CFE C0000-43 2001 Estudios Geotécnicos Para Estructuras de Líneas de Transmisión

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

ESTUDIOS GEOTÉCNICOS PARA ESTRUCTURAS DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

ESPECIFICACIÓN CFE C0000-43

JULIO 2001

MÉXICO


ESPECIFICACIÓN CFE C0000-43 1 de 8

1

OBJETIVO

Esta especificación establece los requisitos que deben cumplir los estudios geotécnicos para estructuras de líneas de transmisión, que adquiera la CFE. 2

CAMPO DE APLICACIÓN

En el diseño y construcción de las cimentaciones de las estructuras para líneas de transmisión de la CFE. 3

NORMAS QUE SE APLICAN NOM-008-SCFI-1993

Sistema General de Unidades de Medida.

IEC 61166-1993

High-Voltage Alternating Current Circuit-BreakersGuide for Seismic Qualification of High Voltage Alternating Current Circuit-Breakers

CFE 10000-63-1996

Estudio Geológico para la Ubicación de una Línea de Transmisión.

CFE C0000-17-1996

Pruebas de Penetración Estándar y Muestreo de Suelos Mediante Tubo Partido.

CFE C0000-28-1998

Análisis Granulométrico por Mallas.

CFE C0000-29-1998

Límites de Consistencia.

CFE C0000-42-2001

Anclas de Fricción para Cimentación.

NOTA:

En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados deben tomarse en cuenta la edición en vigor o la última edición en la fecha de apertura de las propuestas de la licitación, salvo que la Comisión indique otra cosa.

4

DEFINICIONES

4.1

Estructura de Suspensión

Estructura de la línea de transmisión que se diseña para soportar exclusivamente las cargas debidas al peso de cables, herrajes, accesorios, la acción del viento y sismo. 4.2

Estructura de Deflexión

Estructura de la línea de transmisión que se diseña para resistir, además de las cargas arriba mencionadas, los esfuerzos producidos durante la construcción y el montaje, eventual rotura de cables y cambios de dirección en el trazo de la línea. 4.3

Estructura de Remate

Estructura de la línea de transmisión ubicada al final o principio de ella y que está sujeta a grandes cargas permanentes horizontales debidas a la tensión mecánica no compensada de los cables, en adición a las accidentales arriba mencionadas. 010720

ESPECIFICACIÓN



4.4

Suelo Tipo I

Suelo que por sus características de dureza puede ser excavado con pala de mano o herramienta similar. 4.5

Suelo Tipo II

Suelo que por sus características de dureza requiere para su excavación la utilización de pico y pala. 4.6

Suelo Tipo IIA

Suelo que contenga boleos o que por sus características de dureza requiera para su excavación la utilización de barretas y /o rompedoras. 4.7

Suelo Tipo III

Material que para su excavación requiera la utilización de explosivos. 4.8

IRD

Con estas siglas se designa al Ingeniero Responsable Directo del estudio. 5

CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES

5.1

Requisitos Generales

El licitante debe presentar un listado de trabajos geotécnicos realizados. 5.2

Información Preliminar

Es responsabilidad del licitante tener información sobre aspectos geotécnicos, geológicos, climatológicos, sísmicos y topográficos del sitio en estudio. 5.3

Trabajos de Campo y Laboratorio Mínimos

5.3.1

Trabajos de campo

5.3.1.1

Torres autosoportadas a)

Deben excavarse pozos a cielo abierto en todos y cada uno de los puntos de inflexión de la línea y en los sitios de las estructuras de tensión conforme a la referencia bibliográfica (12). En los casos en que los puntos de inflexión se encuentren a menos de 1 km entre ellos, y no exista un cambio apreciable en las condiciones del subsuelo, se acepta espaciar los pozos a cada 5 km. -

en tangentes se deben excavar pozos a cada 5 km o antes si existe un cambio en el tipo de suelo o en el tipo de topografía (por ejemplo, al pasar de una área montañosa a una de lomeríos suaves o a una zona plana, o viceversa),

-

los pozos se excavan a una profundidad mínima de 3 m o la limitada por el nivel fréatico o suelo tipo IIA. En cada uno de los pozos se hace una inspección visual y se obtienen muestras representativas. En los pozos representativos del tramo en cuestión se obtienen, además, muestras cúbicas inalteradas para su caracterización y pruebas de laboratorio,

010720

ESPECIFICACIÓN



-

5.3.1.2

las dimensiones de los pozos deben ser las mínimas necesarias para que una persona pueda introducirse en ellos para la inspección de sus paredes y obtención de muestras alteradas y/o inalteradas.

b)

Para definir los tipos de materiales por excavar durante la etapa de construcción de los cimientos de las estructuras, se hacen, adicionalmente a los pozos indicados en los incisos anteriores, sondeos con posteadora mecánica manual o equipo portátil motorizado equipado con barrenas helicoidales, en función de la dureza del suelo, a cada 1 000 m en las zonas planas y a cada 500 m en zonas de lomeríos y/o montañas. Si ya se tienen definidos los sitios de las estructuras, los sondeos antes referidos se ejecutan en estos sitios.

c)

En adición, en las zonas montañosas se definen los sitios donde aflora roca mediante el estudio geológico a lo largo del trazo de acuerdo a la especificación CFE 10000-63.

d)

En zonas bajas, inundables, de suelos compresibles y en cruces de ríos, deben realizarse las exploraciones y el muestreo necesarios para establecer la estratigrafía y las propiedades físicas y mecánicas del subsuelo con las que se defina la solución de cimentación y el análisis y diseño geotécnico. La exploración debe efectuarse con base en sondeos tipo penetración estándar (SPT) conforme a la especificación CFE C0000-17, así como con muestreo inalterado mediante tubos “shelby” de acuerdo a la referencia bibliográfica (5), hasta una profundidad de 2,5 veces el ancho de la cimentación o 10 m como máximo a partir del nivel de desplante estimado, en caso de requerirse una mayor profundidad por condiciones dificiles del suelo, el licitante debe solicitar autorización del área técnica responsable de la adquisición.

e)

Cuando se utilicen pilas de cimentación deben realizarse sondeos tipo SPT de acuerdo a la especificación CFE C0000-17 o sondeos mixtos en cada punto de inflexión y, en tangentes largas, a cada 4 km. En ambos casos la profundidad de los sondeos debe ser igual o mayor a la del desplante de la cimentación.

f)

En las zonas donde aflore roca o se encuentre a menos de 2 m de profundidad, deben realizarse pruebas de extracción de anclas conforme a la especificación CFE C0000-42, en cada tipo de roca definido en la zonificación geotécnica o en el 15 % del total de las torres de la línea de transmisión, se aplica el mayor número de pruebas.

Postes troncocónicos a)

Para el caso de postes deben realizarse sondeos tipo SPT de acuerdo a la especificación CFE C0000-17 o sondeos mixtos con extracción de tubos de pared delgada de acuerdo a la referencia bibliográfica (5), en cada punto de inflexión y en tangentes largas, a cada 3 km. En ambos casos la profundidad de los sondeos debe ser igual o mayor a la del desplante de la cimentación.

b)

En zonas bajas, inundables, de suelos compresibles y en cruces de ríos, deben realizarse las exploraciones y el muestreo necesarios para establecer la estratigrafía y las propiedades físicas y mecánicas del subsuelo con las que se defina la solución de cimentación y el análisis y diseño geotécnico. La exploración debe efectuarse con base en sondeos tipo penetración estándar (SPT) conforme a la especificación CFE C0000-17, así como con muestreo inalterado mediante tubos “shelby” de acuerdo a la referencia bibliográfica (5), hasta una profundidad de 2,5 veces el ancho de la cimentación o 10 m como máximo a partir del nivel de desplante estimado, en caso de requerirse una mayor profundidad por condiciones dificiles del suelo, el licitante debe solicitar autorización del área técnica responsable de la adquisición.

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ESPECIFICACIÓN



c)

5.3.2

5.3.3

En rocas deben realizarse pruebas de extracción de anclas en cada tipo de roca definido en la zonificación geotécnica, conforme a la especificación CFE C0000-42, en cada tipo de roca definido en la zonificación geotécnica o en el 15 % del total de los postes de la línea de transmisión, se aplica el mayor número de pruebas.

Trabajos de laboratorio a)

Todas las muestras obtenidas deben identificarse y clasificarse en laboratorio de acuerdo a la referencia bibliográfica (9) y se les determina su contenido de agua conforme a la referencia bibliográfica (7), así como su peso volumétrico natural.

b)

En adición, a muestras representativas del subsuelo se les determinan las siguientes propiedades: -

límites líquido y plástico de acuerdo a la especificación CFE C0000-29,

-

peso específico relativo de sólidos conforme a la referencia bibliográfica (2),

-

granulometría de acuerdo a la referencia bibliográfica (1),

-

porcentaje de finos con base a la referencia bibliográfica (3).

c)

En especímenes obtenidos de muestras inalteradas se les realizan pruebas de compresión simple, triaxiales tipo UU (en suelos puramente cohesivos) de acuerdo a la referencia bibliográfica (10), triaxiales CU (en suelos cohesivo-friccionantes) conforme a la referencia bibliográfica (11) y de consolidación de acuerdo a la referencia bibliográfica (8), en un número tal que permita caracterizar las propiedades de resistencia y deformabilidad del subsuelo a las profundidades de interés. Como mínimo se debe tener un juego de pruebas mecánicas (compresión simple, triaxiales y consolidación) para cada tramo en que sea subdividida la línea o por cada cimentación tipo.

d)

A los núcleos de roca se les determina: Clasificación litológica, porcentaje de recuperación, índice de calidad de la roca.

Trabajos de gabinete a)

Con base en los trabajos de campo y laboratorio, se deben elaborar los perfiles estratigráficos del subsuelo en escala 1:100. En ellos se dibujan los resultados de los sondeos efectuados de acuerdo al Apéndice A de esta especificación.

b)

Se analizan las alternativas de cimentación más convenientes, definiendo la profundidad de desplante y los siguientes aspectos:

c)

-

capacidad de carga del suelo y anclas, señalando profundidad de desplante y longitud de anclaje,

-

módulo de reacción horizontal, en el caso de pilas y pilotes,

-

cálculo de asentamientos totales y diferenciales,

-

estabilidad de cortes y laderas naturales,

-

profundidad de desplante considerando socavación, cuando las estructuras se ubiquen en cauces de ríos y arroyos o sitios cercanos.

Deben analizarse los procedimientos constructivos, indicando los más convenientes.

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ESPECIFICACIÓN



5.4

Trabajos Adicionales

El licitante tiene la responsabilidad de evaluar si se requieren trabajos y/o estudios adicionales, a los aquí indicados previa autorización del área técnica responsable de la adquisición. 5.5

Informe Geotécnico

Una vez realizados los trabajos de campo, las pruebas de laboratorio y los análisis necesarios, el licitante debe preparar un informe del estudio realizado por duplicado en forma impresa y entregarlo a el área técnica responsable de la adquisición para su revisión, así como en disco com pacto (CD-ROM). El informe debe contener lo siguiente: a)

Índice.

b)

Lista de tablas, figuras y fotografías digitalizadas.

c)

Introducción, Incluye objetivo y alcance del estudio, fechas de inicio y terminación de trabajos de campo y otros antecedentes de interés.

d)

Datos del sitio y del proyecto, donde se describa: -

ubicación de la línea, longitud, tensión de operación, tipo de estructuras,

-

geología general, de acuerdo con la guía CFE 10000-63; así como la sismicidad de la zona,

-

características topográficas,

-

riesgos por cruces de ríos y arroyos, laderas inestables, entre otros.

e)

Trabajos de campo y laboratorio realizados.

f)

Geología superficial a lo largo del trazo de la línea, incluyendo rasgos significativos, susceptibilidad de los depósitos de suelo a la licuación, presencia de suelos colapsables, problemas de inestabilidad de taludes y de socavación.

g)

Estratigrafía a lo largo del trazo de la línea, con zonificación geotécnica del trazo para definición de cimentaciones tipo.

h)

Análisis de cimentaciones (tipo, capacidad de carga, profundidad de desplante, estabilidad de laderas, volteo, arrancamiento, deslizamiento y asentamientos).

i)

Recomendaciones de diseño: -

tipo de cimentaciones a utilizar a lo largo de la línea en función de la zonificación geotécnica hecha (definiendo claramente zonas donde las cimentaciones se desplantarán sobre roca o suelo). Señalar si existen o no problemas de estabilidad de taludes y como resolverlos,

-

profundidades de desplante en función de la zonificación geotécnica y de los riesgos de socavación de arroyos y ríos, capacidades de carga y coeficientes sísmicos a utilizar de acuerdo a los parámetros de la norma IEC 61166 (zona sísmica moderada 0,3 g y zona sísmica alta 0,5 g). Para el caso de cimentaciones profundas (pilas y pilotes) indicar también capacidad de carga lateral,

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ESPECIFICACIÓN



j)

-

factores de seguridad de las cimentaciones ante capacidad de carga, volteo, arrancamiento y deslizamiento,

-

cálculo de asentamientos totales y diferenciales (en caso de suelos compresibles),

-

profundidad del nivel de aguas freáticas y sitios donde sea posible que exista tirantes de agua durante la construcción. Debe indicarse también la longitud libre de los dados de cimentación para proteger las estructuras por inundaciones,

-

profundidades de socavación estimadas para el caso de estructuras que tengan que ubicarse en cauces de ríos o arroyos, y recomendaciones de protección para las estructuras que se ubiquen en estas condiciones,

-

pesos volumétricos naturales de cada estrato; así como pesos volumétricos secos, húmedos y sumergidos mínimos de los materiales de relleno de las cepas una vez construida la cimentación,

-

definiciones de zonas donde se requieran tratamientos especiales para evitar fallas por inestabilidad de las laderas naturales ante falla por cortante o por erosión.

Procedimientos de construcción: -

procedimientos constructivos de las cimentaciones,

-

tipos de material a excavar que se encuentra a lo largo del trazo de la línea de transmisión (definiendo porcentajes de materiales tipo I, II, IIA y III).

-

material que se utilizará para rellenos de cepas y los procedimientos con que se deben colocar y compactar (en primera instancia se debe usar el material producto de las excavaciones, mejorándolo si es necesario). Sólo en casos extremos de materiales de muy mala calidad (orgánicos o que no cumplan con las características recomendadas para el diseño, como por ejemplo suelos de muy bajo peso volumétrico, muy plásticos o con porcentajes de sobre tamaños altos), se manejarán materiales de bancos,

-

control de calidad de los rellenos, pesos volumétricos a alcanzar (secos y húmedos), calas volumétricas y pruebas de compactación,

-

drenaje superficial y obras estabilizadoras en laderas que lo requieran,

-

cimentaciones especiales y protecciones en zonas de cruces de ríos,

-

control de calidad de construcción de anclajes (cuando se requieran).

k)

Plano de trayectoria de la línea de transmisión.

l)

Plano de ubicación de sondeos.

m)

Plano geológico superficial del trazo de la línea de transmisión y zonificación geotécnica.

n)

Tablas y gráficas de resultados de pruebas de campo y laboratorio.

o)

Perfiles estratigráficos.

p)

Anexo con los registros de laboratorio.

q)

Referencias y bibliografía de consulta para este estudio.

r)

Firma y cédula profesional del IRD.

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ESPECIFICACIÓN



6

CONTROL DE CALIDAD

El licitante debe considerar en su propuesta los costos relacionados con los estudios previos, exploración, muestreo, pruebas de campo y laboratorio. Además debe proporcionar a CFE el programa de actividades geotécnicas a realizar con el objeto de dar seguimiento a los trabajos. El contratista es responsable de la calidad final del estudio geotécnico y debe proporcionar todas las facilidades necesarias para que el personal de la Comisión supervise periódicamente las actividades o pruebas que juzgue convenientes. 7

BIBLIOGRAFÍA

[1]

ASTM D422-63-1998

Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils.

[2]

ASTM D854-2000

Standard Test Method for Specific Gravity Soils Solids by Water Pycnometer.

[3]

ASTM D1140-2000

Standard Test Method for Amount of Material in Soils Finer than the # 200 (75 um) Sieve.

[4]

ASTM D1452-80-2000

Standard Practice for Soil Investigation and Sampling by Auger Boring.

[5]

ASTM D1587-2000

Standard Practice for Thin-Walled Tube Sampling of Soils for Geotechnical Purposes.

[6]

ASTM D2166-2000

Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil.

[7]

ASTM D2216-1998

Standard Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass.

[8]

ASTM D2435-1996

Standard Test Method for Consolidation Properties of Soils.

[9]

ASTM D2487-2000

Standard Classification of Soils for Engineering Purposes. (Unified Soil Classification System)

[10]

ASTM D2850-95-1999

Standard Test Method for Unconsolidated, Undrained Triaxial Compression Test on Cohesive Soils.

[11]

ASTM D4767-1995

Standard Test Method for Consolidated Undrained Triaxial Compression Test for Cohesive Soils.

[12]

ASTM D420-1998

Guide to Site Characterisation for Engineering Design and Construction purposes.

010720

One-Dimensional

CFE C0000-43 2001 Estudios Geotécnicos Para Estructuras de Líneas de Transmisión

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