XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica

Sociedad Mexicana de

Ingeniería Geotécnica, A.C.

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos

e Ingeniería Geotécnica Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.

Zonificación Geotécnica de la Zona Conurbada Veracruz (2012) Geotechnical Zoning of de Area Veracruz Metropolitan (2012)

Juan F. Capallera Cabada1, Jorge A. Miranda Moreno

2 e Isidro M. Páez Andrade

3

1Principal de Ingenieros Consultores de Veracruz, S.C. 2Gerente de Proyectos de Ingenieros Consultores de Veracruz, S.C.

3Gerente de Operaciones de Ingenieros Consultores de Veracruz, S.C.

RESUMEN: Se presenta la cuarta versión de la zonificación geotécnica de la ciudad de Veracruz y su zona conurbada, ZCV, y las propiedades índice y mecánicas más importantes resultantes de la revisión de 318 estudios de mecánica de suelos realizados en el sitio. Se incluyen en el trabajo, sus características demográficas, físicas y de sismicidad. A partir de los perfiles estratigráficos del suelo de los estudios de mecánica de suelos y de los informes de laboratorio revisados, se construyeron cortes estratigráficos en las direcciones Norte-Sur y Este-Oeste y se establecieron los rangos de variación de sus propiedades índice y mecánicas, permitiendo la identificación las diversas formaciones de suelos, su distribución y consecuentemente, la definición de zonas geológico-geotécnicas. Como resultado del trabajo se confirman y amplían las zonificaciones presentadas por Esquivel (1976), Miranda (1979) y Páez (2001), se determina el riesgo sísmico y se concluye con la necesidad de la formulación de un reglamento de construcción de la ZCV, incluyendo sus notas técnicas complementarias, que incluya la zonificación geotécnica presente y su microzonificación sísmica, actualmente en estudio.

ABSTRACT: It is presented de 4Th version of the Geotechnical Zoning of Veracruz and Suburbs, ZCV, and the most important index and mechanical properties based in the review of 318 soil mechanics reports performed in the studied site. The work also includes demographical, physic and seismic characteristics of the site. From the soil stratigraphic logs of soil mechanics studies and lab reports revised, stratigraphic sections were constructed in north-south and east-west directions and established the ranges of variation of index and mechanical properties allowing identification of the various soil formations, their distribution and consequently the definition of geological-geotechnical areas. As a result of the work, it is confirmed and extended the zoning presented by Esquivel (1976), Miranda (1979) and Páez (2001), determining the seismic risk and concludes with the need for the formulation of regulations for construction of the ZCV, with complementary technical notes for design, including actual geotechnical zoning and seismic microzonification currently under study.

1 CARACTERISTICAS DE LA ZONA CONURBADA VERACRUZ

1.1 Localización

La Zona Conurbada Veracruz, ZCV, se localiza en la costa del Golfo de México, parte media oriental del Estado de Veracruz, ocupando la porción norte de la llanura de sotavento, Felipe Ochoa y Asoc. (1994).

Está comprendida entre los paralelos 18º55’47” y 19º14´06” de latitud norte y entre los meridianos 95º56’03” y 96º14’69” de longitud oeste. Colinda al norte y al este con el Golfo de México, al oeste con los municipios de La Antigua, Paso de Ovejas y Manlio Favio Altamirano y al sur con los municipios de Medellín y Alvarado.

La ZCV está integrada por los municipios de Veracruz y Boca del Río y por algunas partes de los

municipios de La Antigua, Medellín y Alvarado. Su extensión es de 629.89 km2, su longitud media es de 52 km, su anchura varía de 8.96 a 22.26 km y la longitud de su costa es de 70 km. En la Figura 1 se presenta su localización en el territorio nacional y en el estado de Veracruz.

1.2 Población y urbanización

La ZCV contiene en 2010 un poco más del 9.9 % de la población estatal; su población es cercana a los 757 mil habitantes, ocupa el primer lugar dentro de la estructura urbana del estado, por arriba de las conurbaciones de Coatzacoalcos-Minatitlán, Córdoba-Orizaba y Xalapa-Banderilla, Páez (2001), y tiene una función importante respecto al conjunto de asentamientos a nivel nacional. Para finales del año 2011, se estimó que la población de la ZCV sería del

2 Zonificación Geotécnica de la Zona Conurbada Veracruz (2012)


orden de 767 mil habitantes y de cerca de 900 mil para el 2020. Respecto a su entorno regional constituye un lugar central de primer orden; es un centro de enlace con una base económica sustentada principalmente por actividades de servicios, 61.4%, e industriales, 27.2%.

El municipio de Veracruz contribuye con el 76% de la población total del la ZCV, el municipio de Boca del Río con el 19%, las secciones de los municipios de Medellín, El Tejar, Alvarado y la Antigua, con el 5 %. La población de la ZCV es 95% urbana y 5% rural, (INEGI, 1980), (INEGI, 1990), (INEGI, 2000) e (INEGI, 2010).

La ZCV participa de manera importante en el sistema de ciudades nacional, por que el Puerto de Veracruz es el principal puerto en movimiento de carga no petrolera, que además se identifica como una zona de alto atractivo para recibir el crecimiento y desarrollos futuros, principalmente por la infraestructura existente de apoyo a la actividad productiva; como son el puerto marítimo, una zona industrial, las redes ferroviarias y carreteras, la disponibilidad de energéticos, así como el aumento de la actividad turística local. Felipe Ochoa y Asoc. (1994).

Un proyecto planteado por Puertos Mexicanos-SCT, y actualmente en marcha, es el “Plan Maestro de Puerto de Veracruz”, en el cual se contempla el crecimiento futuro de actividad portuaria mediante la construcción de un puerto anexo al puerto antiguo de Veracruz, con una extensión dos veces superior a las instalaciones actuales, APIVER (2009).

El turismo también ha mostrado dinamismo en la ZCV, ya existen proyectos para impulsar esta actividad y la planta hotelera en la zona, particularmente hacia la zona de Mandinga y con mayor dinamismo al presente, hacia la población de Antón Lizardo.

El fenómeno de conurbación empezó a generarse durante los años 40’s, con la ocupación de los terrenos del municipio de Boca del Río, justo en los limites del municipio de Veracruz y fue hasta 1960 que las tendencias de crecimiento apuntaron hacia los terrenos limítrofes de ambos municipios. A partir de ésta década la mancha urbana fue ocupando terrenos de ambos municipios, extendiéndose hasta el municipio de Medellín y ocupando posteriormente parte del municipio de Alvarado, con lo que en 1992 se declara zona conurbada incluyendo a los municipios participantes, Felipe Ochoa y Asoc. (1994).

La mancha urbana de la ZCV ha presentado un crecimiento radial a partir del Puerto y Centro Histórico, que en el año de 1650, conocido como Ciudad de Tablas, ocupaba al rededor de 70 Ha.

Durante el periodo de 1930-1970, la mancha urbana tuvo un crecimiento de 438 Ha por década aproximadamente, alcanzando con ello en 1970 una

superficie de 2,184 Ha. El crecimiento más lento fue de 1970 a 1980 con un incremento de 348.3 Ha y el mayor se da en la década 1980-1990, en donde el área urbana se incrementó en más del 100 %, al pasar de 2,532.30 Ha en 1980 a 5,128 Ha en 1990, SEDESMA (2008). Finalmente, para 2010 la mancha urbana de la ZCV es de 10,871.7 Ha, Figura 2.

En la Figura 3 se presenta la estrategia de desarrollo 2008 de la ZCV y su reserva territorial. Si la tendencia de crecimiento de la mancha urbana continúa al ritmo observado entre 1993 y 2010, 271 Ha/año, las reservas territoriales para uso habitacional serán agotadas para el año 2028.

1.3 Climatología

El tipo de clima de la ZCV se clasifica como Cálido-Subhúmedo con régimen de lluvias en verano y un porcentaje de lluvias invernal menor de 5 mm, García (1970). En dicha zona existen dos subtipos de climas:

(1) AW2 (w). Los más húmedos de los sub-húmedos (humedad alta) con un cociente P/T (Precipitación total anual en mm / Temperatura media anual en grados centígrados) mayor de 55.3.

(2) AW1 (w). Los intermedios en cuanto a grado de humedad (humedad media), con un cociente P/T entre 43.2 y 55.3.

La ZCV se encuentra ubicada al nivel del mar con una temperatura promedio anual de 25.3 ºC. Las temperaturas máximas extremas alcanzan entre 35 y 40 ºC, en tanto que la temperatura media mínima es de 21.4 ºC.

La precipitación media anual ha sido de 1710 mm en los últimos treinta años, con temporada de lluvias de Junio a Septiembre. La mínima precipitación se observa en el mes de Febrero, 14.4 mm, y la máxima en Julio, 386.7 mm.

Los vientos dominantes provienen del norte con velocidades que han alcanzado rachas huracanadas de hasta 252.7 km / hr, Marzo de 1971, Luna (1987).

1.4 Hidrología

Todas las corrientes que surcan el territorio veracruzano, pertenecen a la vertiente del Golfo de México, exceptuando los arroyos de la ladera occidental del Cofre de Perote.

La Secretaria de Agricultura y Recursos Hidráulicos ha dividido al estado de Veracruz en cinco regiones hidrológicas, formadas por los ríos más importantes en cuanto a su longitud y caudal, todos con un escurrimiento medio anual superior a los 40 m3/s en su desembocadura.

En la Figura 4 se presentan las regiones hidrológicas del estado de Veracruz y la localización de la ZCV dentro de la Cuenca B de la Zona RH 28, INEGI (1988).

CAPALLERA J. et al. 3


El área que ocupa la ZCV se encuentra cubierta por una importante red hidrográfica superficial correspondiente a la cuenca del río Jamapa, con ríos que descienden de las sierras interiores formando un antiguo delta actualmente afectado por canalizaciones y apresamientos. Existe también un considerable número de cuerpos de agua como el sistema lagunar de Mandinga, y las lagunas interdunarias al este de la ciudad de Veracruz, Sarabia (2004). Adicionalmente cuenta con un extenso litoral de 70 Km con playas e importantes arrecifes.

La dinámica marina de la ZCV es la siguiente: A) Mareas. La marea más común registrada en la zona del Puerto de Veracruz, es de tipo mixta diurna, durante lapsos que varían entre los 6 y 12 días, se presenta un pleamar y un bajamar por día, para después cambiar a dos pleamares y dos bajamares diarios durante periodos que fluctúan entre los dos y siete días, oscilando la amplitud de ésta entre los 39 y 52 cm, dependiendo la época del año, Instituto de Geofísica de la UNAM (2012).

B) Oleaje. La información de oleaje para la zona de estudio, corresponde a las observaciones visuales realizadas por los barcos en aguas profundas del Golfo de México y recopiladas por la Oficina Oceanográfica de los Estados Unidos de Norteamérica. Los datos obtenidos de esta fuente indican que las direcciones preponderantes son al sureste, este y norte, donde las mayores frecuencias corresponden a olas cuya altura varía entre dos y cuatro pies, con periodos de cinco segundos.

C) Oleaje Ciclónico. El Golfo de México es una zona donde se presentan ciclones tropicales, entre los meses de Junio y Septiembre. Como resultado de un análisis, se obtuvo que para el caso de un huracán estándar en movimiento, la altura de la ola más significante en aguas profundas para la zona del Puerto de Veracruz, es de 11.75 m con un periodo de 13.68 segundos.

D) Corrientes y Arrastre Litoral. Por lo que se refiere al régimen de corrientes, la costa de Veracruz está afectada por las corrientes permanentes del Golfo de México, las cuales provienen del mar de las Antillas y recorren la costa en dirección norte hacia la Península de Florida, Felipe Ochoa y Asoc. (1994). Esta corriente es normalmente de baja velocidad, entre 0.5 y 1.5 nudos, y se hace perceptible a una distancia de 1 a 2 kilómetros de la costa.

El arrastre litoral en la zona no es importante, ya que el dragado de mantenimiento del puerto es aproximadamente de 100,000 m3 por año.

1.5 Topografía

La topografía en la ZCV es más o menos plana, sin elevaciones notables y con extensas porciones bajas inundables y pantanosas; la topografía es

interrumpida solo por elevaciones irregulares correspondientes a dunas antiguas, las cuales presentan sus ejes longitudinales aproximadamente paralelos a la línea de la costa de norte-sur, y cuyas depresiones que quedan entre ellas frecuentemente están ocupadas por áreas inundadas perma-nentemente; lagunas interdunarias principalmente.

Las altitudes mayores de la ZCV se localizan en un médano que se encuentra en la intersección del libramiento portuario y la autopista Veracruz-Cardel con elevación aproximada de 100 msnm, y el Médano del Perro con altitud de 40 msnm, que se localiza atrás del Parque Morelos, cerca de la intersección de la Av. Miguel Alemán y el Paseo Simón Bolívar. En este médano existe un tanque de almacenamiento y regulación de agua potable que alimenta del recurso a la zona céntrica de la ciudad de Veracruz.

Particularmente, se estima que el 60% de la ciudad de Veracruz se encuentra ubicada en un área sensiblemente plana o de pendientes suaves que abarcan una franja paralela a la línea de la playa, con un ancho variable entre 1 y 2 km, Miranda (1979). El límite de la zona plana está constituido por los depósitos de médanos, con eje longitudinal en la dirección norte noroeste y, a ambos lados de los médanos, por las zonas bajas inundables que han sido gradualmente rellenadas para su utilización. Por otra parte las pendientes de los médanos no son mayores a 35º, y la superficie que ocupan no es mayor del 20% de la superficie total que ocupa la ciudad de Veracruz.

1.6 Geología

El estado de Veracruz ha sido conformado a través del tiempo por la acción de diversos factores geoló-gicos: Orogénicos, tectónicos y volcánicos; además de procesos erosivos, que dieron origen a su fisio-grafía y morfología actuales, INEGI (1988).

Fisiografía. La ZCV se localiza fisiográficamente en la Llanura Costera de el Golfo de México la cual se subdivide a su vez en provincias, subprovincias, regiones y zonas fisiográficas. Esta Llanura se extiende desde Florida hasta Yucatán y está bordeada a lo largo del litoral del Golfo de México por una serie de lagunas.

Al norte y al sur del estado de Veracruz, la Llanura está cortada por la zona neovolcánica y por el macizo de los Tuxtlas. Alejándose de la costa, donde afloran sedimentos principalmente arenosos del cuaternario, se encuentran los afloramientos del terciario formando lomeríos.

La ZCV se encuentra en la Región de la Llanura Costera Aluvial, Subprovincia de la Llanura Costera Veracruzana y Provincia de la Llanura Costera del Golfo Sur, es angosta en el norte, con una importante área alargada de dunas costeras cerca



del Puerto de Veracruz; se ensancha en forma considerable a la altura de Boca del Río, donde desemboca el río Jamapa.

La ZCV está constituida básicamente por conglomerados y suelos, ambos de origen sedimentario, los primeros cronológicamente se formaron en el Periodo Terciario (65 a 2.6 millones de años) de la era Cenozoica, y los suelos en el Periodo Cuaternario (iniciado hace 2.5 millones de años) de la misma era. Los grandes procesos formativos de la ZCV fueron dos:

Primero: Por la acción marina y eólica sobre el litoral y los campos de dunas, lo que propició la formación de un litoral con playas y anteplayas de alta energía y una conformación semiestable y activa de dunas, con tendencia a mantenerse de manera precaria.

Segundo: Por los cambios de la actividad fluvial de los ríos en el pasado, el Medio como el principal y en la actualidad el Jamapa.

La dinámica fluvial activa del río Jamapa y los escurrimientos tributarios, así como la interfase que se da entre dicho río y la penetración marina, conforman el medio fluvio-marino de las lagunas litorales (Laguna Grande y Mandinga).

En la ZCV se localizan seis zonas morfológicas, Figura 5:

1) Arenisca-Conglomerado, T(ar-cg). Esta unidad corresponde a una secuencia continental de conglomerados polimícticos, el esqueleto lo forman clastos redondeados a subredondeados de basalto, andesita, caliza y travertino, en una matriz arenosa, escasamente cementada por carbonatos. Estos depósitos se localizan hacia el oeste en la porción central de la ZCV.

2) Depósitos de Coral, Q(c). Formados a partir de exoesqueletos de pólipos, animales cuyo tamaño no es mayor de 5 mm. Se formaron hacia finales del terciario y principios del cuaternario (2.5 millones de años) sobre los suelos marinos de mayor antigüedad y se presentan frente a la costa de la ZCV, principiando por la ciudad de Veracruz y terminando en Punta Antón Lizardo, quedando algunos sepultados por sedimentos de arenas aluviales, debido a la regresión de la línea de costa.

3) Depósitos Aluviales, Q(al). De origen fluvial, su textura y granulometría varía de una región a otra; hacia la porción occidental, son suelos poco consolidados de arena gruesa a ligeramente gravosas; hacia la planicie costera, los suelos son limo arenosos compuestos principalmente por cristales de cuarzo, feldespatos, micas y limos, sin cementación y/o consolidación. Debido a su origen, estos sedimentos están constituidos por una alternancia de arenas, limos arcillosos y suelos orgánicos.

4) Depósitos Lacustres, Q(la). Están constituidos por limos, arenas y materia orgánica, que se forman

en las zonas lagunares. Los afloramientos de estos materiales se localizan alrededor de la laguna de Mandinga que se sitúa al sureste de la ZCV.

5) Depósitos de Playa, Q(p). Estos depósitos se encuentran entre las dunas y el mar, presentan una ligera pendiente hacia la costa y están constituidos por arenas limosas y poco limosas con restos de conchas y fósiles, depositadas por la acción de la marea alta en la zona de la playa. Son arenas ricas en cuarzo, feldespatos, micas y fragmentos fósiles. Los afloramientos más importantes de estos materiales se localizan en el centro de la ciudad de Veracruz, y a lo largo de la costa litoral de la ZCV.

6) Depósitos Eólicos, Q(eo). Unidad formada por el acarreo y retrabajo de arenas litorales por acción eólica. Estos materiales están constituidos por arenas y arenas limosas de grano medio a fino, forman una cadena de dunas que se extienden atrás y dentro de la ZCV, con orientación aproximada norte-sur, que indica la dirección de los vientos dominantes de la zona.

1.7 Sismicidad

En nuestro país la actividad sísmica es menos intensa en las Costas del Golfo de México que en el Litoral del Pacífico, y con mayor frecuencia en la zona de subducción entre Cabo Corrientes y Tonalá, donde la placa de Cocos de desliza por debajo de placa continental Norteamericana, Figura 7.

Algunas zonas consideradas asísmicas en la Costa del Golfo de México, se estremecen eventualmente por fallas geológicas como la que constituye el Eje Neovolcánico, entre las fallas de Zacamboxo y Clarión, que van desde los Estados de Jalisco y Colima hasta Veracruz, así como la falla que recorre el Istmo de Tehuantepec, falla Transítsmica, para terminar al norte de la ciudad de Coatzacoalcos, Figura 7.

La falla de Zacamboxo se interna en el estado de Veracruz por la población de Teocelo, pasando por Puente Nacional, Paso de Ovejas y se interna en el Golfo de México por Mocambo, sitio localizado a 4 km de la ciudad de Veracruz, Ver. La falla de Clarión, paralela a la de Zacamboxo, se interna al estado por la ciudad de Orizaba pasando por las poblaciones de Tlacotalpan, Santiago Tuxtla y se interna al Golfo de México por Punta Zapotitlán. La falla Transítsmica que nace en la dorsal de Tehuantepec, placa de Cocos, cruza el estado entre los ríos Coatzacoalcos y Tonalá, intersectándose con las fallas de Clarión y Zacamboxo en el Golfo de México al norte de la ciudad de Coatzacoalcos, Ver.

La ZCV, se encuentra dentro de la tercera zona de la regionalización sísmica de la República Mexicana, de las cuatro en que se ha dividido (tradicionalmente) para fines de ingeniería, Esteva (1970), y dentro de la segunda región de importancia sísmica de las tres



en que se encuentra dividido el Estado de Veracruz en su carta sísmica, Figueroa (1968).

De acuerdo con la naturaleza de los depósitos, las aceleraciones máximas del terreno que pueden presentarse en la ZCV en el evento de un sismo varían entre 0.04 y 0.10 del valor de la gravedad, Instituto de Investigaciones Eléctricas-CFE (1993).

En el Estado de Veracruz se han identificado y propuesto recientemente siete regiones sismogénicas, Leyva et al., (2009):

1) Región MVB. La mayoría de los sismos en la zona ocurren a profundidades menores a 40 km y su magnitud es menor a 4 de la escala de Richter.

2) Región MVB1. La mayor actividad sísmica ocurre a profundidades inferiores a los 40 km con magnitudes menores a 4 de la escala de Richter.

3) Región NAM. Es una zona con una mayoría de eventos intraplaca de baja profundidad menor a 40 km y magnitudes menores a 4 de la escala de Richter.

4) Región IN2. Comprende la sección profunda de una zona de subducción. La mayoría de los eventos ocurren a profundidades variables entre 40 y 200 km. En este siglo han ocurrido sismos con magnitud mayor a 7 de la escala de Richter. Como importante destaca el sismo del 28 de agosto de 1973, con magnitud 6.8 Richter y profundidad del hipocentro de 82 km, conocido como el “Temblor de Orizaba” por los daños catastróficos ocurridos en esa ciudad. En la ciudad de Veracruz se sintieron los efectos del sismo con algunos daños poco importantes, Luna (1994).

5) Región IN3. Comprende sismos, principalmente del tipo de fallamiento normal, de profundidad intermedia a grande dentro de la placa de subducción. Es una zona cercana a la de transición de la subducción de la Placa de Cocos por debajo de la de Norteamérica, a subducción bajo la placa del Caribe.

6) Región GMX. Se presentan eventos sísmicos intraplaca superficiales. La sismicidad que se registra es de baja frecuencia pero es importante por su proximidad a centros urbanos con una alta densidad de población, como lo es la ZCV y la Zona Conurbada Coatzacoalcos-Minatitlán-Cosoleacaque, y las plataformas marinas petroleras en el Golfo de México. Sismos históricos característicos de esta región son, por su magnitud y ubicación, el sismo del 26 de agosto de 1959 próximo a la ciudad de Coatzacoalcos con magnitud 6.5 Richter y con hipocentro a 20 km de profundidad, conocido como el “Temblor de Jáltipan”, por el efecto destructivo en la ciudad de Jáltipan, Luna (1994).

Otros sismos son los del 11 de marzo de 1967 con hipocentro a una profundidad de 24 km y magnitud 5.6 Richter, frente a la ciudad y puerto de Veracruz y los más recientes que ocurrieron el del 23 de mayo del 2007, con hipocentro a 24 km de profundidad y

magnitud 5.4 Richter y el del 14 de Febrero del 2012 de magnitud 4.5 Richter con epicentro a 9 km de la ciudad de Veracruz y sin consecuencias.

7) Región NAL. Es una zona de baja actividad sísmica detectada por la red nacional, con eventos solamente localizables por redes de cobertura local. El sismo máximo registrado fue con Ms = 4.6, en 1966.

Para fines de ingeniería, es importante analizar el efecto de los sismos en la ZCV, independientemente de la distancia a la que se hayan identificado sus epicentros, o bien, el mecanismo que los ocasionó.

Los sismos considerados como fuertes a nivel nacional y regional, documentados en términos de su intensidad en la ZCV de acuerdo a la Escala Modificada de Mercalli, EMM, en el período comprendido entre 1845 y 2012 (167 años), han sido 55 con intensidades variables, Figura 6; Figueroa (1963), Figueroa (1968), Figueroa y Martínez (1984), Luna (1994), Mora y Murrieta (1995), (Servicio Sismológico Nacional, Estadísticas Sismos en Veracruz 2000-2007), (Estadísticas del Global Earthquake Search-USGS).

2 ZONIFICACION GEOTECNICA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS

2.1 Tipos de sondeos, muestreo y pruebas de laboratorio

Las características geotécnicas del subsuelo de la ZCV fueron evaluadas en base a la información de 318 estudios del subsuelo, distribuidos principalmente en la zona urbana y en la zona con mayor desarrollo al presente, que se localiza en la franja costera entre las ciudades de Veracruz y Boca del Río. En las Figuras 7 y 8 se presenta la localización de los sondeos de los estudios del subsuelo realizados en la ZCV.

Del total de estudios analizados, el 60 % de los sondeos fueron exploratorios de los tipos alterado-continuo y alterado-selectivo (539), con recuperación de muestras alteradas mediante muestreador de tubo partido y prueba de resistencia a la penetración estándar. El 9 % de los sondeos correspondieron al tipo mixto, en estos sondeos se alternó el muestreo alterado con el muestreo inalterado mediante tubos de pared delgada tipo “Shelby”, de (3”) 7.5 cm y (4”) 10 cm de diámetro exterior y finalmente el 31 % de los estudios fueron realizados mediante sondeos superficiales del tipo alterado mediante pozos a cielo abierto, PCA, (732) donde se recuperaron muestras inalteradas y alteradas, principalmente estas últimas.

Las pruebas índice de laboratorio realizadas a los suelos del sitio recuperados en el muestreo, para su identificación y clasificación de acuerdo con el sistema unificado de Clasificación de Suelos, SUCS, fueron: contenido natural de agua, análisis



granulométrico por mallas, límites de consistencia y densidad de sólidos.

La resistencia al esfuerzo cortante de los suelos se determinó mediante pruebas de resistencia a la compresión triaxial del tipo no consolidado-no drenado y compresión simple (con velocidad de deformación controlada, en algunos casos). Las características de compresibilidad se determinaron mediante pruebas de consolidación unidimensional. Los valores de la permeabilidad de las arenas de médano y río de la ZCV se determinaron en muestras reconstituidas utilizando un permeámetro de carga constante.

En algunos de los sondeos realizados, donde las características del suelo lo permitieron, se hicieron determinaciones “in situ” de la resistencia al esfuerzo cortante mediante torcómetro y penetrómetro de bolsillo a muestras y directamente en las paredes le los PCA.

2.2 Zonificación geotécnica y propiedades de los suelos

Con base a la información obtenida de 318 estudios de subsuelo del sitio, y los antecedentes previos a este trabajo, Esquivel (1976), Miranda (1979) y Páez (2001), en las Figuras 7 y 8 se presenta la zonificación geotécnica actualizada de la ZCV, en las Figuras 10 a 18 los cortes estratigráficos típicos del subsuelo del área estudiada y en las Tablas 1 y 2, un resumen de sus propiedades más importantes. Su descripción es la siguiente:

Zona M. Los suelos de esta zona están constituidos por arenas finas limosas de origen eólico y marino que se localizan en los depósitos de médanos. En esta zona generalmente el NAF se encuentra profundo, con excepción hecha en los médanos enrasados. El contenido natural de agua, w, es de aproximadamente el 10%, el contenido de finos, F, varia entre 3% y 25% y por último, los suelos presentan una compacidad de suelta a media hasta aproximadamente una profundidad de 10 metros. A partir de los 10 m las arenas presentan una compacidad media, que aumenta a densa con la profundidad.

Zona P. Los suelos están constituidos por arenas finas limosas de origen marino que se localizan en los depósitos de playa y en las zonas planas. El NAF se encuentra cercano a la superficie, w es de aproximadamente 25%, F varía entre el 15% y el 45%, y la compacidad es de suelta a media hasta una profundidad de 5 metros, y manifiesta una tendencia a aumentar con la profundidad. Es conveniente señalar que se identifican variaciones importantes de la compacidad longitudinalmente, indicativo de la heterogeneidad de estos depósitos.

Zona I. En esta zona se presentan varios tipos de suelos como son la alternancia de arenas, arcillas y limos orgánicos que se localizan en los depósitos de

origen aluvial y en las partes bajas e inundables de la ZCV. El NAF se encuentra cercano a la superficie; w varía entre 25% y 335%; el límite líquido, Lw varía entre 30% y 542%, y el límite plástico, Pw, varía entre 13.4% y 272%. Los suelos son normalmente consolidados y de alta compresibilidad. La resistencia a la compresión simple, qu, varía entre 35 y 90 kN / m2. En las envolventes de resistencia de pruebas triaxiales no consolidadas-no drenadas los valores del ángulo de fricción interna del suelo, φ, se encuentran en el rango de 5.5º a 7º y los valores de cohesión, c, entre 28 y 32 kN / m2. Por debajo de la formación anterior, subyace una secuencia de arenas finas a medias limosas y poco limosas de origen marino de compacidad media a densa, que aumenta con la profundidad.

Es importante señalar que en esta zona, se pueden localizar dos subzonas: la que se encuentra dentro y en las inmediaciones de la ciudad, donde los suelos son normalmente consolidados, de consistencia blanda a muy blanda y el NAF cercano a la superficie; la otra, localizada en las inmediaciones de la ciudad industrial y el aeropuerto, en las que los suelos se encuentran preconsolidados, de consistencia firme a dura, con el NAF profundo. En mediciones realizadas con penetrómetro de bolsillo los valores de resistencia pueden alcanzar valores mayores a 450 kN / m2.

Zona L. De reciente estudio, esta zona presenta secuencias de arcillas y limos orgánicos estratificados que se localizan dentro y en la periferia del sistema lagunar de Mandinga con potencia de hasta 12 m. El NAF coincide prácticamente con la superficie; w varía entre 22% y 231%, Lw varía entre 35% y 221% y Pw, varía entre 19% y 141%. Los suelos son normalmente consolidados y de alta compresibilidad. En las envolventes de resistencia de pruebas triaxiales no consolidadas-no drenadas los valores del ángulo de fricción interna del suelo, φ, se encuentran en el rango de 11º a 15º y los valores de cohesión, c, entre 6 y 11 kN / m2. Por debajo de la formación anterior, subyace una secuencia de arenas finas a medias limosas y poco limosas de origen marino de compacidad media a densa, que aumenta con la profundidad.

Zona C. El subsuelo de esta zona está constituido por depósitos de coral y arenas coralíferas que se encuentran subyaciendo a las arenas superficiales de la playa en la línea del litoral a profundidades del orden de los 15 y 35 metros por debajo del nivel medio del mar, NMM. Estos depósitos son muy heterogéneos, de compacidad y permeabilidad variable y errática. La resistencia a la compresión simple varia entre 600 y 26,570 kN / m2, aunque en algunos sitios se encuentra muy poroso y sus resistencias pueden ser menores al mínimo aquí indicado.



Zona F. El subsuelo de esta zona está constituido por depósitos del terciario consistentes en conglomerados formados por rocas con tamaños de hasta 2 m, boleos, gravas y arenas cementadas con carbonato de calcio. La zona se ha estudiado poco, principalmente para caracterizar sitios para bancos de explotación de materiales. El banco Limones, próximo a la Población de Tenenexpan, es característico de esta zona y se encuentra a 20 km del centro de la ciudad de Veracruz en línea recta.

2.3 Microzonificación sísmica

El primer esfuerzo realizado para establecer una zonificación sísmica en la ciudad y puerto de Veracruz es en 1995, Lermo et al., (1995). A partir del 2000, los Institutos de Ingeniería de la Universidad Veracruzana y de la Universidad Nacional Autónoma de México, con apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, establecen un programa de investigación en la ZCV con el propósito de determinar las propiedades dinámicas de los suelos del sitio y las características de sismicidad de la zona. Es en el 2001 cuando se instala una red de acelerógrafos en la ZCV, Williams et al., (2003), y se inicia el registro de sismos locales y regionales de magnitudes y fuentes diversas. Mediante el análisis de los registros de los sismos se han obtenido funciones de transferencia empíricas y se ha definido la frecuencia y amplitud de los movimientos que se presentan en la zona.

El último esfuerzo en esta dirección es realizado por Williams et al., (2011), donde se propone una zonificación sísmica de la zona conurbada Veracruz-Boca del Río. En la Figura 19 se presenta el mapa propuesto, que considera tres microzonas que representan los diferentes tipos de terreno con fines de diseño sísmico. La Zona I constituida por conglomerados presenta un periodo dominante entre 0.0 a 0.19 segundos; la Zona II, constituida fundamentalmente por depósitos de dunas, un periodo dominante entre 0.20 a 0.39 segundos y finalmente, la Zona III, conformada por depósitos aluviales, presentan periodos de 0.40 a 0.7 segundos.

3 CONCLUSIONES

La ZCV es en general baja, formada por una planicie llana de origen fluvio-marino, con numerosas formas fluvio-deltaicas, dunas litorales, depresiones y cauces; carece de alturas importantes, cuenta con zonas de inundación y es húmeda y calurosa.

Los suelos de la ZCV son depósitos recientes del cuaternario y por tanto inestables ante los factores que dieron lugar a su formación; agua y viento.

También son susceptibles a tener una respuesta desfavorable ante eventos sísmicos. Aunque la ZCV puede caracterizarse como de riesgo medio a bajo,

como lo indica la historia de los sismos ocurridos y sentidos, y los daños que ocasionaron en un periodo de observación de 167 años; 84% de los eventos se ubican entre los grados II y IV de la EMM.

El mayor riesgo que tiene la ZCV es la presencia anual de huracanes en el Golfo de México, ya que en 2005 y 2010, los meteoros “Stan” y “Karl”, respectivamente, ocasionaron daños muy importantes en el área urbana, particularmente el último, propiciando la inundación del 40 % del área urbana. La ocurrencia de estos eventos en la zona es de junio a noviembre.

Daños colaterales, pero no menos importantes, son el derribamiento de árboles y anuncios gigantes o espectaculares, además de destrucción total de viviendas precarias que existen en las colonias populares, por los fuertes vientos que vienen acompañados con lluvia, que pueden presentarse en rachas de hasta 160 km / hr. Ocasionalmente, construcciones modernas, particularmente edificios altos de la zona costera son dañados por estos eventos, principalmente los ventanales panorámicos. También vale la pena comentar que el paso de los huracanes por el Golfo de México producen marejadas y oleajes tan fuertes que ocasionalmente depositan las rocas de protección de la línea costera sobre la superficie del Boulevard M. Ávila Camacho.

En segundo lugar, por lo que a riesgo se refiere, es la ocurrencia de los vientos dominantes de la zona que provienen del norte, a los cuales se les conoce popularmente como “Nortes”, que cuando alcanzan velocidades de 120 km / hr o mayores causan efectos tan destructivos como los huracanes. La temporada de estos eventos en la zona es de noviembre a mayo.

Resumiendo, podemos afirmar con seguridad que el riesgo mayor que tiene la ZCV son los huracanes del Golfo de México, en segundo lugar los “Nortes” y en tercer lugar los sismos.

Debido al crecimiento acelerado del área urbana de la ZCV, que ha crecido a razón del 16.47% anual a partir de 1990 y a la magnitud de las construcciones, con edificios de hasta 105 m (27 niveles) de altura, el riesgo de las construcciones y su población aumenta y por tanto, este crecimiento tiene que ser regulado.

Actualmente, los reglamentos de construcción del estado, así como de los municipios que integran la ZCV solo mencionan algunos aspectos relativos a procedimientos de construcción y altura de los edificios, áreas de ventilación y estacionamientos, entre los más importantes. Existe en proyecto un reglamento estatal de construcción, que incluye normas técnicas complementarias, pero que al presente no ha sido aprobado para su cumplimiento.

De acuerdo con lo anterior, ya es urgente la formulación de un reglamento de construcción acorde con el desarrollo de la ZCV, que además de



mencionar los aspectos indicados, incluya las normas técnicas complementarias para diseño, y las zonificaciones geotécnica y sísmica con el mismo fin, esta última aún en proceso de ajuste y definición.

El mecanismo para poder formular este reglamento puede ser mediante la contratación de la Facultad de Ingeniería-Veracruz de la Universidad Veracruzana y su Instituto de Ingeniería por los municipios que integran la ZCV o bien el Gobierno del Estado a través de su Secretaría de Desarrollo Urbano. Esta forma de trabajo ha resultado exitosa en la Ciudad de México, donde el Departamento del Distrito Federal ha trabajado de manera permanente con el Instituto de Ingeniería de la UNAM desde hace 40 años aproximadamente. La Facultad de Ingeniería de la Universidad Veracruzana también tendrá que vincularse con el Instituto de Ingeniería de la UNAM, a fin de aprovechar la experiencia de esta última institución.

REFERENCIAS

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Tabla 1 Propiedades índice del subsuelo de la Zona Conurbada Veracruz, ZCV.

ZONA SUCS H (m)

N γm kN/ m3

w (%)

F (%)

Cu Cc Tam. (mm)

Ll (%)

Lp (%)

Gs e

M / P

SP SP-SM

SM

5 a

30

2 a

> 50

15 a

20

3 a

25

2 a

45

0.20 a

2.80

0.90 a

0.70

0.1 a

0.6

-

-

2.53 a

2.73

0.5 a

1.2

I / L SC, CL CH, OH OL, Pt

1.5 a

12

0 a

10

11.2 a

17.5

20 a

350

12 a

95

-

-

N/D

30 a

542

13.4 a

2.72

1.57 a

2.72

0.94 a

7.9

C

Coral

1 a

20

10 a

> 50

20 a

22

8 a

37

-

-

-

-

-

-

-

-

F SP

SP-SM GP

Boleos

N/D

> 50

20 a

23

N/D

2 a 5

N/D

N/D

0.1 a

2000

-

-

2.7

-

H=espesor de estrato, N=número de golpes, SPT, γm=peso volumétrico del suelo, w=humedad natural del suelo F=contenido de finos, Cu=coeficiente de uniformidad, Cc=coeficiente de curvatura, Ll=límite líquido, Lp=límite plástico, Gs= densidad de sólidos, e=relación de vacios

Tabla 2 Propiedades mecánicas de los suelos de la Zona Conurbada Veracruz, ZCV. ZONA SUCS H

(m) c, qu

(kN / m2) φ

k (cm / s)

av (cm2 / N)

M / P

SP SP-SM

SM

5 a

30

-

26º a

40º

0.6 x 10-2 a

2.18 x 10-2

-

I / L

SC, CL CH, OH OL, Pt

1.5 a

12

c = 6 a 32

qu = 35 a 90

6 a

19

N/D

3.36 x 10-2 a

8.13 x 10-2

C

Coral

1 a

20

qu = 600 a 26,570

-

N/D

-

F

SP SP-SM

GP Boleos

N/D

-

> 50

-

-

H=espesor de estrato, c=cohesión, qu= resistencia a la compresión simple, φ = ángulo de fricción interna del suelo, k=coeficiente de permeabilidad, av=coeficiente de compresibilidad.



Figura 1. Localización de la zona conurbada Veracruz, ZCV, en el territorio nacional y en el estado

Figura 2. Crecimiento histórico de la mancha urbana de la ZCV, 1650 - 2010



Figura 3. Tendencias y opciones de crecimiento de la mancha urbana de la ZCV

Figura 4. Regiones hidrológicas del estado de Veracruz y localización de la ZCV.



Figura 5. Características morfológicas de la ZCV.

Figura 6. Distribución de intensidad sísmica en la ZCV

21

6

23

21

2

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7

Intensidad, EMM

Sis

mo

s S

en

tid

os

en

la

ZC

V



Figura 7. Placas tectónicas y fallas más importantes de México.



Figura 8. Zonificación Geotécnica de la ZCV.



Figura 9. Zonificación Geotécnica de la ZCV. Recuadro.



Figura 10. Corte A-A’.

Figura 11. Corte B-B’



.

Figura 12. Corte C-C’

Figura 13. Corte D-D’



Figura 14. Corte E-E’

Figura 15. Corte F-F'



Figura 16. Corte G-G'

Figura 17. Corte H-H'



Figura 18. Corte I-I' (Williams et al. (2011)

Figura 19 Mapa de Microzonificación Sísmica de la ZCV

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica

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