vientos dominantes son los alisios que se presentan casi todo el año con dirección del este al oeste o suroeste. En el invierno se presentan vientos del norte con lluvias moderadas y baja temperatura. De septiembre a noviembre es la temporada de ciclones que eventualmente llegan a las costas.

Fuente:

(PROGRAMA DE DESARROLLO URBANO DEL ÁREA METROPOLITANA DE CHETUMAL,

CALDERITAS, XUL-HÁ. 2005)

1.5.

PRINCIPALES ECOSISTEMAS

Los tipos de vegetación que se presentan en la entidad se deben a la coincidencia del clima subtropical, suelos poco profundos y un manto acuífero cerca de la superficie. Según la clasificación de Rzedowsky se presentan las siguientes categorías generales: a). Bosque Tropical Perennifolio que incluye un complejo conjunto de asociaciones vegetales, con especies dominantes de ramón y zapote y la presencia de especies trepadoras como lianas y bejucos, también se presentan una gran variedad de orquídeas, comprende

la

mayor

parte

del

territorio.

b) Bosque Tropical Subcaducifolio se presenta en climas más secos que el anterior, la altura de los árboles no pasa de 25 metros y pierden sus hojas una vez al año, también se presentan

especies

trepadoras

y

orquídeas.

c) Bosque espinoso que comprende una serie heterogénea de bosques bajos con un alto contenido

de

espinas.

Abunda

en

una

franja

en

el

litoral

sureste.

y

d) Vegetación acuática y subacuática que se presentan en las lagunas salobres y pantanos. Entre las especies maderables más comunes están la mora, el tzalán, jabín, chobenché, cedro, caoba, ceiba o yaxché, pucté, granadillo, zapote y guayacán entre otras muchas.

La fauna silvestre es muy abundante, entre los mamíferos más comunes se tiene el mono saraguato, el tigre, el tigrillo, el jabalí, el tejón, el armadillo el tepezcuintle, etc. Especial mención merece la existencia de manatíes, por ser una especie en peligro de extinción. Entre las aves se tiene el pavo de monte, el faisán, el cojolite, la chachalaca, el tucán,

cardenal,

zopilote,

etc.

Abundan los reptiles de los cuales algunos son muy peligrosos, como la nauyaca, la cascabel, el coralillo, la boa, la barba amarilla, la oxcan, etc. También se tienen los cocodrilos, ranas, sapos, lagartijas y una gran cantidad de insectos.

La riqueza de la biodiversidad requiere de cuidado especial para evitar su depredación y extinción.

Por ello, el Gobierno del Estado con el apoyo de las instancias del Gobierno Federal, ha decretado en el 25 % de la superficie territorial áreas protegidas, las cuales se enumeran a continuación:

1.6.

GEOGRAFÍA

La ciudad de Chetumal está situada en el extremo final de la costa del Mar Caribe perteneciente a México, en el punto donde el Río Hondo desemboca en la Bahía de Chetumal, sus coordenadas geográficas son 18°30′13″N 88°18′19″O y se encuentra a una altitud de 10 metros sobre el nivel del mar. Se localiza a 388 kilómetros al sur del centro turístico de Cancún, a 388 kilómetros al sureste de Mérida, Yucatán y una distancia aproximada de 1,550 kilómetros al sureste de la Ciudad de México.

1.7.

CLIMA

La ciudad de Chetumal tiene un clima clasificado como Cálido subhúmedo con lluvias en verano, que es el que se registra en la totalidad continental del estado de Quintana Roo;8 la temperatura media anual que se registra es de 26.7 °C, el promedio anual más bajo que se ha llegado a registrar ha sido de 24.4 °C en 1965, mientras que el más elevado de 27.8 °C en 1997;9 la precipitación promedio anual es de 1,307.5 mm de lluvia, siendo el menor promedio registrado de 793.5 mm en 1987 y el mayor promedio de 2,186.5 mm en el año de 1954. El clima se caracteriza por sus elevadas temperaturas la mayor parte del año y una elevada humedad. Se registra normalmente un fuerte calor durante la mañana y medio día, para posteriormente registrar lluvias ligeras durante la tarde, abatiéndose la temperatura para tener noches frescas. Las estaciones del año tienen débil registro en Chetumal; sin embargo, durante el invierno los frentes fríos que alcanzan la ciudad se caracterizan principalmente por vientos y lluvias que pueden hacer descender la temperatura

Chetumal es una ciudad susceptible de ser afectada por los huracanes, aunque por su situación geográfica lo es menos que el norte del estado de Quintana Roo, en la zona de Cancún y la Riviera Maya. El mayor desastre ocurrió en el año de 1955 cuando fue devastada por el Huracán Janeth, que destruyó la mayor parte de la ciudad, con excepción de la construcciones de concreto que entonces eran muy pocas; el huracán Janeth significó por esa razón una transformación en el aspecto de la ciudad y en su desarrollo. La más reciente afectación se tuvo con el Huracán Dean, que afectó mayormente las inmediaciones de la ciudad durante la madrugada y mañana del 21 de agosto de 2007.

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Parámetros climáticos promedio de Chetumal, Quintana Roo (1951-2010)

Mes

Ene.

Feb .

Mar .

Abr .

May .

Jun .

Jul.

Ago .

Sep .

Oct .

Nov .

Dic .

Anual

Temp. máx. abs. (°C)

35.0

36.5

38.6

39.5

39.5

37.5

37.8

39.0

38.0

36.2

37.0

39. 0

39.5

Temp. máx. media (°C)

28.5

29.5

30.7

32.1

32.7

32.3

32.4

32.8

32.5

31.5

30.0

28. 8

31.2

Temp. media (°C)

23.4

24.4

26.1

27.9

28.7

28.6

28.5

28.6

28.3

27.0

25.2

23. 8

26.7

Temp. mín. media (°C)

18.3

19.2

21.5

23.7

24.6

25.0

24.5

24.3

24.0

22.4

20.4

18. 9

22.2

Temp. mín. abs. (°C)

6.0

5.0

7.3

9.0

16.0

18.5

19.0

18.0

18.0

12.5

10.0

0.0

0.0

Precipitación total (mm)

64.3

35.9

26.4

36.4

128. 0

192. 7

146. 1

143. 7

206. 8

169. 0

92.8

65. 4

1307.5

Días de precipitacion es (≥ 0.1 mm)

9.1

5.8

3.8

3.8

8.0

13.6

14.0

13.5

15.8

14.4

11.1

10. 1

123

Fuente: Servicio Meteorológico Nacional.

1.8.

DEMOGRAFÍA HISTÓRICA

Población de Chetumal12

La ciudad de Chetumal tenía una población de 151 243 habitantes

Año

Población

según el Censo de Población y Vivienda de 2010 realizado por

1910

1112

el Instituto Nacional de Estadística y Geografía, de este total de

1921

1773

1930

2790

1940

4672

1950

7247

La ciudad de Chetumal es la segunda menos poblada de las

1960

12 855

capitales de los estados de México, superando únicamente a la

1970

23 685

1980

56 709

1990

94 158

1995

115 152

2000

121 602

2005

136 825

2010

151 243

2015

164 812

población 74 273 eran hombres y 76 970 eran mujeres. Asimismo, Chetumal presentó una población de 164,812 habitantes según la intercensal realizada por el INEGI en el 2015.

ciudad de Tlaxcala de Xicohténcatl.

1.9.

MEDIO AMBIENTE

El área metropolitana de Chetumal presenta los problemas ambientales de todo centro de población en crecimiento. La tendencia actual de crecimiento en extensión, incorporando nuevas áreas al centro de población propicia la invasión de sus áreas de entorno, con la consiguiente deforestación y pérdida del espacio natural. Esto fundamentalmente se está produciendo hacia el norte de Chetumal con el riesgo de que se ocupen zonas bajas e inundables. Es por ello que se deberá orientar el crecimiento hacia zonas aptas para recibir el desarrollo urbano y generar áreas de amortiguamiento que protejan las áreas circundantes.

Por otra parte, los rezagos existentes en materia de alcantarillado sanitario, propicia que las descargas de aguas sean hacia la bahía sin ningún tratamiento previo, con lo que se está contaminando el acuífero.

Otro problema que afecta al medio ambiente es la carencia de sistemas de relleno sanitario para la disposición de residuos sólidos y basura, lo que contribuye a la contaminación del suelo y mantos freáticos por lixiviación. Adicionalmente, que aunque aún no ha tomado gravedad, se propicio la presencia de fauna nociva, tales como roedores.

Sin embargo, en el contexto general, el propio trazo de la ciudad y la amplitud de sus avenidas, así como la forestación existente propician que la ciudad en general tenga un medio ambiente sano.

Los flujos vehiculares, por su volumen, aún no producen efectos serios en la contaminación del aire. Sin embargo, será conveniente instrumentar programas de verificación vehicular de tal manera que este tipo de efectos se mitiguen.

Es importante considerar que al no existir en el área metropolitana instalaciones de industria contaminante, no se han producido efectos negativos al medio, sin embargo, la existencia de un sin número de talleres que arrojan aceite en las redes de drenaje sin control y tratamiento constituyen un factor de contaminación del agua.

1.10. RIESGOS Y VULNERABILIDAD Se ha convenido en que existen básicamente dos tipos de riesgos por su origen, los naturales y los antrópicos. Para zonas como la Península de Yucatán y especialmente su zona costera oriente, los hidrometeorológicos representan el primer peligro. Los causados por el hombre directamente son incendios urbanos, explosiones, fugas y derrames de materiales tóxicos, accidentes vehiculares.

En un recuento de incidentes, se recuerda que en septiembre de 1993 debido a la tormenta tropical Gert, se presentaron encharcamientos en las partes bajas de Chetumal, e interrupción de la carretera que lleva al poblado de Reforma en su cruce con el arroyo El Tigrito. Hubo necesidad de desalojar a los habitantes de las partes bajas de la ciudad.

Durante septiembre y octubre de 1995, los huracanes Opal y Roxanne inundaron las colonias de Solidaridad, Fidel Velásquez y Payo Obispo de la ciudad de Chetumal y se suspendió el suministro de agua en un 60% en la ciudad de Chetumal. Se inundó en tres tramos la carretera federal Chetumal-Mérida.

El caso más reciente es el del huracán Chantal que en agosto de 2001 causó, además de destrucción de infraestructura de comunicación y de servicios en Chetumal.

En la zona sur del Estado de Quintana Roo, al igual que en casi todo el país, año con año, durante los meses de noviembre a febrero, descienden desde Norteamérica y el Ártico, una serie de fenómenos meteorológicos denominados frentes fríos, los cuales se caracterizan por su condición anticiclónica. Estos meteoros, comúnmente son nombrados por la dirección de donde provienen como Nortes.

Considerando sus condiciones de temperatura, precipitación pluvial y dirección de sus vientos, no llegan a alterar significativamente el paisaje por donde pasan, razón por la cual se les denomina intemperismos no severos. Sin embargo, suelen bajar considerablemente las condiciones de la temperatura ambiental e incrementar los niveles hídricos del suelo, subsuelo y el manto freático.

Un riesgo de tipo antrópico es la ubicación del aeropuerto en un sitio muy cercano a la ciudad de Chetumal, además de que se trata de un destino turístico alterno con importantes flujos vehiculares.

1.11. USO DE SUELO Los usos del suelo que se presentan dentro del polígono de la zona metropolitana son:

a) Áreas urbanas, Chetumal, Calderitas, Subteniente López, Huay-Pix y Xul-Ha (3,202.89 Ha) b) Cuerpos de agua (591.31 Ha) c) Humedades (1,140.55 Ha) d) Zonas de vegetación natural (12,015.2 Ha) e) Áreas de cultivo.

1.11.1. ÁREAS SUSCEPTIBLES DE APROVECHAMIENTO, CONSERVACIÓN, RESTAURACIÓN De acuerdo a la aptitud territorial, se puede afirmar que el polígono que envuelve al área metropolitana es susceptible de políticas de aprovechamiento, en lo específico de aprovechamiento urbano, mismo que deberá organizarse con base en una zonificación primaria y secundaria.

Sin embargo, por la inclusión del polígono que envuelve al área metropolitana, dentro de un área natural protegida, “El Santuario del Manatí, Bahía de Chetumal”, esta zona también debe estar sujeta a políticas de conservación, por lo que los aprovechamientos siempre deberán estar sujetos a control ambiental.

De

esta forma

quedan como

áreas susceptibles de

aprovechamiento

urbano,

específicamente aquellas que se enuncian con aptitud para el crecimiento y extensión urbana, en el apartado anterior, así como las áreas urbanas actuales.

Las áreas que envuelven a las destinadas para aprovechamiento urbano deben considerarse como de conservación, con el objeto de proteger el territorio y mantener el medio ambiente natural. El área central de Chetumal, así como el litoral de la Bahía deberá considerarse, adicionalmente a su aprovechamiento como zona de conservación y en su caso de restauración, sobre todo el centro histórico de Chetumal.

Fuente: (PROGRAMA DE DESARROLLO URBANO DEL ÁREA METROPOLITANA DE CHETUMAL, CALDERITAS, XUL-HÁ. 2005)

1.11.2.

USOS DEL SUELO

Los usos del suelo se clasifican en el programa existente en:

1. Habitacional

Los usos habitacionales son los que ocupan la mayor extensión con un total de 3190.61 has.o sea el 59.42 % del total. Los usos habitacionales han sido clasificados de acuerdo al tipo de habitación en popular, media y residencial. Cada una de estos tipos posee distintos tipos de densidades; así la zona de habitación popular puede ser de alta densidad si llega a tener de 151 a 250 habitantes por hectárea y de baja densidad donde se pueden tener de 121 a 150 habitantes por hectárea; la habitacional media es de alta densidad, si llega a tener de 101 a 120 habitantes por hectárea, densidad media si hay de 81 a 100 habitantes por hectárea y baja densidad en el número de habitantes por hectárea puede ser de 61 a 80; la habitacional residencial campestre contempla la densidad con 10 a 30 habitantes por hectárea, la habitacional residencial media una densidad de 51 a 60 habitantes por hectárea y la habitacional residencial baja contempla una densidad de 31 a 50 habitantes por hectárea.

Uso de suelo habitacional Densidades Habitantes /Hectárea Popular Alta Baja 151 a 250 121 a 150 Media Alta Media Baja 101 a 120 81 a 100 61 a 80 Residencial Campestre Media Baja 10 a 30 51 a 60 31 a 50

El 40.35% del suelo habitacional, correspondiendo a 1,287.51 has., ha sido clasificado con un uso habitacional popular, correspondiendo el 87.7% a la alta densidad y el 12.3% a la baja densidad; el 50.84% posee un uso habitacional medio, en donde el 13.82% corresponde a la alta densidad, el 46.61% a la densidad media, y el 39.57% a la baja densidad; el 8.81 % de suelo habitacional pertenece a la habitación residencial, donde el 31.16% es de baja densidad y el 68.84% es del tipo de densidad campestre.

2. Comercial y de servicios

En esta clasificación se incluyen: el centro urbano, los subcentros urbanos, el área recreativa turística, el mixto compatible, la zona de talleres, los corredores urbanos, los corredores suburbanos y el equipamiento.

3. Centro Urbano

El centro urbano se localiza en la ciudad de Chetumal ocupando un área del 166.93 has., que corresponde al 3.11% del total del área metropolitana.

4. Subcentros urbanos

Los subcentros urbanos están igualmente localizados en la ciudad de Chetumal y ocupan una superficie de 144.96 has. que corresponde al 2.7% del total del área metropolitana.

5. Área recreativa turística

Ésta área ocupa un total de 322.46 has., repartidas entre la ciudad de Chetumal y las localidades de Huay Pix y Xul-Há, correspondiendo el 6% del total del área metropolitana. De está un 54.55% corresponde a Chetumal, el 19.16% a Huay Pix, y el 26.29% a Xul-Há.

6. Mixto compatible

Se encuentra exclusivamente en la ciudad de Chetumal, ocupando un total de 203.18has., que corresponden al 3.78% del área total de la zona metropolitana.

7. Zona de talleres

Ésta área ocupa 19.48 has., el 0.36% del total del área metropolitana, ubicándose solamente en la ciudad de Chetumal.

8. Corredores urbanos

Ésta área ocupa 391.86 has., el 7.30 % del total del área metropolitana, correspondiendo el 72.3% a la ciudad de Chetumal, el 9.45% a Subteniente López, el 11.73% a Huay-Pix, y el 6.52% a Xul-Há.

9. Corredores Suburbanos

Ésta área ocupa un total de 62.74 has, que corresponde al 1.17% del área total del área metropolitana, correspondiendo la ciudad de Chetumal el 100% de éste tipo de área.

10. Equipamiento

Ocupa un total de 214.26has., que representan el 4% del total del área metropolitana, correspondiendo el 90.22% a Chetumal, el 6.5% a Calderitas, y el 3.28% a Xul-Há.

11. Industrial

Éste uso se encuentra repartido en todas las localidades del área metropolitana, teniendo en total 478.12has, correspondiendo al 8.90% del total del área metropolitana. El 12.15% pertenece a Chetumal, 15.31% a Calderitas, el 32.63% a Subteniente López, el 18.16% a Huay-Pix, y el 21.75% a Xul-Há.

12. Área de Programa Parcial

Éste uso ocupa el 3.26% del área metropolitana, estando localizada en la ciudad de Chetumal el 100% de la misma.

Fuente: (PROGRAMA DE DESARROLLO URBANO DEL ÁREA METROPOLITANA DE CHETUMAL, CALDERITAS, XUL-HÁ. 2005)

1.12. EDAFOLOGÍA

En el área metropolitana, considerando la clasificación maya, predomina el suelo reconocido como Tzekel. Esté es un suelo formado, según la Carta Edafológica escala 1:250,000, Bahía de Chetumal E-16-4, por rendzinas con incrustaciones de litosoles (E+l/3).

Por lo general se integra por una capa muy delgada (12 cm. en promedio) establecida sobre la roca caliza, misma que aflora continuamente sobre la superficie. Por otra parte, estos suelos se caracterizan por presentar un drenaje eficiente y con suficiente materia orgánica. Finalmente se tiene que la reacción al HCl/NaF es igual a 5 y su coloración superficial varía del rojo al café oscuro. La textura es fina y la estructura está compuesta por bloques subangulares de tamaño medio.

GEOLOGÍA

De acuerdo con López-Ramos, la Península de Yucatán es una estructura geológica que corresponde a un conjunto de capas de rocas sedimentarias con un grosor de más de 3,500 m., que descansan sobre un basamento paleozoico. Por otra parte, la constitución geológica de la superficie es en su totalidad de rocas sedimentarias marinas calizas y derivadas de éstas, tratándose de un material amorfo, muy deleznable, de color blanco, gris y amarillento, formado por margas calíferas y calizas que contiene también restos de foraminíferos, conchas de moluscos, inclusiones de dolomitas, arcilla y óxidos de hierro de origen marino.

En forma particular, esta área se clasifica como planicie de acumulación que dio origen a una fascies lagunar estructural con una costa en equilibrio, excepto en la desembocadura del Río Hondo, en donde se da el retroceso de la línea de costa hacia el continente por sumersión y/o inactividad deltaica. Las manifestaciones cársticas están asociadas al sistema de fallas estructurales, el cual presenta una orientación casi paralela a la línea de la costa.

La zona costera emergió durante el Triásico-Jurásico, perteneciente a la era Mesozoica o Secundaria, dejando como evidencia capas rojas en el suelo, que se encuentran sobre un basamento de rocas clasificadas como provenientes de la era Mesozoica, la que ha originado una losa uniforme que empezó a ascender a pausas y retrocesos hasta fines de la era Cenozoica.

1.13. TOPOGRAFÍA El terreno que circunda la Bahía de Chetumal, incluyendo la zona de Bacalar y la península se clasifica como planicie de acumulación lagunar estructural, prácticamente a nivel del mar y de muy escasa pendiente. Es esta el área más compleja, pues ahí se observa una geodinámica de retroceso de línea costera hacia el continente por sumersión y elevación del nivel del mar, que ha generado costa de tipo biogénica de barrera coralina. El relieve de esta unidad es una llanura plana con ligeras ondulaciones y numerosas cavidades de disolución, cuya máxima elevación no alcanza los 10 m. de altitud.

La topografía de la ciudad y de su entorno inmediato es básicamente plana con pendientes en todos los casos inferiores al 5%. Sin embargo, se presentan algunas depresiones en las que se localizan humedales, principalmente en los límites norponiente de Chetumal, suroriente de Subteniente López y al norte de Huay- Pix, que propician inundaciones en épocas de lluvias, por lo que estos territorios no son aptos para el desarrollo urbano, y exigen obras de protección.

En el ámbito urbano, si bien la topografía es sensiblemente plana, se presentan algunas depresiones, sobre todo sobre la línea de costa y al noroeste de la misma. La cercanía de las zonas bajas al norponiente propicia inundaciones en época de lluvia, por lo que se requieren bordes de protección.

1.14. HIDROLOGÍA a) AGUA SUPERFICIAL La mayor parte de la porción territorial que comprende el área metropolitana de Chetumal, pertenece a la región hidrológica RH33, denominada Yucatán Este (Quintana Roo) y dentro de esta, a la cuenca A conocida como Bahía de Chetumal y otras. En ella, se carece de corrientes superficiales, a excepción de los pequeños desagües naturales que se forman durante la temporada máxima de lluvias, mismos que por las características kársticas del suelo son rápidamente drenados hacia las capas inferiores.

La cuenca a su vez se subdivide en cinco subcuencas. El área se encuentra dentro de la subcuenca "c", denominada Bahía de Chetumal, ocupando el 43.8 % de la superficie total del Municipio de Othón P. Blanco. Tiene una fluidez hacia suroeste descargándose en la Bahía de Chetumal.

Sin embargo, por la parte sur de la zona corre tanto el Río Hondo, el cual sirve de límite internacional con Belice y proviene de Guatemala, como el Río Azul. A partir de la incorporación del Río Bravo adopta el nombre de Río Hondo. Su cuenca en la parte mexicana es de 8,883 km2 y el total asciende a casi 13,500 km2, estimándose un escurrimiento medio anual de 1,634 millones de metros cúbicos hasta su descarga en la Bahía de Chetumal.

Reconoce toda la curva de nivel, entrando a México por la parte sureña del Municipio de Othón P. Blanco en el poblado de La Unión y se dirige hacia el noreste en forma paralela a la carretera, torciendo hacia el franco oriente a la altura del poblado Juan Sarabia, hasta Subteniente López, y de ahí se dirige hacia su desembocadura en la Bahía.

Su recorrido total es de 160 km. con un caudal de 34.62 m³/seg, pero se estima que recorre 15 km en la porción del área metropolitana de Chetumal: Es siempre navegable pues su profundidad promedio es de 10 m y en tramos su anchura alcanza los 50 m.

En cuanto a cuerpos de agua lénticos, el más conspicuo es la Laguna Milagros y se observan otros más cercanos a la localidad de Subteniente López. Se incluye también dentro del área, a la parte sur de la Laguna de Bacalar y al estero Chaac que comunica a ésta de manera intermitente con el Río Hondo.

b) AGUA SUBTERRÁNEA En esta área, como en toda la península, subyace el denominado acuífero de Yucatán, el cual es un cuerpo de agua subterráneo facilitado por la filtración de la abundante lluvia a través de la roca caliza y con un flujo laminar en forma radial y de sur a norte en la península con dirección a la costa.

En el área, su nivel estático se encuentra a corta distancia de la superficie, presentando alto contenido de sales y dificultando la absorción de las aguas pluviales. Sin embargo, su volumen excede por mucho la demanda para todos los usos, por lo que se considera como subexplotado.

c) BAHÍA DE CHETUMAL Este cuerpo de agua salobre que se caracteriza por presentar profundidades bajas y escasa flora y fauna, actualmente es aprovechado con fines turísticos y como vía de comunicación entre la ciudad de Chetumal y la zona de Calderitas, Luis Echeverría y población de Xcalak.

Por otra parte, se reporta que la visibilidad de esta zona es muy variable, debido a la influencia que ejerce el régimen pluvial a lo largo del año, de allí que en la época seca esta sea de hasta el 100%, permitiéndose la observación del fondo marino desde la superficie. En la época lluviosa, a partir de los 30 cm de profundidad la visibilidad se reduce hasta el 0%.

Tal cambio significativo se debe a la inclusión de los escurrimientos subterráneos y superficiales, provenientes de la zona continental, especialmente las ocurridas en la desembocadura del Río Hondo, aguas que arrastran consigo una gran cantidad de material fino compuesto por materia orgánica y suelo.

A partir de 45 m. de la línea de costa, la

profundidad de la columna de agua oscila alrededor de los 1.5 m. En esta área el sedimento cuenta con 10 cm o menos de espesor y el fondo se constituye principalmente por un lecho rocoso muy sólido. Por su parte la visibilidad, en la época lluviosa, se reduce considerablemente a partir de los 50 cm.

Finalmente, a partir de 55 mts. de la costa la profundidad oscila entre los 1.8 mts. a 2.mts. y se observa el afloramiento de una gran cantidad de rocas. En esta zona la visibilidad se empieza a reducir cuando se alcanza 1 m. de profundidad. Asimismo, se reporta que la zona marina aledaña a la ensenada sur de Punta Catalán, presenta un pequeño acantilado erosionado, situación que se aprecia por la abundancia de raíces expuestas de los árboles y la vegetación rastrera que se desarrolla en la pequeña playa formada a la orilla de la caleta. Cabe destacar que la amplitud de esta playa oscila entre los 1.2 y 1.6 m y se integra de grava y rocas de diversos tamaños. En ella también se aprecia una zona de rompiente del oleaje.

Finalmente se estableció que la temperatura promedio del mar oscila alrededor de los 25° C se reporta una máxima de 34° C cerca del mediodía, mientras que la mínima es de 20° C a 22° C y se manifiesta en las primeras horas de la mañana, específicamente cerca de las 6 horas antes de la salida del sol. La Secretaría de Marina, Armada de México, ha realizado estudios de la calidad del agua de la bahía, encontrando valores por encima de los recomendables. En 2000, llevó a cabo muestreos en 8 estaciones localizadas frente a la ciudad de Chetumal, que al ser analizadas resultaron no muy halagadoras.

La concentración de oxígeno estuvo ligeramente debajo de los niveles establecidos para aguas costeras, no alcanzando los 4 mg./lt., esto hace pensar en presencia de materia orgánica, los valores para nitritos, fosfatos y amonio fueron altos, especialmente en sitios cercanos a descargas importantes de aguas residuales.

Lo más grave se presentó en cuanto a los coliformes fecales, aún cuando fueron más bajos que en los muestreos previos de 1998 y 1999, rebasaron los 200 mg./lt., que representa el límite permitido para actividades recreativas, siendo especialmente significativo frente al balneario de Calderitas.

Sin embargo, a pesar de lo inadecuado que es que la bahía reciba las descargas de la ciudad y el área metropolitana, básicamente sin tratamiento, aún no se presentan consecuencias de gravedad, ya que de acuerdo con los índices de calidad de agua en las estaciones de la red de monitoreo de la Comisión Nacional del Agua, se establece que en el Puente de Subteniente López el índice de calidad del agua es de 47.2, lo que significa que requiere de tratamiento para el abastecimiento público, otro tanto sucede en la estación del Dren Bahía con un índice de 46.7, y solamente en el muelle fiscal la calidad del agua es inaceptable para el abastecimiento público.

Fuente: (PROGRAMA DE DESARROLLO URBANO DEL ÁREA METROPOLITANA DE CHETUMAL, CALDERITAS, XUL-HÁ. 2005)

2. Un poco de historia A lo largo del desarrollo urbano de la ciudad, la mayor parte de las zonas costeras han sido sustancialmente modificadas por el hombre, el cual se estima que la expansión humana en la zona costera alcance un 75% a nivel mundial, ello trae consigo que la interacción del hombre y el sistema natural tienda a perturbarse con efectos desde casi imperceptibles hasta catastróficos (Gutiérrez, 2008). Los usos de las zonas costeras son variados: turismo, residencia, recreo, industria, comercio, agricultura, pesca, reserva natural, explotación de recursos, militar o estratégico (Day, 2010).

Quintana Roo es el estado más joven de México, decretado en 1974 (INAFED-CEDEMUN, 2010), se encuentra en la parte oriental de la Península de Yucatán y es el único estado mexicano que limita con el Mar Caribe.

La zona costera del Caribe Mexicano es afectada por la presencia de huracanes en los meses de junio a noviembre, en los últimos años los huracanes Gilberto en 1988 (categoría cinco), Opal y Roxanne 1995 (categorías cuatro y tres), Isidoro en 2002 (categoría dos), Iban en 2004 (categoría dos), Emily y Wilmar en 2005 (ambos categoría cinco), Dean en 2007 (categoría cinco), Ernesto en 2012 (categoría dos), dejaron fuertes afectaciones a la población (Martel-Dubois et al., 2012; CENAPRED, 2017)

En esta zona costera de México se registran las tasas de mayor crecimiento urbano y la creación de nuevas ciudades. Playa del Carmen, Cancún y Chetumal son las ciudades que tienen la tasa de crecimiento anual de población más alta del país 4,1 % (Figura 1), el promedio nacional es de 1,4 %, la Ciudad de México tiene la tasa de crecimiento 0,3 % (INEGI, 2015).

En

los

últimos

35

años

estas

ciudades

costeras

han

crecido

a

un

ritmo

acelerado, cada año aparecen nuevas colonias, pero no necesariamente sobre las mejores zonas, algunos de los nuevos asentamientos están sobre suelos con mal drenaje y estacionalmente son más propensos a sufrir inundaciones.

La geopedología (entendida como el estudio del suelo en su contexto geomorfológico) es el principal elemento para la planificación de las ciudades, los atributos morfométricos (relieve, depresiones, fallas, densidad del drenaje y pendiente) son importantes en el uso práctico con fines de evaluación de impactos ambientales o planificación del uso de la Tierra (De Pedraza, 1996).

La cobertura de suelos, a través de sus propiedades (mecánicas, físicas, químicas, mineralógicas, biológicas) proporciona datos que contribuyen a estimar el balance morfogenético actual (erosión-sedimentación) y evaluar la vulnerabilidad del paisaje geo pedológico (Zinc, 1992, 2012).

La planeación del medio físico tiene como fin organizar y estructurar el territorio con base en el establecimiento de alternativas de uso, para enfocar adecuadamente el análisis y evaluación de riesgos naturales (De Pedraza 1996). El clima es cálido subhúmedo con lluvias en verano (Aw”1 g) con temperatura media anual de 26,7 °C, el mes más cálido es mayo. La precipitación media anual es de 1307.5 mm, las lluvias se presentan principalmente en los meses de junio a octubre (CNA, 2017).

En Chetumal la frecuencia de impacto de huracanes no es tan alta, como en la zona norte, en los últimos 60 años solo el huracán Janet en 1955 categoría cuatro pasó el ojo sobre la ciudad, los huracanes Carmen en 1974 (categoría cuatro), Dean en 2007 (categoría cinco) y Ernesto en 2012 (categoría dos) tocaron tierra entre 20 y 50 km al norte de la ciudad (CENAPRED, 2017).

En una buena parte de la ciudad los paisajes edáficos originalmente formados por Leptosols, Gleysols, Cambisols, Luvisols y Phaeozems (INEGI, 2005) ha cambiado a suelos antropogénicos (Antrosols), debido a los rellenos de muchas de las depresiones kársticas características de la zona (Fragoso- Servón et al., 2014) con materiales de desecho o traídos de otros sitios.

La vegetación alrededor de Chetumal es una mezcla de humedales con manglares, tazistales, pastizales y selvas bajas y medianas (CONAFOR, 2011).

3. Inicios Desde su fundación y hasta finales del siglo XX, la actividad económica principal de Chetumal fue el comercio, a partir de la firma del Tratado de Libre Comercio de América del Norte, esta actividad disminuyó considerablemente hasta casi desaparecer, en el nuevo siglo, Chetumal, como capital del estado ha hecho del sector servicios y de la administración gubernamental su principal actividad económica (INAFED-CEDEMUN, 2010).

Modelo Digital de Elevación de la zona de Chetumal.

Relieve generalizado de la zona de Chetumal.

MACRO LOCALIZACIÓN DEL ÁREA ESTUDIADA Chetumal es la capital del estado de Quintana Roo, fue fundada en 1898 como punto militar estratégico, para defender el territorio nacional contra los británicos y los piratas del Caribe (Romero y López, 2014), actualmente es la tercera ciudad en cuanto a su tamaño en el estado, con una población de 173 796 habitantes (COESPO, 2015).

Se ubica en la costa en el extremo sur del Caribe Mexicano, sus coordenadas son 18°30'13” latitud norte y 88°18'19” de

longitud

oeste.

Se

encuentra

rodeada por cuerpos de agua: al este la Bahía de Chetumal, en el sur el río Hondo que es la frontera con Belice y al oeste con el sistema Lagunar de Bacalar.

Imagen tomada de Google Earth

La ciudad se ubica sobre la formación geológica Estero Franco del periodo MiocenoOligoceno donde predomina la roca caliza, una alta y rápida infiltración, la formación de depresiones cerradas y un sistema de agua subterránea poco profundo (López-Ramos, 1975), en algunas zonas de la ciudad el acuífero está a sólo un metro de profundidad.

MICRO LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO. Delimitación La zona de estudio se encuentra situado en el fraccionamiento Del Mar de la ciudad de Chetumal, su perímetro se encuentra delimitado por la calle Esteban B. Calderón paralela a la calle Juan Sarabia y cruzamientos paralelos entre sí mismos que son: la calle Ramón López Velarde y la avenida Universidad.

Superficie total: 64.718,19 m² Distancia total: 1,04 km

Localización del área de interés. (Fuente: Google Maps)

COORDENADAS DE LA ZONA DE ESTUDIO (UTM). Ubicación geográfica obtenida mediante mediciones GPS. ZONA 1 = 18°30’25’’N. 88°17’08’’W ZONA 2 = 18°30’23’’N. 88°17’05’’W ZONA 3 = 18°30’31’’N. 88°17’06’’W

Zona 3

Zona 1

Zona 2

Captura. Zona interesada de estudio. (Fuente: Google Earth)

A. Trabajos previos A.1. Antecedentes de estudio de mecánica de suelo de la zona Para poder establecer antes de hacer cualquier trabajo de bacheo o rellenos en la avenida universidad, será necesario realizar un estudio de mecánica de suelo, que consiste hacer varias perforaciones, tomar muestras y analizarlas para determinar qué fue lo que provocó el desfonde, qué tipo de suelo hay, y qué medidas de solución son las más indicadas. El estudio de mecánica tiene un costo mínimo de 50 mil pesos, pero puede duplicarse de acuerdo con el número de perforaciones y muestras que resultaran necesarias. A finales de 2015, el Ayuntamiento de Othón P. Blanco solicitó 3.5 millones de pesos para invertir este año en reparación de baches y hundimientos en zonas prioritarias, como las calles de la colonia Adolfo López Mateos y Proterritorio y los Fraccionamientos Caribe. Presuntamente el recurso no ha llegado para hacer los trabajos.

A.2 Las afectaciones El sector más vulnerable y quien más afectaciones sufre, son los choferes de taxis, quienes la mayor parte del tiempo trabajan ruleteando, teniendo que enfrentarse a calles con baches, aberturas y en este caso los hundimientos. Hasta ahora, una de las calles más críticas se ubica en el cruce de las avenidas Francisco I. Madero y Álvaro Obregón, donde un edificio de dos pisos tuvo que ser clausurado debido a que se formó un socavón que provocó que todo el inmueble sufriera afectaciones. Incluso, las casas aledañas también corren el riesgo de derrumbe. Esta problemática se registra en colonias situadas en la parte baja de Chetumal, como Primera Legislatura y parte del Centro de Chetumal.

A.3 Posibles causas

Los registros históricos muestran un patrón muy claro de recurrencia de los llamados desfondes, ocurriendo estos asentamientos en estratos que se registran en el mismo radio de interacción de la ubicación recurrentemente de las cavernas. Los hundimientos registrados tienen su origen en causas naturales, pero son acelerados por la actividad humana a través de la construcción de obras y vivienda, así como el uso intensivo de las vías de comunicación. Para determinar las zonas de peligro por desfondes, los estudios se ubicarán desde los problemas de fallas a partir de los registros históricos para el periodo 2002 a 2010. A partir de su ubicación y superficie, se realizará un análisis de densidad por tramo de calle. Las zonas con mayor peligro de hundimiento son aquellas donde se han presentado en repetidas ocasiones los hundimientos de mayor tamaño o recurrentemente.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS GENERALIDADES Suelo 1.1.

Definición

El suelo es un sistema biológico formado por la desintegración de las rocas, meteorización de materiales rego líticos, materia viva y mezcla de otros elementos tales como el aire y el agua; este se forma en la superficie de la tierra. Podemos encontrar que el suelo se encuentra dividido en partes sólidas, liquidas y gases. En las partes solidas tenemos compuestos tales como: los silicatos, los carbonos, los sulfatos, entre otros componentes, mientras que en los líquidos tenemos las disoluciones con las sales y los iones como serían: el sodio, el potasio y el calcio, y para finalizar la parte gaseosa que maneja el dióxido de carbono el cual es abundante en la atmosfera. Enfocándonos en la estructura se puede mencionar que el suelo está formado por partículas que conllevan una función determinada como lo son los materiales finos mismos que brindan adherencia, retención y absorción de aguay los materiales gruesos que es donde se sitúa la roca madre y es la que le ofrece los minerales a la masa de suelo. El suelo es sumamente importante porque ahí es donde se asienta vida. (arqhys. 2012) 1.2.

Suelo transportado

Se le conoce con este nombre al suelo que es depositado por medio de agentes geológicos en otra zona, esto puede suceder mediante el arrastre de partículas finas que va siendo depositado a lo largo del torrente de donde surja el escurrimiento, también puede surgir mediante fenómenos gravitacionales en conjunto con escurrimientos de agua en laderas, colinas o montes, glaciales y el viento. (Rodríguez, a. r. (1974))

1.3.

Tipo de suelo de Quintana Roo

Según un muestreo que se realizó en quintana roo se dio a conocer que el tipo de suelo que predomina en la región es el calcáreo, en Othón p blanco se pudo constatar que predomina el suelo tipo gleysol y vertisol (Cabrera Torres, e. j., sosa rubio, e. e., castellanos Ruelas, a. f., Gutiérrez Baeza, á. o., & Ramírez silva, j. h. (2009)) mismos que contienen abundante arcilla y presentan un color oscuro.

1.4.

Suelo calcáreo

Este tipo de suelo es conocido en la región como sahscab, tiene sus orígenes que van desde el paleoceno al presente y está conformado por rocas cenozoicas que descansan sobre formaciones pertenecientes al cretácico. Se puede decir que su superficie tiene un espesor que va de los 0 m hasta los 4 y puede que más. El suelo calcáreo está compuesto químicamente por carbonato de calcio, carbonato de magnesio, arcilla, entre otros compuestos en cantidades despreciables, sus materiales se clasifican en arenas limosas, gravas limosas y gravas arcillosas. (Pacheco Martínez, j. i., & Alonzo salomón, l. a. (2003))

1.5.

Permeabilidad

Es la capacidad que tiene el suelo de infiltrar agua y aire, depende tanto de los poros como de las capas endurecidas de los estratos, cambios texturales, la materia orgánica por la actividad microbiológica y el aspecto humano como sería la labranza. Los estratos de roca permeable suelen ser arcillas, rocas sedimentarias de tipo caliza y las que se componen de carbonato de calcio, se puede decir que la permeabilidad mantiene estrecha relación con la ley de Darcy que hace referencia, al flujo de los fluidos a través de los suelos. (Gómez, c. l., Maldonado, j. r., & rojas, m. j. g. (2015))

1.6 Ley de Darcy La ley de Darcy nos dice que la velocidad del flujo es directamente proporcional al gradiente hidráulico, dicho de otra forma, se puede decir que el caudal del agua que atraviesa un medio poroso saturado es directamente proporcional a la sección transversal a dicho flujo y a la variación del potencial existente entre dos puntos considerados de una misma línea de flujo, e inversamente proporcional a la longitud del camino recorrido. Por lo tanto:

Fuente: (Google Chrome)

2. Agua 2.1. Definición La

real

academia

española

define

el

agua

como

“líquido transparente, incoloro, inodoro e insípido en estado puro, cuyas moléculas están formadas pordos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, y que constituye el componente más abundante de lasuperficieterrestre y el mayoritario de todos los organismos vivos.”

2.2 Aguas superficiales Es el volumen de agua precipitada que escurre sobre la superficie de un terreno ya sea a un área de captación o al océano mar, rio etc. ((Breña Poyol, A. F.,& Jacobo Villa, M. A. (2013)).

2.3 Aguas subterráneas Es el resultado del aporte del agua de lluvia que se infiltra se aloja y circula en el subsuelo a velocidades que van desde metro/año a cientos de m/día, con periodos de residencia muy grandes. Por otro también puede ser producto de ríos, arroyos, lagos y lagunas. Las aguas subterráneas se encuentran por debajo del nivel freático, por lo cual satura los poros y desemboca o fluye en la superficie mediante vertientes, manantiales o cauces fluviales. (Collazo Caraballo, M. P., & Montaño Xavier, J. (2012))

2.4 Venas de agua Las venas de agua constituyen el ciclo hidrológico de la zona de la península de Yucatán, su suelo calizo y la topografía permite su formación mediante la infiltración del agua hasta llegar a las costas. (Macías Gonzaáez & Del Arenal Capetillo, 2007) El clima húmedo de la zona recarga los acuíferos de 172 a 2 mil 968 millones de metros cúbicos al año. (Macías Gonzaáez & Del Arenal Capetillo, 2007) 2.5 Relación entre el agua y el suelo calcáreo La interacción del agua con suelo calizo produce que en esta se integre sales minerales como son el magnesio y calcio. El agua con grandes concentraciones de estas sales se le denomina agua dura. (Rodríguez Zamora, 2009) El agua dura es una constante en los acuíferos de la zona estudiada debido a su formación geológica. (Rodríguez Zamora, 2009)

3. Nivel freático Definición Es el nivel del agua superficial. (m Collazo Caraballo, M. P., & Montaño Xavier, J. (2012)). Por otro lado se dice que el nivel freático no tiene una definición existente y real pero para fines de flujos de agua se puede definir como el lugar geométrico de los puntos del agua en donde se iguala su presión con la atmosférica, pero, que en flujos se toma la presión manométrica igual a cero para fines prácticos. (Juarez Badillo, E., &Rico Rodríguez, A. (1974)).

3.1. Suelos saturados Es cuando el suelo queda situado por debajo del nivel freático, esto quiere decir que sus poros y vacíos se encuentran llenos de agua. (Ochoa, v. e. m. (2012))

3.2. Suelos semi saturados También conocidos como suelos parcialmente saturados se encuentran en medio de lo seco y lo saturado, influyendo en la variable de este intervalo el ambiente como lo serían: las lluvias, clima, tasas de evaporación, transpiración y condiciones topográficas. En este tipo de suelo se pueden visualizar tres fases: la sólida que es el estrato de suelo, la liquida (agua) y la gaseosa que vendrían jugando el papel de espacios vacíos ocupados por agua y aire. (Ochoa, v. e. m. (2012))

4. Flujo. 4.1. Definición La rae define el flujo como el movimiento de ascenso de la marea o la capacidad de fluir. Por lo que para este trabajo de manejará como la dirección en la que el agua tiende a buscar su cauce o salida. (Juárez Badillo, E.,& Rico Rodríguez, A. (1974)). 4.2. Flujo laminar Es cuando las capas de un fluido se deslizan una sobre otras en un patrón muy bien ordenado. (Shames, I.H. (1995)). 4.3. Red de flujos Es el conjunto de líneas de flujo y equipotenciales. Por líneas equipotenciales se entiende que se manejan una misma carga hidráulica en cada punto de la red. (Juárez Badillo, E.,& Rico Rodríguez, A. (1974)). Es la representación gráfica del comportamiento de un flujo que se ha visto obstaculizado y por lo cual el flujo debe buscar formas de fluir alternas, esta representación gráfica cuenta con las redes de flujo y líneas ortogonales a ellas que representan líneas equipotenciales, lo cual nos dice que mantienen la misma carga hidráulica en cualquiera de sus puntos. (Juárez Badillo, E.,& Rico Rodríguez, A. (1974)). figura 2

figura 2.- red de flujos y líneas equipotenciales fuente tomada del libro de mecánica de suelos tomo iii.

4.4. Flujo de agua. Hace referencia al agua libre o gravitacional que fluye por la capa del suelo buscando una salida. (Juárez Badillo, E.,& Rico Rodríguez, A. (1974)).

5.- Georreferenciación 5.1 Definición Podemos definir la palabra georreferenciación como la ubicación de algo en el espacio. Se usa esta palabra para mostrar un sistema de coordenadas dentro de un punto de la superficie terrestre. Este punto se mide a través de la latitud y de la longitud. Si a esto sumamos la altitud para conseguir una mayor precisión en la localización, es como se obtiene la georreferenciación. Hay que tener en cuenta que a pesar de que en ocasiones la georreferenciación se usa como sinónimo de geolocalización, la verdad es que no termina de ser lo mismo. A pesar de que en un principio lo podría parecer.(Fuente: https://www.diarioinformacion.com/blogs/serviciosgenerales/que-es-la-georreferenciacion.html)

5.2 Ubicación geográfica La ubicación geográfica es la identificación de un lugar específico del planeta, mediante el uso de diversas herramientas como mapas, brújulas, coordenadas o sistemas de geolocalización. En la actualidad, tener acceso a la ubicación geográfica es una información vital en el área tecnológica, ya que permite identificar en tiempo real un punto específico de la Tierra y conocer el paradero de un dispositivo, persona o animal. (fuente: https://www.significados.com/ ubicacion-geografica/datos-Inegi)

5.3 Coordenadas Coordenada es un concepto que se utiliza en la geometría y que permite nombrar a las líneas que se emplean para establecer la posición de un punto y de los planos o ejes vinculados a ellas. Se conoce como sistema de coordenadas al conjunto de los valores que permiten identificar de manera inequívoca la posición de un punto en un espacio euclídeo (un tipo de espacio geométrico). Los sistemas de coordenadas más simples se definen sobre espacios planos.

5.4 Topografía La topografía es la disciplina encargada de recabar

los métodos necesarios para la

representación plana de alguna parte de la superficie terrestre, de su construcción como su conocimiento y manejo del equipo necesario para llevar a cabo dicha acción. (Martín, a. g., Campoy, m. r., & Vázquez, f. e. s. (1994))

6. Desfondes La región estudiada está constituida de una plataforma de estratos, principalmente de rocas carbonatadas. El escurrimiento es casi totalmente subterráneo, esto a dado origen a la formación de sistemas de formas cársticas por toda la región. Es la falla de un sistema de cavernas. 6.1. Cavernas Una caverna es una cavidad formada de manera natural por la erosión de alguna corriente, como lo serían: el agua, lava, hielo e inclusive alguna combinación. (Ecured. (2018))

6.2. Posibles causas La infraestructura no cuenta con el proceso constructivo adecuado para combatir el problema. 6.3. Problemas que ocasionan El sector más vulnerable y quien más afectaciones sufre, son los choferes de taxis, quienes la mayor parte del tiempo trabajan ruleteando, teniendo que enfrentarse a calles con baches, aberturas y en este caso los hundimientos. Esta problemática se registra en colonias situadas en la parte baja de Chetumal, como Primera Legislatura y parte del Centro de Chetumal. 7. Clima 7.1 definición El clima es la suma de variables atmosféricas que afectan a una determinada zona geográfica. Estas variables son consideradas a en un promedio, tomando una determinada porción de tiempo histórico (por ejemplo, cincuenta años atrás). Las variaciones del clima en el planeta tierra se explican por distancia al Ecuador, por cercanía del mar, por altitud, por existencia de precipitaciones, etc. Todos estos factores interactúan entre sí para establecer un determinado sistema que hace posible el establecimiento de un tipo de clima específico para una región. 7.2 Clima de la región La mayor parte de la península de Yucatán tiene un clima cálido subhúmedo, con una temperatura promedio anual de 25.8° a 26.3° C, las lluvias de verano y otoño se presentan en los meses de junio-noviembre, con una gradiente de precipitación general de 1400 mm (García, 1998; Strahler, 2008; Orellana et al., 2009).

Las precipitaciones que se presentan son principalmente convectivas y por influencia de los vientos alisios que traen humedad del Atlántico (Strahler y Merali, 2008; Orellana et al., 2007).

7.3 Frente frío Se produce cuando una masa de aire frío avanza hacia latitudes menores y su borde delantero se introduce como una cuña entre el suelo y el aire caliente. Al paso de este sistema, se pueden observar nubes de desarrollo vertical las cuales podrían provocar chubascos o nevadas si la temperatura es muy baja. Durante su desplazamiento la masa de aire que viene desplazando el aire más cálido provoca descensos rápidos en las temperaturas de la región por donde pasa.

7.4. Agentes climatológicos de la región En el verano la presencia de huracanes en el Atlántico genera lluvias en la costa al aproximarse a ésta, y su influencia se va debilitando gradualmente a medida que el centro de baja presión avanza hacia el interior (Orellana et al., 2009). En la región se presentan dos periodos de sequía: la pre-estival o de primavera, esta abarca un periodo de dos a cuatro meses entre enero y abril, y la intra-estival o canícula que se presenta durante julio y agosto (Orellana et al., 2009).

8. Asentamientos 8.1 Asentamientos diferenciales La diferencia de asentamiento entre dos puntos se denomina asentamiento diferencial. Este tipo de asentamientos puede generar agrietamientos moderados o severos e incluso puede comprometer la integridad de una estructura al inducir esfuerzos significativos en la misma (Sáez, 2010). Un asentamiento diferencia puede ser causado por orígenes diversos, debido a la naturaleza del suelo y a los elementos que intervienen en este fenómeno. Causas a) Variación del espesor y características del estrato compresible. b) Variación en las presiones de la cimentación en el contacto con el suelo. c) Grandes áreas cargadas sobre cimentaciones flexibles.

d) Diferencia entre los tiempos de construcción para diferentes partes de una estructura. e) Variaciones en las condiciones de compresibilidad del lugar.

f) Variaciones en las condiciones de compresibilidad por operaciones constructivas

Descripción del mecanismo Asentamiento proporcional al espesor. Puede ser convexo y por ladeamiento. Distribución no uniforme de presiones generadas por las cargas Asentamiento cóncavo de cimentaciones de placa corrida o cimentaciones aisladas de columnas de gran área. Mayor asentamiento en la parte reciente que en la antigua, donde ya se desarrolló asentamiento Construcción sobre áreas previamente ocupadas por cargas pesadas, que sobre consolidaron los mantos comprensibles Descompresiones por excavaciones aledañas. Expansión y posterior recompresión generadas por la excavación para construir la excavación.

Tabla 1: Causas de asentamientos diferenciales. Fuente: Delgado, 1999

8.2.3 Asentamiento inmediato La compresión ocurre inmediatamente después de la compresión de carga, tiene un movimiento vertical debido a la deformación elástica del medio poroso. En este tipo de asentamiento la deformación elástica vertical es preeminente a otra deformación.

8.2. Asentamientos por consolidación Los asentamientos por consolidación primaria en suelos saturados son ocasionados por el incremento de carga debido a la compresión y deformación elástica, crea un incremento de presión hidrostática en el medio poroso. El exceso de presión de poro puede reducirse en el tiempo debido a una expulsión gradual de agua. La expulsión de agua produce un cambio de volumen que es dependiente del tiempo.

8.3 Hundimiento regional y local por fenómenos naturales. El hundimiento regional puede darse principalmente por el tectonismo, terremotos y la disolución de rocas o agente cementante. La disolución del agente cementante produce el colapso por tubificación o dispersión; procesos que suceden al infiltrarse el agua de lluvia y disolver las sales minerales (Carbonato de Calcio) presente en las rocas calizas. La vibración por el efecto de un terremoto y procesos tectónicos induce el acomodamiento de granos del suelo y el movimiento vertical de masas de roca a lo largo de los planos de falla.

8.4 Hundimiento por dinámica terrestre. La isostasia, fenómeno físico que ayuda a equilibrar las masas de la tierra a través del hundimiento y alzamiento por balance de fuerzas en las cuencas sedimentarias produce el fenómeno de hundimiento regional, la infraestructura del transporte localizada en los límites se ve afectada (Penínsulas de Yucatán y Baja California).

9. Cimentaciones

Se denominan cimientos o cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados en este al suelo, distribuyéndolas de forma que no superen una serie de valores máximos del terreno de apoyo. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será mucho más grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy coherentes). La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura. Hay que prestar especial atención ya que la estabilidad de la construcción depende en gran medida del tipo de terreno. Podemos tener diversos tipos de cimiento o cimentación. En general podemos clasificar las cimentaciones en superficiales o directas y profundas. Podemos establecer un tipo particular intermedio: la cimentación semiprofunda. Dentro de cada tipo de cimentación existen diversos elementos, aunque la gran mayoría de las estructuras empleen casi siempre los mismos.

La siguiente tabla resume los elementos de cimentación más habituales:

Tipos de cimiento. Elaboración de un proyecto técnico sobre la vivienda. Orientación profesional, Ámbito Científico Tecnológico NII de los Recursos Ieda,

9.1 Cimentación superficial. Son aquellos cimientos que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad de aguante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal. En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Los elementos de apoyo que unen los soportes con el terreno e denominan zapatas.

Cuando en el diseño de la cimentación se prevén muchas zapatas y próximas unas a otras se sustituyen por un elemento continuo denominado losa de cimentación.

Cimentaciones superficiales (http://ocw.upm.es/expresion-grafica-en-la-ingenieria/dibujo-de-construccion.)

9.2 Cimentaciones semiprofundas. Cuando el terreno donde vamos a apoyar la estructura no es muy resistente, y se prevén fuerzas importantes, es necesario profundizar más hasta encontrar un estrato de suelo con suficientes garantías de estabilidad. Se ejecutan entonces las denominadas cimentaciones semiprofundas. Son los pozos de cimentación; soluciones intermedias entre los cimientos superficiales y profundos. Habitualmente son de hormigón, pero existen sistemas que podemos encontrar, fundamentalmente en edificios no contemporáneos como son los arcos de ladrillo.

9.3 Cimentaciones profundas. Cuando la escasa calidad del terreno nos obliga, es necesario acudir a cimentaciones profundas. Como el apoyo simple por compresión no vale, se basan en el esfuerzo en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno para soportar las cargas, por lo que necesitan ubicarse más profundamente, para poder distribuir sobre una gran área, un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son los pilotes y las pantallas.

Cimentaciones profundas.

LA CIENCIA DE LA MECANICA DE SUELOS A. DEFINICIÓN DE LA MECÁNICA DE SUELOS Los suelos han sido y serán por todos los tiempos la base fundamental para llevar a cabo sobre los mismos, obras de infraestructura que permitan proporcionar las condiciones óptimas para dar paso al desarrollo mundial. Con el objetivo de obtener un mejor aprovechamiento y conocimiento del mismo, se creó la necesidad de tratar los suelos desde un punto de vista científico, empezando por realizar estudios de manera sistemática y organizada (1913. Por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles 1) y años más tarde (1925-1929) gracias a los estudios realizados por el Ingeniero Estadounidense Karl Von Terzaghi, se crea lo que hoy se conoce como la Mecánica de Suelos y quien la define como la “aplicación de las leyes de la mecánica y la hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas, producidas por la desintegración mecánica o descomposición química de las rocas, independientemente de que tengan o no contenido de materia orgánica”.

La mecánica de suelos se define como la ciencia que estudia y determina las propiedades físicas y mecánicas de una determinada masa de suelo, dando así datos y herramientas al Ingeniero Civil para conocer y predecir el comportamiento de dicha masa de suelo. Propiedades importantes como la capacidad portante de los suelos, permeabilidad, los asentamientos, la presión de poros, resistencia a la compresión, ángulo de fricción y cohesión, son determinadas gracias a los estudios en laboratorio e In-situ a muestras tomadas y cuyos valores se convierten en el insumo de diseños ingenieriles que garantizan seguridad, durabilidad y estabilidad.

La mecánica de suelos no desconoce el alto impacto que causa el agua sobre el terreno y los suelos, es por eso que estudia también el flujo del agua hacia su interior, hacia su exterior y dentro de la misma masa del terreno y permitiendo así conocer que tan factible resulta hacer uso del suelo en estudio en una construcción.

El suelo se puede definir como aquel material terroso, de naturaleza variable y cuyo tamaño de partículas se encuentra por debajo de 7,5 cm (3”). Se consideran suelos gruesos cuando más del 50% de las partículas de la muestra en estudio, son de tamaño mayor a 0,075 mm. Por el contrario, se consideran suelos finos cuando más del 50% de las partículas de la muestra en estudio, son de tamaño menor a 0,075 mm. Los suelos gruesos pueden ser gravas o arenas y los suelos finos pueden ser limos, arcillas o suelos altamente orgánicos.

B. PRUEBAS DE LABORATORIO La caracterización y clasificación de los suelos es posible gracias a procedimientos efectuados a los mismos en las pruebas de laboratorio. Con el objetivo de garantizar que los resultados en los estudios de suelos tengan la menor variabilidad posible entre laboratorios, se ha constituido normas estándar para la realización de dichos ensayos que aquí se dan a conocer.

La precisión en los resultados de los ensayos de laboratorio no solamente depende del seguimiento estricto de los pasos recomendados por las normas existentes, sino también de la calidad y buen estado de los equipos que se utilicen en el proceso. Así como de la preparación de las personas encargadas y del conocimiento que estos tengan acerca del tema, de las condiciones de los lugares destinados a los laboratorios, de los procedimientos de extracción y manejo de muestras y de otros tantos factores.

Con el fin de clasificar un suelo mediante la caracterización del mismo en el laboratorio, se debe contar con muestras o porciones del mismo. cuando los objetivos son generales y no se requiere conocer propiedades específicas, se manejarán muestras de inspección, de las cuales solo se pide que manejen masas representativas.

Por el contrario, si los datos a conocer son específicos se manejarán muestras de laboratorio que deben cumplir con condiciones de tamaño, procesos de obtención, manejo en el traslado, ambiente de almacenamiento, entre otras. Según sean las propiedades que se deseen conocer acerca de los suelos en estudio se podrán manejar muestras alteradas e inalteradas.

Se consideran muestras alteradas aquellas una vez son extraídas del terreno pierden la condición de su estructura original. Normalmente son recolectadas por medios de perforación y son almacenadas de manera tal que se conserve su humedad natural o contenido de agua.

Se consideran muestras inalteradas aquella que son extraídas por métodos que hacen posible que se mantenga la estructura natural de los suelos, como son la humedad natural, composición mineralógica y la relación de poros o vacíos. De igual manera son almacenadas y recubiertas con material impermeabilizante para mantener sus propiedades. Es necesario aclarar que la palabra inalterada no se maneja de manera totalmente literal, pues se considera poco posible el mantener el 100 % de las propiedades del suelo, una vez este haya sido extraído y trasladado a laboratorio.

B.1. ASPECTOS IMPORTANTES EN MUESTRAS DE ANÁLISIS

Dentro de los ensayos de laboratorio se debe considerar un alto porcentaje de error, por lo cual la masa de suelo que llega al laboratorio debe por lo menos ser suficiente para realizar un ensayo extra, esto en caso que los resultados obtenidos en el primer ensayo diverjan de la realidad y que por criterio, conocimiento y experiencia del ingeniero a cargo se consideren no reales. Una vez se hayan realizado los ensayos correspondientes, cumpliendo así con las ordenes de ensayo emitidas, es importante que las muestras testigo sean almacenadas por un tiempo que se considere apropiado dependiendo el tipo de proyecto en el que se trabaje. El lugar de almacenamiento debe contar con condiciones y humedad específicas, de tal manera que no se afecten las propiedades de la muestra.

C. RELACIONES VOLUMÉTRICAS DE LOS SUELOS Las fases que constituyen una muestra de suelo son: Fase Gaseosa (aire), Fase Liquida (agua) y Fase Solida (suelo). La fase Liquida y Gaseosa del suelo conforman el total de vacíos presente en la muestra, la cual se representa en peso o en volumen. El suelo puede presentar condición saturada o condición seca, casos que se explican a continuación.

Suelo Saturado: Se dice que un suelo es saturado cuando el total de sus vacíos están ocupados por agua, de tal forma que se presente solamente fase liquida y fase sólida. Los suelos que se encuentras bajo el nivel freático normalmente presentan esta condición.

Suelo Seco: Se dice que un suelo es seco cuando el total de su volumen esta constituido por suelo y hay ausencia de agua en su estructura.

En la se presentan las fases principales del suelo.

El significado de los símbolos es el siguiente: Va: Volumen de aire presente en la masa de suelo Vw: Volumen de agua presente en la masa de suelo Vv: Volumen de vacíos presente en la masa de suelo Vs: Volumen de solidos presente en la masa de suelo Vt: Volumen total de la masa de suelo Wa: Peso del aire presente en la masa de suelo, (Se considera igual a cero). Ww: Peso de agua presente en la masa de suelo Ws: Peso seco de los solidos Wt: Peso total de la masa de suelo La mecánica de suelos maneja las siguientes relaciones fundamentales y en base a las mismas determina propiedades físicas y mecánicas de los suelos.

Relación de Vacíos (e): Relación que existe entre el volumen de los vacíos (Vv) y el volumen de los sólidos (Vs).

𝑒=

𝑉𝑣 𝑉𝑠

Juarez Badillo- Rico Rodríguez (2005) expone que “no es común encontrar valores menores a 0.25 (arenas muy compactadas con finos) y mayores a 15 (arcillas con altos grados de compresibilidad)”.

Porosidad (n): Relación que existe entre el volumen de vacíos y el volumen de su masa (Vt). La porosidad presentara valores de cero en suelos de solo fase sólida y valores de cien (100) es espacios vacíos. Valores entre el 20 y 95 % son los normalmente obtenidos. 𝑛=

𝑉𝑣 𝑉𝑡

La relación de vacíos (e) se halla también a partir de la porosidad como sigue a continuación: 𝑛

𝑒=

1−𝑛

Grado de Saturación (S): Relación que existe entre el volumen de agua (Vw) y el volumen de vacíos. Su valor se presenta en porcentaje. -

S= 0 %  Suelos Secos

-

S=100 %  Suelos Saturados 𝑉𝑤

(%) =

∗ 100 𝑉𝑣

Peso Unitario (γ): Relación que existe entre el peso total de la masa de suelo (Wt) y el volumen total de la masa de suelo. 𝑊𝑡 γ= 𝑉𝑡 Volumen de Solidos(Vs):

𝑉𝑠 =

𝑊𝑠 𝐺𝑠 ∗ γw

Donde: Gs: Gravedad Especifica de los Solidos del Suelo γw: Peso Unitario del Agua

Contenido de Humedad (w): Relación que existe entre el peso del agua presente en la muestra de suelo y el peso seco de los sólidos. Su valor se presenta en porcentaje. (%) =

𝑊𝑤

∗ 100 𝑊𝑠

Volumen del Agua (Vw): 𝑉𝑤 = (

𝑊𝑤 ) = 𝑊𝑤 𝐺𝑤 ∗ γw

Donde: Gw: Gravedad Especifica del Agua γw: Peso Unitario del Agua

Fuente: (J.

Badillo, R. Rodríguez. (2005), Mecánica De Suelos, Tomo 1, Fundamentos De La Mecánica De Suelos. (México))

D. Estudios de Mecánica de Suelos D.1. ¿Por Qué es Importante el Suelo? Los suelos existen como ecosistemas naturales sobre la superficie de la tierra, compuesta de macro y microorganismos, minerales, materia orgánica, aire, y agua. Los suelos son sistemas vivos que proporcionan muchas de las funciones necesarias fundamentales para la vida. Estas funciones importantes del suelo incluyen:  Proporcionar el medio fértil en el que se desarrollan nuestros alimentos y

nuestras fibras  Producir y almacenar gases como el CO2  Almacenar calor y agua  Proporcionar hogar para billones de plantas, animales y microorganismos  Filtrar el agua y los vertidos  Proporcionar el material primario para la construcción, medicamentos, arte,

maquillaje, etc.  Descomponer los residuos  Proporcionar una instantánea de la historia geológica, climática, biológica y

humana

El suelo se forma muy lentamente y sólo conforma el 10 u 11% de la superficie terrestre. Por ello es importante estudiar este recurso natural tan esencial, y comprender la manera adecuada en la que debería ser utilizado y conservado.

¿Por Qué Estudiar el Suelo? Esta es una actividad que destaca la importancia que tiene el estudio de los suelos en la Tierra. A través de esta actividad el alumnado explora algunos de los usos del suelo, aprende los cinco factores que forman el suelo y se hace una mejor idea de lo pequeña que es la superficie terrestre que ocupa el suelo.

D.2. ¿Qué es la mecánica de suelos? En nuestro país es muy común ver construcciones fracturadas, deformadas o hundidas que reflejan la falta de conocimiento del comportamiento del suelo en el momento que se realizaron. Actualmente es imprescindible un análisis correcto del terreno en donde se realizará una obra civil, sobre todo, para evitar pérdidas humanas y económicas; sin importar el tamaño de la construcción. Siendo un país con gran variedad de suelos que difieren en su comportamiento según sus características, se deben realizar los estudios exclusivos en la zona de estudio y con personal capacitado.

Un estudio de mecánica de suelos determina la composición del suelo y sus características en términos de ingeniería. Sirve para conocer la capacidad resistente del suelo,

sus

posibles

deformaciones,

comportamiento

mecánico,

etc.

Los reglamentos y normas de construcción especifican la calidad y características que deben tener los materiales, para conocerlos es necesario realizar sondeos, extracción de muestras, ensayes de laboratorio y con los resultados finalizar en un informe de mecánica de suelos. Los estudios geotécnicos se apoyan en conocimientos geológicos para realizar un análisis el material presente en el subsuelo a fin de determinar sus propiedades y sobre todo para proponer la cimentación adecuada de diversas estructuras, tales como edificios, estabilización de taludes, túneles y carreteras.

Es considerable el ahorro que se obtiene en una construcción al conocer los factores obtenidos mediante el análisis del terreno en el que se va construir, en comparación al costo del reforzamiento o reparación en una estructura, o en el peor de los casos a la pérdida total de la obra. También tiene ventajas en términos de seguridad y comportamiento final de la obra que se pretende construir.

D.A. METODOLOGIA DE ESTUDIO DE LA MECANICA DE SUELOS La mecánica de suelos se realiza en tres fases: 1. Trabajos de campo:

Los trabajos de campo principalmente involucran los

reconocimientos geotécnicos así bien las técnicas de muestreo de materiales inalterados y alterados, en caso de solicitarse también se cuenta con el trabajo de pruebas en campo. Como parte de fundamental del estudio de mecánica de suelos es de vital importancia la iteración del geotecnista especializado en campo para poder tener aplicación definida que involucrara el trabajo final para el informe geotécnico.

2. Trabajos de laboratorio: Los trabajos de laboratorio son los ensayes que involucran las características y propiedades índice y mecánicas de los materiales en estudio bajo métodos y normatividades vigentes. Con los trabajos de laboratorio podemos obtener resultados

importantes

de

ensayes

en

suelos

y

rocas

tales

como:

• Pruebas índices (clasificación, contenidos de agua, límites de consistencia, granulometrías

densidad

de

sólidos,

pesos

volumétricos,

VRS).

• Pruebas mecánicas (compresión simple, triaxiales, consolidación unidimensional, saturación bajo carga, permeabilidades,).

El estudio suelos requiere parámetros de diseño acordes al material de suelo que posee el lugar en estudio, con la finalidad de poder llevar estos resultados de laboratorio al diseño geotécnico en PROCCSA contamos con personal capacitado y calificado para el área

de

laboratorio

de

geotecnia.

3. Trabajos de gabinete: Es una de las partes fundamentales para el estudio de mecánica de suelos donde se llevan a cabo la interpretación de los resultados de campo y de laboratorio siendo así tomados en cuenta para el análisis geotécnico y para el diseño de la propuesta de cimentación.

Los trabajos en gabinete nos aportan un soporte matemático y técnico, así como una conclusión del análisis numérico que involucra cálculos de capacidad de carga, asentamientos

y

en

casos

particulares

estabilidad

de

taludes.

Algunos aspectos finales que arrojan los trabajos en gabinete son propuestas de mejoramiento de suelos, propuestas de cimentaciones superficiales, profundas o mixtas, procedimientos de excavación y procedimientos de construcción de cimentaciones.

E. LABORATORIO DE MÉCANICA DE SUELOS ¿Qué hacemos en el laboratorio de mecánica de suelos?

Una vez que se obtienen los materiales (suelo o material rocoso), mediante el muestreo realizado en la zona de estudio, es necesario realizar ensayes para conocer las propiedades y características de los materiales.

Las pruebas se realizan en un laboratorio de mecánica de suelos, el cual debe contar con equipo necesario para realizar los debidos ensayes. Además de personal especializado, ingenieros, personal técnico y de gestión de calidad para garantizar un correcto estudio de mecánica de suelos.

Es importante que las pruebas de laboratorio a las que se someten las muestras obtenidas en campo ya sean suelos o material rocoso se llevan a cabo bajo las normas vigentes, para asegurar que su calidad y resistencia sean las requeridas en cada proyecto de ingeniería. Las pruebas pueden ser índice o mecánicas, según el tipo de información que se desee obtener. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

PRUEBAS ÍNDICE. Proporcionan información del tipo de suelo con el que estamos trabajando, así como su comportamiento hidráulico y su composición granular. Algunas pruebas son:

PARA SUELOS Caracterización. Este ensayo busca determinar la granulometría del terreno. Es decir, el porcentaje de distintos tamaños de árido del terreno, la plasticidad, la densidad aparente y real y otras propiedades básicas de la composición del suelo.

1. Granulometría: consiste en determinar la composición de tamaños de la muestra de suelos, mediante el paso del material por una serie de mallas con aberturas determinadas, pasando primero por las de mayor diámetro, hasta llegar a las más cerradas.

2. Límites de consistencia -Límite líquido: es el contenido de agua que marca el límite entre los estados semilíquido y plástico de los suelos. -Límite plástico: es el contenido de agua que marca el límite, entre los estados plástico y semisólido de los suelos.

3.Contenido Natural de agua: se realiza con la finalidad de determinar el contenido de agua presente en una muestra de suelo, re realiza tradicionalmente por medio de secado al horno. 4. Peso Volumétrico: es la relación entre el peso del suelo y el volumen que ocupa. 5. Contracción lineal: es la reducción del volumen del suelo, desde la correspondiente al límite líquido, hasta la del límite de contracción.

6. VRS: es la resistencia al esfuerzo cortante que presentan los suelos. Con esta prueba de laboratorio se analiza la calidad de los materiales en cuanto a resistencia. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

PARA MATERIAL ROCOSO

1.

Medición del índice de calidad de las

rocas: es un parámetro estándar definido como el porcentaje de recuperación de testigos de más de 10 cm, sin tener en cuenta las fracturas ocasionadas por el proceso de perforación con respecto a la longitud total del sondeo.

2. Contenido natural de agua: se refiere a la relación que existe entre el peso del agua contenida en una roca y el peso en su fase sólida.

3. Porosidad: se realiza para medir el porcentaje de absorción de agua que presenta la muestra rocosa.

4. Peso volumétrico: para obtener la relación entre el peso de la muestra rocosa y su volumen.

(Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

F. PRUEBAS MECÁNICAS

1. Ensayos Mecánicos Su objetivo es saber cuál es la capacidad resistente y la rigidez del material del suelo.

Se trata del ensayo de compresión simple, el de corte directo y otros que nos indicarán cuáles son las propiedades mecánicas del suelo.

Suelen hacerse estos ensayos para materiales cohesivos -arcillas- y raramente para Suelos Granulares (Suelos Buenos).

Brindan información respecto al comportamiento del suelo, es decir características como compactación, asentamientos y esfuerzos de carga. Algunas pruebas son:

PARA SUELOS 1. Consolidación: Para conocer el grado de asentamiento, la compresibilidad y la máxima presión que ha soportado la muestra de suelo. 2. Expansión: con esta prueba se determina el aumento de volumen de una muestra de suelo al humedecerse. 3. Permeabilidad: se realiza para determinar el coeficiente de permeabilidad, que consiste en la propiedad de un suelo de permitir el paso del agua a través de sus vacíos.

2. Para material rocoso 1. Compresión simple: en el ensaye la muestra de roca se somete a una carga y se mide el cambio en su forma y volumen. 2. Abrasión: se realiza con la finalidad determinar el porcentaje de desgaste en la muestra de material rocoso.

En el laboratorio de mecánica de suelos se siguen procedimientos establecidos, desde la obtención de las muestras, el traslado y la ejecución de los ensayes se debe tener especial cuidado; las pruebas se realizan en áreas determinadas para su ejecución con equipo desde el más sencillo como: capsulas, charolas, cucharones, espátulas, mazos, palas, lonas, bolsas, que deben cumplir con las especificaciones; así como equipos que deben ser calibrados y/o verificados como vernier, balanza, hornos, prensas, entre otros. Seguir cada paso de los procedimientos que además están basados en normas vigentes permite

la

obtención

resultados

confiables.

El laboratorio de mecánica de suelos juega un papel muy importante dentro del análisis que se le realizan a los materiales obtenidos en la zona de estudio, debido a que la información obtenida de los ensayes se emplea directamente en la proyección y desarrollo de cualquier proyecto de ingeniería. VENTAJAS •Se

obtienen

las

propiedades

de

los

materiales

•Se tiene la confianza de que los ensayes se realizan bajo normatividad. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

de

interés.

3. Sección estudio geotecnico

Un estudio geotécnico es un conjunto de actividades que nos permiten conocer las características geotécnicas de un determinado terreno, para considéralos en el desarrollo de una edificación. En geotecnia se aplican también conocimientos de geología para conocer el origen de los materiales que finalmente son la base o soporte de las construcciones de ingeniería civil.

En un estudio geotécnico se considera la siguiente metodología: Una exploración y muestreo que nos permita definir de manera preliminar las condiciones y características del suelo, así como la extracción de muestras, ya sean alteradas, inalteradas o ambas. Posteriormente en laboratorio de mecánica de suelos se llevan a cabo los ensayes de las muestras recolectadas en campo obteniendo además de sus características principales, el comportamiento del suelo ante las cargas de la estructura que soportara y el factor de seguridad que debe considerase en el proyecto. Así mismo se debe incluir en un estudio geotécnico el procedimiento constructivo con base en el análisis realizado que garantice la confiabilidad de la construcción. En los estudios geotécnicos se realizan diferentes análisis como los descritos a continuación: (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

4. ANÁLISIS DE CAPACIDAD DE CARGA Se refiere a la carga máxima que puede soportar el terreno sin provocar fallas en la cimentación, asentamientos o daños a la estructura. Este dato nos permite proponer la cimentación adecuada. Se debe considerar que las propiedades de los suelos son diferentes de un lugar a otro por lo que de la misma manera la capacidad de carga es diferente en cada lugar. En nuestro país se calcula con base al reglamento de construcción de la Cd. De México y de las normas técnicas complementarias de CFE, se deben considerar los valores del factor de seguridad permisibles en las cimentaciones.

Los suelos pueden presentar fallas por capacidad de carga debido a la rotura por corte del suelo que se encuentra bajo la cimentación, es decir que el esfuerzo cortante que actúa alcanza un valor límite máximo. Se debe considerar un factor de seguridad, es decir, garantizar que el suelo y la cimentación soporten mayores cargas que las que en realidad soportaran. Entre

las

fallas

podemos

encontrar

tres

tipos:

• Falla por corte general: es una falla repentina del suelo, principalmente se presenta en arenas

densas

y

arcillas

rígidas,

es

decir,

en

suelos

incompresible.

• Falla por punzonamiento: generalmente se presenta en suelos muy compresibles. • Falla por corte local: se presenta en suelos arenosos y arcillosos con compactación media. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

5.1. ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS Un asentamiento es el descenso del terreno que se encuentra debajo de una cimentación en una construcción. Se ocasiona debido a las cargas que se transmiten y que provocan que los suelos se compriman. Un asentamiento puede llegar a ser tan grande

que

afecte

una

construcción.

Para que el asentamiento se reduzca es necesario que una construcción se realice sobre un suelo con la resistencia necesaria, así como distribuir la carga sobre un área suficiente que minimice la presión generada. Los daños que puede ocasionar un asentamiento dependen de cada estructura, es decir, no tiene el mismo daño una estructura de concreto que una de mampostería o una de acero.

(Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

5. ESTABILIDAD DE TALUDES Un estudio geotécnico en la estabilidad de taludes nos sirve para determinar los parámetros geotécnicos para el dimensionado de estructuras de contención y los coeficientes de seguridad de taludes temporales o definitivos en la obra y establecer medidas de prevención y control para reducir los niveles de amenaza y riesgo. Un estudio geotécnico o geológico en taludes es de gran importancia para el diseño de taludes

estables

en

función

de

las

condiciones

requeridas.

6. CIMENTACIONES

La función de una cimentación consiste en dar soporte adecuado a la estructura. Se realizan con base al cálculo de la capacidad de carga, el asentamiento que presenta el terreno y del tipo de estructura que se desea construir. Una cimentación debe soportar la carga e incluso deformarse, pero hasta cierto límite, para no provocar daños a la estructura. o en taludes es de gran importancia para el diseño de taludes estables en función de las condiciones requeridas. Existen dos tipos de cimentaciones: • Someras: como su nombre lo dice se realizan a poca profundidad, se utilizan para construcciones relativamente livianas y son menos costosas. Algunos ejemplos son: zapatas

aisladas,

zapatas

combinadas

o

corridas,

losas

de

cimentación.

• Profundas: se realizan cuando se requiere tener suficiente superficie de contacto y mayor capacidad de carga para soportar una estructura. Algunos ejemplos son: pilotes, pilas, muros pantalla y micropilotes. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

VENTAJAS • Reducir el riesgo de hundimientos, fracturas y deformaciones en las obras de construcción. • Evitar pérdidas materiales, económicas e incluso humanas.

7. SONDEOS DE SUELOS

Un sondeo de suelo es una exploración en la que se emplean técnicas para el reconocimiento geotécnico del sitio de estudio, puede realizarse de manera manual o mecánica, con la finalidad de extraer muestras ya sean alteradas o inalteradas. Se realizan a una profundidad que depende del tipo y altura de estructura que se desea construir y del tipo de suelo presente en el terreno.

En el desarrollo de cualquier proyecto se deben conocer las condiciones del suelo sobre el que se va a construir. No importa si es un proyecto pequeño como una casa o un gran edificio con varios pisos. Un correcto análisis nos indica algunos datos a considerar en el tipo de cimentación que se debe realizar en una construcción. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

7.1.

Pozos

SONDEOS SUPERFICIALES

a

cielo

abierto.

Son

excavaciones

comúnmente

rectangulares

de

aproximadamente 1 m por lado y profundidades de hasta de 6 m. En un PCA podemos observar detalladamente la estratigrafía y clasificación geológica y geotécnica de cada estrato. Se pueden extraer muestras alteradas e inalteradas, además de que por su tamaño se pueden realizar algunas pruebas in situ como la de peso volumétrico en campo. Las muestras inalteradas son labradas directamente, generalmente de forma cúbica, de aproximadamente 40cm por lado y deben cubrirse con una membrana impermeable para protegerlas y evitar la pérdida de humedad. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

7.2.

SONDEOS PROFUNDOS

Este tipo de exploración nos permite conocer las capas y espesores que conforman el suelo a mayor distancia respecto al nivel del terreno. Nos permiten alcanzar mayor profundidad, conocer donde se encuentra el nivel freático, y determinar donde se encuentran los estratos resistentes de suelo o roca. Usualmente se estudian profundidades mayores de 10 m, esto depende del tipo de obra que se quiere estudiar.

PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT)

Se emplea para conocer la resistencia de un terreno, su capacidad de deformarse, y la extracción de muestras alteradas. El método consiste en hacer penetrar a golpes, con un martinete, registrando el número de golpes necesarios para lograr una penetración de 60 cm. Midiendo así la resistencia a la penetración que presenta el terreno de estudio. La extracción de muestras alteradas se realiza mediante un tubo cortado longitudinalmente que al ser extraído se puede abrir y facilitar así la observación y recuperación de la muestra obtenida. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

7.3.

SONDEO MIXTO

Es utilizado para la extracción de muestras inalteradas en suelos blandos, es decir para tomar una porción del suelo con la mínima alteración de sus condiciones naturales posibles. Se realiza mediante un tubo Shelby, que es un tubo metálico con dimensiones de 7.5 a 10 cm de diámetro, de 30 a 60 cm. de longitud, debe tener una resistencia adecuada y posee un extremo afilado.

Se introduce al suelo por medio de presión o percusión de manera que se aplique de forma uniforme y constante la fuerza necesaria de empuje hasta alcanzar un punto de rechazo o hasta que se encuentre lleno. Se unen barras de perforación que se ensamblan al tubo Shelby para alcanzar mayor profundidad. Posteriormente se envía la muestra al laboratorio de mecánica de suelos donde se le realizan los ensayes que proporcionan información como: tipo de suelo, permeabilidad, compresibilidad, análisis de consistencia, capacidad relativa entre otros. Es importante utilizar tubos Shelby limpios y libres de oxidación para mayor confiabilidad en el resultado de los ensayes en el laboratorio. Los sondeos de suelos se realizan con la finalidad de conocer las características del suelo, proporcionan inicialmente información general y ayudan a saber si es necesario realizar algunos métodos más precisos como lo son estudios de penetración. Una parte importante es la extracción de muestras que mediante los métodos de sondeos superficiales y profundos se pueden realizar.

VENTAJAS • Se obtienen propiedades y características de los materiales a mayor detalle y profundidad. • Se pueden obtener muestras con mínima alteración, es decir en sus condiciones naturales para mayor precisión en los ensayes de laboratorio. (Fuente: Articulo www.inptel.ac.in/courses/105103097/)

G. Aspectos a considerar al extraer una muestra de suelo susceptible a ser trabajada. G.1. Instrucciones para el trabajo en el laboratorio de física de suelos Dentro de los cuidados que se deben de tener en un laboratorio de suelos se mencionan, principalmente los siguientes: 

No tirar suelo en los lavaderos o tarjas. El suelo debe vaciarse en recipientes de desecho para posteriormente ser llevado al exterior.



Asegurarse de que los instrumentos estén calibrados y estandarizados en su punto de referencia.



Asegurarse de que las balanzas estén niveladas.



En el caso de la olla y membrana de presión, asegurarse de que no existan escapes de aire en las tapas o en alguna conexión (ver con detalle las sugerencias en la sección del manual de pruebas).

G.2. Instrucciones para el muestreo

Tradicionalmente, los análisis de suelos se realizan en una muestra disgregada, secada al aire y al natural (plasticidad y composición intemperica, entre otras). Algunas propiedades del suelo, por ejemplo, la temperatura, pueden ser medidas en un punto; mientras que, otras propiedades son altamente dependientes del volumen, como por ejemplo la porosidad del suelo. En el caso de la estructura del suelo, el análisis deberá llevarse a cabo sobre una muestra no alterada, donde la porosidad original del material no haya sido alterada

G.3. Conservación de una muestra de suelo

Cuando algunas determinaciones de laboratorio no puedan realizarse poco después del muestreo, o muestras inalteradas de suelo tengan que ser almacenadas por largos períodos con su contenido de humedad de campo, es recomendable inhibir la actividad biológica en el suelo, adicionando directamente a la muestra, unas gotas de óxido de propileno, taparlas y preservarlas en refrigeración (5° C). La actividad biológica tiene efectos importantes en los valores de conductividad hidráulica, densidad aparente y curva de retención humedad, principalmente, debidos a un incremento en la macroestructura del suelo por el desarrollo de lombrices, o a un decremento en la porosidad por el desarrollo de algas y bacterias. El óxido de propileno no causa cambios en la viscosidad del agua, en la tensión superficial del agua, y/o en la humectabilidad del suelo.

METODOLOGÍA Es este apartado se describen de manera breve la metodología que seguimos para abordar el trabajo, primero de explicando cada uno de los trabajos y en segundo plano, las pruebas de laboratorio.

1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE ACTIVIDADES PRELIMINARES A REALIZAR

Visita al sitio: Consiste en, como su nombre lo menciona, hacer una inspección rápida, tomar datos con el fin de hacer un levantamiento para un croquis y con ello proponer una mejor estrategia para trabajar de manera sistemática y organizada.

Extracción de muestras alteradas e inalteradas: Mediante el uso de la posteadora, como de igual forma equipo ligero, se procederá a realizar excavaciones en distintos puntos, los cuales serán de 1 a 2 metro de profundidad, esto con el fin de obtener suelo suelto y compacto, que es a lo que se le denomina muestras alteradas e inalteradas, las cuales serán envueltas en plástico o simplemente depositadas en recipientes, con el fin de evitar la pérdida de humedad en su contenido en su traslado al laboratorio.

Pruebas de campo: Ensayos llevados a cabo en el propio lugar de donde se van a extraer las muestras, las cuales consistirían en pruebas de caracterización y trazado del flujo subterráneo.

Ensayos de laboratorio: Consiste en llevar las muestras obtenidas en sitio y realizar las pruebas siguientes en un laboratorio: Pruebas de caracterización 

Ensayo de humedad



Peso unitario



Gravedad especifica



Pruebas de permeabilidad



Granulometría



Ensayo de límites de consistencia (limite líquido, limite plástico, Casagrande)



Ensayos de compresión simple y triaxial.

Obtención de resultados: Una vez obtenidos los resultados de las pruebas de laboratorio mediante cálculos matemáticos, se procederá a procesar la información para obtener datos que nos indiquen el tipo de suelo, dirección de flujo, datos numéricos entre otros; conocer las propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas del suelo perteneciente al fraccionamiento Del Mar de la ciudad de Chetumal, Q. Roo.

Análisis de resultados: Con toda la información obtenida de campo, del laboratorio y del gabinete se procederá a integrar el informe final.

Conclusión: Se hará un breve resumen de los puntos principales abordados en el trabajo, se expondrán los resultados, destacando los hallazgos más importantes.

2. DESARROLLO DE LA METODOLOGIA

Recolección de muestras de suelo en el terreno Una vez ubicados los sondeos se procedió a extraer las muestras pertinentes para el uso de las diferentes pruebas de laboratorio

Muestra inalterada Para la extracción de este tipo de muestra se ubicó en el sondeo la profundidad hasta llegar al nivel freático, 1.70 metros.

Captura. Trabajo realizado en la zona. Fuente propia.

Una vez extraída la muestra se procedió a cubrir con una película plástica emplayer, para la conservación de la humedad de la muestra y posteriormente fue llevada al laboratorio.

Captura. Muestra inalterada. Fuente propia.

Muestra alterada Para la extracción de esta muestra se utilizó la posteadora para barrenar el suelo, se desechó la muestra extraída que tenía contacto con la superficie del sondeo debido a una posible contaminación de esta y se conservó la segunda extracción. Por cada sondeo recabamos de 15 a 20 Kg de muestra y conservamos su humedad.

Capturas. Obtención de muestra alterada.

Ensayos de laboratorio

RELACIONES VOLUMÉTRICAS – GRAVIMÉTRICAS El objetivo de este ensayo fue obtener los pesos unitarios seco y saturado, y la gravedad especifica.

GRAVEDAD ESPECIFICA GENERALIDADES Es necesario antes de definir la gravedad específica, mencionar que las partículas sólidas de un suelo son partículas minerales o partículas de suelo de características semejantes que han sido originadas por procesos naturales y que son difícilmente o no solubles en el agua. La gravedad especifica se define como la relación entre una unidad de volumen de los sólidos de un suelo y la masa de un volumen igual de agua destilada a una temperatura de 20°C. La gravedad específica se presenta bajo el símbolo de “Gs” y se presenta en condición adimensional.

El método descrito en el presente capitulo es aceptable para suelos cuyo tamaño de partículas sean pasa tamiz número No. 4 (4,75mm). De contar con suelos con partículas de tamaño mayor se procederá bajo otros lineamientos de ensayo. El valor de la gravedad específica en el campo de la geotecnia es utilizado para determinar la relación de vacíos de los suelos y en las ecuaciones de relación de agua, aire y solidos de un suelo.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se pueda determinar la gravedad específica de los suelos.

Equipo: 

Recipiente de cristal con volumen conocido



Muestra de suelo secada al horno



Cilindro graduado de 500 a 1000 ml.



Balanza con precisión de 0.01 gr.

Imagen. Proceso del ensayo.

Procedimiento

Se peso el recipiente vacío y posteriormente se llenó con suelo de manera uniforme para volver a pesar.

Seguidamente se llenó con agua el cilindro graduado hasta su limite para saturar el suelo del recipiente. Este procedimiento fue tardado debido a que el agua tardo en llenar los vacíos de la muestra, se dejo 24 horas reposando para confirmar que no quedara ningún vacío. Posteriormente se volvió a pesar el recipiente más la muestra saturada.

Capturas. Ensayo gravedad especifica. Fuente propia

PESO UNITARIO DE UN SUELO COHESIVO GENERALIDADES El peso unitario de un suelo, se puede definir como la masa de un volumen unitario de suelo, en la cual el volumen incluye el volumen de las partículas individuales y el volumen de vacíos entre partículas, bien sea que estos vacíos estén llenos de agua para lo cual sería peso unitario saturado o que estén secos para un peso unitario seco. El valor del peso unitario del suelo además de variar por la cantidad de agua que tenga el suelo (condición seca, húmeda o saturada), también dependerá de condiciones de compactación y consolidación que esté presente.

Un peso unitario saturado se define como el peso de la masa de suelo saturada por unidad de volumen, donde los vacíos están llenos de agua. Un peso unitario húmedo se define como el peso de la masa de suelo por unidad de volumen, donde los vacíos del suelo contienen tanta agua como aire. Un peso unitario seco se define como el peso de la masa de suelo seco por unidad de volumen, donde los vacíos no contienen agua. La determinación del peso unitario de los suelos se puede llevar a cabo tanto en laboratorio como en campo, y existen varios métodos para cada una de estas opciones.

El presente manual se ocupa de describir algunos de los procedimientos que se llevan a cabo en el laboratorio para determinar esta propiedad, siendo el primero de ellos el método de especímenes extraídos de la muestra inalterada en inmersión de agua confinada.

Objetivo Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar el peso unitario del suelo, el cual será usado como insumo en cálculos posteriores para la determinación de diferentes propiedades del suelo.

Equipo Recipiente con volumen conocido Balanza de precisión 0.01gr Probetas graduadas (250 y 500ml)

Imagen. Ensayo peso unitario.

Procedimiento Obtención del espécimen

-

De la muestra en campo, que debe ser inalterada y extraída en campo, se debe tomar un espécimen representativo el cual sea adecuado y con dimensiones del frasco de volumen conocido.

-

Se lleva la muestra a la balanza y se determina su peso.

-

Si el material resultado del labrado es suficiente, se puede recoger para determinar contenido de humedad.

Método de inmersión en agua

-

Luego de proceder a medir el frasco a un volumen conocido, se consiguen una serie de tubos de ensaye de 250ml o 500ml, los cuales se recomiendan.

-

Se continua con colocar la muestra en el recipiente; dicho esto, el recipiente será rellenado hasta el volumen conocido con la ayuda de las probetas.

-

Luego de poner el espécimen (luego de llenado de agua el vaso con división milimétrica), anotar su volumen inicial de las probetas utilizadas y anotar el volumen que registra la probeta una vez haya llegado al volumen marcado en el recipiente

-

Realizar los cálculos y análisis de resultados

Captura. Método de inmersión en agua. (Fuente propia)

ENSAYO GRANULOMETRICO METODO MECANICO GENERALIDADES

El análisis granulométrico consiste en la separación de las partículas de suelo por rangos de tamaños, haciendo uso de mallas o tamices con aberturas cuadradas. Mediante procesos de agitado se lleva a cabo la separación de las partículas en porciones, las cuales se pesan expresando dicho retenido como porcentajes en peso de la muestra total y aunque se considera físicamente imposible determinar el tamaño exacto de cada partícula, la prueba de granulometría si permite agruparlas por rangos de tamaño.

Universalmente se ha establecido la malla No. 200 (0,075mm) como medida divisoria en la clasificación de suelos; finos y gruesos. Finalmente, a través de una curva de distribución, donde el eje de la abscisa corresponde al diámetro de las partículas y el eje de las coordenadas corresponde al porcentaje retenido, se muestra con un alto porcentaje de aproximación a lo real, la variedad de tamaños de partículas que componen el suelo en estudio.

Se considera que una gráfica con las características de la Figura 4.a presenta homogeneidad, lo que en términos de geotecnia y comportamiento ingenieril no es bueno y que una gráfica con las características de la Figura 4 .b presenta heterogeneidad en sus partículas, lo que se considera favorable en términos geotécnicos.

Dentro de los procesos de análisis y clasificación de suelos en proyectos de ingeniería

como carreteras, estabilidad de taludes, diques, aeropistas, túneles, es de gran importancia los procesos de análisis granulométrico que se efectúan a los suelos. Juárez Badillo- Rico Rodríguez (2005) expone en su libro Mecánica de Suelos que “el comportamiento mecánico e hidráulico esta principalmente definido por la compacidad de los granos y su orientación, características que destruye, por la misma manera de realizarse, la prueba de granulometría, de modo que en sus resultados finales se ha tenido que perder toda huella de aquellas propiedades tan decisivas. De esto se desprende lo muy deseable que sería poder hacer una investigación granulométrica con un método tal que respetara la estructuración inalterada del material; este método, sin embargo, hasta hoy no se ha encontrado y todo parece indicar que no se podrá desarrollar jamás”.

Grafica de Análisis Granulométrico

OBJETIVO

Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:

- Coeficiente de uniformidad - Coeficiente de curvatura - Porcentaje de gravas - Porcentaje de arenas - Porcentaje de finos - Clasificación del suelo según el SUCS - Curva granulométrica

EQUIPO

- Juego de tamices (#4, #10, #40, #60, #100 y #200) - Aparato mecánico de los ángeles - Horno de secado con capacidad para mantener temperaturas de 110 ± 5°c. - Recipientes de muestreo - Balanza con precisión de 0,01 g, previamente calibrada. - Cepillo de alambre

Procedimiento Se tomo una cantidad representativa de suelo alterado Se procedió a su secado en el horno o a temperatura ambiente, ya que era un suelo demasiado húmedo. Luego de secado, se tomó una muestra representativa de 500gr La muestra representativa fue lavada en la malla #200 para eliminar las partículas más finas que pueden quedar enganchadas en la superficie de los granos.

El tamizado se realizó en una máquina de los Ángeles. Después de haber lavado el espécimen, se tomó la muestra resultante y una vez secado ya en horno, tomamos el peso del material sobrante. Se pasaron por los tamices dispuestos en serie, el tamiz número #4, #10, #40, #60, #100 y #200, dejándose por un tiempo aproximado de 10min; después pesamos y anotamos la cantidad de suelo retenido por cada tamiz.

Una vez conocido el peso de suelo que cae en cada malla granulométrico, es decir, la cantidad de suelo retenida por cada tamiz, hacemos una gráfica donde representamos la cantidad de suelo respecto el tamaño de grano lo que nos dará una curva más o menos recta en función de las características del suelo.

Limites líquido y plástico de un suelo ANTECEDENTES Los limites líquido y plástico fueron propuestos por A. Atterberg. El límite liquido es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico, a este nivel de contenido de humedad el suelo está en el vértice de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso. Son utilizados principalmente con el objetivo de la identificación y clasificación de suelos. El límite liquido en ocasiones puede utilizarse para estimar asentamientos y ambos limites son algunas veces útiles para predecir la máxima densidad en estudios de compactación

Equipo: 

Tamiz No. 40



Copa de casa grande



Espátula



Placa de vidrio



Balanza con sensibilidad 0.01 g



Muestra de suelo a clasificar

 Horno: debe trabajar y mantener una temperatura de 110º ± 5ºC.

2.1.1. Limite liquido GENERELIDADES Albert Mauritz Atterberg definió los límites de consistencia de los suelos finos, con el fin de caracterizar su comportamiento. Estos límites son: Límite de Cohesión, Límite de Pegajosidad, Límite de Contracción, Limite Plástico y Limite Líquido.

El Límite Líquido se define como el porcentaje de humedad del suelo, por debajo del cual se presenta un comportamiento plástico. Cuando los suelos alcanzan porcentajes de humedad mayores al límite líquido, su comportamiento será el de un fluido viscoso. Este límite además de ser un parámetro esencial para la clasificación de los suelos, puede ser útil para determinar problemas de potencial de volumen, para estimar asentamientos en problemas de consolidación y en conjunto con el Límite plástico para predecir la máxima densidad en estudios de compactación.

En la determinación de correlaciones de los suelos como la compresibilidad, permeabilidad y compactibilidad, es usado el límite líquido en conjunto con el límite plástico y el índice de plasticidad.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos: - Limite Líquido. - Índice de Flujo. - Primer parámetro para determinar Índice de Plasticidad.

PROCEDIMIENTO Primeramente, se tamizo 250 gramos de suelo a clasificar, posteriormente se le aplico una cantidad minuciosa de agua al suelo, con el fin que esta pueda obtener un estado uniforme con textura cremosa. Se precedió con la prueba de la copa de Casagrande, aplicando a esta una determinada cantidad de muestra en su superficie con ayuda de una espátula, por consiguiente, se dividió la muestra con ayuda de una herramienta tipo ASTM para hacer la ranura.

Seguidamente se procedió a contar el número de golpes sobre el cual la muestra cierra la ranura previamente creada.

Captura. Ensayo de limites de consistencia. Casagrande. (Fuente propia)

Una vez obtenido los resultados se introdujo en una lata la mitad de la muestra para posteriormente dejar secar al horno.

2.1.2. Limite plástico

GENERALIDADES El límite plástico fue definido por Atterberg como la frontera que existe entre los estados plástico y semisólido del suelo. En términos de laboratorio este límite es definido como el momento en términos de contenido de humedad, en que rollitos de aproximadamente 3 mm de diámetro empiezan a presentar desmoronamiento y agrietamiento. Es importante resaltar que el diámetro de los rollitos fue propuesto por Terzaghi, dado que Atterberg nunca especifico este parámetro.

El índice de plasticidad es la diferencia entre los valores de Limite Liquido y Limite Plástico. Un Índice de plasticidad bajo, significa que un pequeño incremento en el contenido de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de líquido, es decir resulta muy sensible a los cambios de humedad. Por el contrario, un índice de plasticidad alto, indica que para que un suelo pase del estado semisólido al líquido, se le debe agregar gran cantidad de agua.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos: - Limite Plástico. - Índice de Plasticidad.

EQUIPO -

Placa de vidrio Espátula Balanza, de precisión de 0,01 gr Horno: debe trabajar y mantener una temperatura de 110º ± 5ºC.

MUESTRA Para la determinación de Limite Liquido se requiere material que pase el tamiz Nº40 (425 µm) en una cantidad de por lo menos 200 gr. Las muestras de donde se tome el material de ensayo, deben ser muestras representativas y su humedad natural se debe mantener hasta el momento inmediatamente anterior al ensayo.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Del suelo preparado para la realización del ensayo del límite líquido se toma una porción mínima y considerable a ser trabajada. A continuación, se lleva su estado de humedad hasta que el material permita formar rollos y el mismo no se pegue al ser manipulado con las manos. La reducción de humedad, se puede realizar por moldeo con espátula o exponiendo la muestra al aire libre.

PROCEDIMIENTO - Se selecciona una porción de aproximadamente 1,5 – 2,0 g, de la muestra

previamente preparada. - Se hace rodar la porción de muestra entra la palma de la mano o los dedos y la

placa de vidrio esmerilado, aplicando una presión constante y no superior a la necesaria para formar rollos. - Se debe formar un rollo de diámetro uniforme en la totalidad de la longitud, hasta

que este alcance una textura en la cual se reflejen ciertas fracturas los cuales establecen el límite plástico - Si al alcanzar estos tamaños en el churrito y no presenta agrietamiento y

desmoronamiento, se tiene un material con humedad superior a su límite plástico. En tal caso se junta de nuevo todo el material, manipulándola con las manos, produciendo así su pérdida de humedad. - Se repiten los pasos anteriores hasta lograr que una vez el material alcance el

diámetro de 3,2 mm, se produzca un agrietamiento y desmoronamiento del mismo. - Se colocan en un recipiente de masa conocida y se registra el peso de muestra más

recipiente.

Captura. Ensayo limite plástico. (Fuente propia)

Determinación de Qu y Cohesión(c). GENERALIDADES Con el ensayo de compresión no confinada o también conocido con el nombre de ensayo de compresión simple, se permite obtener un valor de carga última del suelo, esta se relaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en proyectos diversos de Ingeniería Civil. Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargar ya que estos soportaran estructuras, ya sean puentes, edificios o carreteras. En esta se pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y estabilidad y finalmente poder predecir con una cierta aproximación el comportamiento ante las cargas de estas estructuras. Este método de ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos, que no expulsan agua durante la etapa de carga del ensayo, y que conservan su resistencia intrínseca después de remover las presiones del deformímetro de carga, como las arcillas. Este ensayo se realiza para determinar la resistencia o esfuerzo ultimo de un suelo cohesivo a la compresión no confinada mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación y utilizando una muestra de suelo inalterada tallada en forma de cilindro con una altura aproximada de 7.6cm y un diámetro de 3.5cm.

Los objetivos de esta prueba son: o Reconocer y utilizar correctamente los materiales y equipo necesario para realizar el ensayo de compresión no confinada o compresión simple. o Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado de acuerdo al método establecido. o Procesar los datos obtenidos a partir de formulaciones, tablas y gráficos, de manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado. o Comprender con exactitud el método y procedimientos usados en el ensayo. o Construir el grafico esfuerzo-deformación a partir de los datos obtenidos y experiencias de las fórmulas teóricas necesarias.

Desarrollo del método El ensayo de compresión simple tiene como finalidad determinar la resistencia a la compresión no confinada (Qu) de un cilindro de suelo cohesivo o semicohesivo y posteriormente, la cohesión (Qu/2). Para llegar a estos resultados necesitamos la lectura del deformímetro y la lectura del deformímetro de carga que se obtuvieron posteriormente en la máquina triaxial. Una vez recabado los datos, obtuvimos la deformación de la muestra a milímetros. Después se obtuvo la deformación unitaria 𝑑𝑒𝑓 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 = def 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎/ℎ𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 𝐴𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 1 − def 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝐴𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐴𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜/(1 − 𝐸)

Descripción de pasos: La carga total sobre la muestra se obtiene de la tabla de correlación de suelos2 proporcionado por el asesor, donde se busca un valor aproximado al valor obtenido en el deformímetro de carga y se toma como valor de cada total el dato de su correspondiente equivalencia.

Y finalmente se obtiene el esfuerzo sobre la muestra dividiendo la carga total sobre la muestra sobre el área corregida, este valor será en kg/cm2, posteriormente se convirtió en KPA este valor multiplicando este valor por 98.

Materiales -

Los materiales utilizados en el ensayo de compresión no confinada son los siguientes:

-

Aparato de compresión

-

Deformímetro de carga

-

Balanza para medir los especímenes con precisión de 0.01gr.

-

Aparato de medición de Vernier

Equipo para labrar y recortar la muestra: Cutter, filo de segueta, cortador tipo serrucho, flexómetro.

Captura. Ensayo de compresión simple. (Fuente propia)

El ensayo de compresión simple se realizó con el método dado a continuación. Paso 1 Obtención y preparación de las muestras Se extrajo la muestra del suelo inalterada de 30x30cm aproximadamente para poder transportarla al laboratorio sin que esta se desintegre y no se produzcan grietas internas que puedan alterar los resultados del ensayo.

Labrado de la muestra. (Fuente propia)

Paso 2 Preparación de la probeta Los cilindros deben de tener una sección transversal circular con sus extremos perpendiculares al eje longitudinal de la muestra con un diámetro mínimo de 36mm y una altura que debe de encontrarse no mínimo a 76mm. Se tallo la muestra de tal manera que no se agriete realizando un trabajo manual con la ayuda de un Cutter.

Paso 3 Procedimiento Se colocó el cilindro en el aparato de carga, después de pesarlo y medirlo con el vernier, de tal manera que pueda ser centrado en las plataformas del aparato. Se ajustó el instrumento de carga cuidadosamente de tal manera que la platina superior apenas haga contacto con el cilindro y se colocó en 0 el indicador de deformación.

Captura. Espécimen sujeto al Ensayo de compresión simple. (Fuente propia)

Se aplicó una carga de tal manera que se produzca una falla y posteriormente se registraron los valores de carga-deformación del anillo de deformación y deformímetro de carga para definir la curva esfuerzo-deformación. Para el ensayo de compresión triaxial se le aplicó una carga de sigma3 igual a 0.5kg/cm2, solo para intentar conocer la reacción del cilindro en condiciones naturales que se ubicaba, los cuales permitieron establecer una similitud con las de compresión simple.

Determinación del contenido de humedad GENERALIDADES

El comportamiento el suelo se puede comparar con el de una esponja por su capacidad para retener agua dentro de su estructura y cuya cantidad depende de las características de sus partículas (textura y estructura). El contenido de humedad de un suelo es la relación existente entre la masa de agua que logra alojarse dentro de la estructura porosa del suelo, y la masa propia de las partículas de suelo. También se define el contenido de humedad de un suelo como la suma del agua libre, capilar e higroscópica. La determinación del contenido de agua en un suelo es de vital importancia en el momento de tratar propiedades del mismo como la cohesión, consistencia, cambios de volumen y estabilidad mecánica.

Equipo: Recipiente para humedad de aluminio o latón. Horno con control de temperatura adecuada. La determinación del contenido de humedad es un ensayo rutinario de las para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en términos de su peso seco. 𝑊=(

𝑊𝑢 ) ∗ 100 = % 𝑊𝑠

Donde: Wu es el peso del agua presente en la masa del suelo Ws es el peso de los sólidos en el suelo

Esto define el contenido de humedad como la relación del contenido del agua contenido presente en la muestra.

Captura. Materiales utilizados. Ensayo de humedad. (Fuente propia)

Procedimiento

Pesar los recipientes de aluminio Colocar una muestra representativa de suelo húmedo en la capsula y determinar el peso del recipiente más el del suelo húmedo Después de pesar la muestra húmeda más el recipiente, colocar la muestra en el horno, y se dejó reposar por lapso de 24hr.

Cuando la muestra se secó, una vez que paso el lapso de 24hr, nuevamente se volvió a pesar para determinar el peso del recipiente más el del suelo seco.

Se calculó el contenido de humedad. La diferencia entre el peso de suelo húmedo más el del recipiente y el peso del suelo seco más el del recipiente es el peso del agua (Ww). La diferencia entre el peso de suelo seco más el del recipiente y el peso del recipiente es el peso del suelo seco.

Ya con esos datos se calculó los porcentajes de las muestras.

Imagen. Muestras puestas en horno. (Fuente propia)

Trabajo en campo. Determinación del flujo subterráneo. GENERALIDADES

La medida de flujos en sondeos con trazadores tiene una importancia excepcional en la investigación de asentamientos y fractura de superficies ubicadas en zonas donde se ha producido sifonamiento por corrientes subterráneas a lo largo de su existencia, al igual que desvíos de los canales de lagos y grutas subterráneas. Generalmente, las obras que se realizan para eliminar o reducir estas situaciones geológicas consisten en la implementación de mediciones técnicas en las cavidades naturales a través de las cuales circula el agua que fluye por gravedad. Por tanto, para poder llevar a cabo estas mediciones con suficiente garantía de éxito y de la forma menos costosa posible, es fundamental conocer la localización exacta de los flujos subterráneos que conectan con el funcionamiento de las infraestructuras inherentes a ser afectadas. La forma más directa para obtener esta información es a través de los ensayos para la localización y medida de los flujos interceptados por los sondeos. Obviamente, tanto la medida de conductividad, como los ensayos de permeabilidad que se realizan frecuentemente durante la perforación de los sondeos, son herramientas complementarias, que contribuyen a mejorar la calidad de la información obtenida.

Para que estas técnicas puedan aplicarse, se precisa disponer de sondeos, a través de los cuales el agua pueda circular, más o menos, libremente, es decir, sondeos no bloqueados, y fluyendo en gravedad en sus cavernas primarias. El método aquí explicado es bastante simple y nos ayuda a conocer la velocidad del flujo subterráneo que desemboca hacia la bahía.

Imagen. Ley de Darcy. (Fuente: www.ucm.esw)

El producto se denomina velocidad de filtración o velocidad Darcy, la cual viene definida por la ecuación de este mismo autor, siendo K la permeabilidad expresada, por ejemplo, en metros/día e “i” el gradiente hidráulico. Se trata, en este caso, de un método muy simple, que permite obtener información rápida sobre los flujos existentes a lo largo de la caverna existente de agua del sondeo.

Materiales:  2 balizas  Liquido especial (Tinta vegetal)  Cronometro

Procedimiento Determinación velocidad de flujo subterráneo por medio de balizas.

El método consistió en el marcado de 1m horizontal de distancia de agua del sondeo con un par, este caso, de balizas, ya que el flujo se observaba dinámico cuando se bombeaba el volumen de agua para poder trabajar, el cual intuimos se podría aprovechar para realizar la medición.

En este método, se utilizaron dos balizas situados entre sí a una distancia conocida (1m). La inyección de la tinta o liquido especial se realizó por debajo de la posición ocupada por los balizas, ya que el flujo horizontal era descendente por gravedad. La liberación se realizó de forma instantánea, manualmente en nuestro caso, que se liberó desde el punto1, que se puso en marcha durante unos segundos. La tinta se desplazó por la distancia marcada movida por la corriente cuando ésta fluye, por la zona donde se encontraban las dos balizas. La velocidad del flujo se obtuvo dividiendo la distancia conocida entre el tiempo transcurrido entre los dos puntos de medición, determinado experimentalmente. Como el flujo es muy rápido, la tinta se desplazó al cabo de unos segundos. Una vez finalizada la medición, se empleó una nueva medición para corroborar. El proceso se continúa del mismo modo hasta obtener un promedio cercano del tramo afectado por la corriente rápida.

RESULTADOS Resultados,

planos,

graficas,

prototipos,

manuales,

programas,

análisis

estadísticos, modelos matemáticos, simulaciones, normatividades, regulaciones y restricciones, entre otros. Solo para proyectos que por su naturaleza lo requieran: estudio de mercado, estudio técnico y estudio económico.

RESULTADOS. GRAFICOS Y TABLAS OBTENIDAS DE LAS ACTIVIDADES DE LABORATORIO REALIZADAS

A continuación, se dan a conocer los hallazgos de las pruebas realizadas en laboratorio, así como la descripción de cada uno, equipo y desglosando las dificultades que se presentaron.

1) 2) 3) 4) 5) 6)

Ensayo de humedad Análisis granulométrico Límites de consistencia Peso unitario Gravedad especifica Ensayo de compresión simple

RESULTADOS Ensayo realizado en campo Determinación del flujo subterráneo del sondeo mediante el método de trazadores.

RELACIONES VOLUMETRICAS Y GRAVIMETRICAS.

DETERMINACION DE GRAVEDAD ESPECIDICA DE LOS SOLIDOS DETERMINACION DE PESO UNITARIO

La obtención de estos parámetros es fundamental al inicio del análisis, ya que permite el avance de los cálculos y posteriormente con las pruebas consecuentes.

A primera impresión observamos que los valores hablan de un suelo bastante cohesivo, debido a una gravedad específica reflejada entre los intervalos de la misma.

RESULTADOS ANALISIS GRANULOMETRICO METODO MECANICO.

RESULTADOS CLASIFICACION DEL SUELO SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS

RESULTADOS DETERMINACIÓN DE CONTENIDO DE HUMEDAD

RESULTADOS ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE

Muestras de suelo de baja resistencia reflejan los cálculos.

FIGURA. Curva esfuerzo deformación. (Fuente propia)

Muestras de suelo de baja resistencia reflejan los cálculos.

FIGURA. Curva esfuerzo deformación. (Fuente propia)

Muestras de suelo de baja resistencia reflejan los cálculos.

FIGURA. Curva esfuerzo deformación. (Fuente propia)

Esquema. Línea de resistencia. Zona de interés. (Fuente propia)

RECOMENDACIONES DE CAPACIDADES DE CARGA DEL SUELO ESTUDIADO.

PROPUESTAS DE DISEÑO DE CIMENTACION.

Velocidad del flujo subterráneo real.

Distancia: 1m o 100cm Tiempo de desplazamiento: 27 segundos

Si conocemos la ecuación de la velocidad, con los datos obtenidos podemos realizar el cálculo de manera simple. 𝑉𝑒𝑙 =

𝑑 𝑡

Entonces:

𝑉𝑒𝑙 =

100𝑐𝑚 = 3.704 𝑐𝑚/𝑠𝑒𝑔 27 𝑠𝑒𝑔

Asi conocemos la velocidad del flujo que desemboca en la caverna.

CONCLUSIONES Conclusiones del proyecto, recomendaciones, y experiencia personal profesional adquirida.

Los resultados que se fueron reflejando a lo largo de la metodología en las pruebas dan a conocer, que en esa parte en específico de la ciudad, se presenta una capa de suelo muy uniforme y caliza que se encuentra alrededor de la mayoría del área de estudio, con la aparición de cavernas que se han venido formando gracias a la erosión del suelo cerca del nivel freático por el lavamiento del suelo que ejercen los flujos subterráneos que llegan a la zona de desagüe, el cual desembocan en la bahía. Las zonas con peligro bajo son aquellas que se encuentran a menos de 100 metros de estos hundimientos recurrentes, es decir, zonas donde no se han registrado hundimientos pero que se encuentran próximas a estos. Los desfondes se vuelven aún mucho más complicados, porque al momento de estudiarlos nos dimos cuenta que prácticamente son unas cavernas, situación que causa el paso natural del agua, por lo que necesitamos una mayor aportación de material para rellenar el subsuelo, sin impedir el paso del agua, así como recurso financiero. Las mediciones para la caracterización del suelo se tomaron una sola vez para cada sitio de estudio específico. Las muestras recogidas se pudieron conservar para el estudio y el análisis posterior en cualquier otro momento del año escolar.

Dado los resultados obtenidos, se conoce que esa zona es un área demasiado susceptible a sufrir estos asentamientos, ya que es una capa de relleno que ha sido lavado por los flujos subterráneos que desembocan a la bahía.

Es este caso, lo más recomendable a ser utilizado serian cajones de cimentación, o de igual manera zapatas corridas, conociendo bien los factores de seguridad que permiten establecerse en estos suelos frágiles y den la garantía de cumplir con su función estructural.

Las condiciones geológicas son las que definirán las áreas demasiado explotadas que han sido afectadas por estos fallos inestables.

Al final con el ensayo de compresión simple, se observó que el tipo de suelo evaluado, sufría agrietamientos de cantidades bajas, lo que nos dice que es un suelo de baja resistencia.

COMPETENCIAS DESARROLLADAS Competencias desarrolladas y/o aplicadas

Gracias a esta investigación fuimos capaces de establecer contacto con la sociedad para dar a conocer nuestro punto de vista, acerca del trabajo de investigación que realizamos.

Aplicamos los conocimientos obtenidos en clase, los cuales se vieron reflejados en los trabajos de campo y laboratorio.

Dichos trabajos nos han servido para conocer el proceder de la importancia que tiene un estudio de mecánica de suelo previo al diseño y construcción de una zona habitable o transitable para los usuarios.

Las pruebas de laboratorio realizadas establecieron el conocimiento del manejo de utensilios y desenvolvimiento del proceder de los ensayos.

Como experiencia profesional, fue un trabajo organizado y detallado, siguiendo pasos específicos, establecidos en el cronograma, reforzando los conocimientos previos obtenidos.

FUENTES DE INFORMACION

Mecánica de suelos y cimentaciones _ Mechanics of Grounds and Laying of.- Carlos Crespo Villalaz Programa de Desarrollo Urbano de Chetumal-Calderitas-Subteniente López HuayPix y Xul-Há. Municipio de Othón P. Blanco, Estado de Quintana Roo. Versión amplia.(2018) PROGRAMA DE DESARROLLO URBANO DEL ÁREA METROPOLITANA DE CHETUMAL, CALDERITAS, XUL-HÁ. 2005 Geotecnia y cimientos I, 2da Edición– J. A. Jiménez Salas y J. L. de Justo Alpañes

ASTM D 2216-71 (normas ASTM). NORMAS ASTM SUCS. J. Bowels. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil. (México): Mc GRAW-HILL.

J. Badillo, R. Rodríguez. (2005), Mecánica De Suelos, Tomo 1, Fundamentos De La Mecánica De Suelos. (México): Limusa. Martel-Dubois et al., 2012; CENAPRED, 2017

ANEXOS Carta de autorización por parte de la empresa u organización para la titulación y otro si son necesarios. Registro de productos (patentes, derechos de autor, compraventa del proyecto, etc.).